时间：2022-03-19 12:18:49
墨西哥湾究竟漏了多少油?
为了解墨西哥湾石油泄漏事件对环境与生态的全面影响,调查究竟有多少石油在为期84天的时间中喷射到了墨西哥湾的水中,来自Lamont―Doherty地球天文台的Timothy Crone~Maya Tol―stoy对喷涌的石油柱的录像记录进行了分析,并提出自2010年4月22日以来,大约已经有440D万桶的原油泄漏到了墨西哥湾。
他们对应用一种叫做“光学石油柱测速”的技术进行了描述。该技术应用视频画面来测量流动液体的速度,研究人员分析了2段长度只有20―30秒但分辨率很高的石油柱视频序列,对该视频所拍摄的石油从油井喷射出来的平均流速进行了估计。其中的一则视频是在当倒塌的立管仍然还与油井的防喷器连接的时候拍摄的,另一段则是在该立管被移除之后拍摄的。他们所用的光学石油柱测速能够对油井翻腾出来的石油柱巨浪进行测量,并将该二维画面转变成为一个测量流速的估计值。
根据他们的分析,在4月22日-6月3日期间,从该油井喷射出的石油平均的流速为每天56000桶,其表面不确定性为21%。在立管被移除之后,每天有68000桶的原油流入了海洋,其表面不确定性为1996,这种情况一直持续到7月15日该油井最终被封上之后。
他们强调说,这些估测仅仅是石油流速和容量的初步计算的平均值,未来的研究将帮助人们更好地对这些数字进行限定并降低其不确定性。不过,研究表明,即使存在这些不确定性,此次石油泄漏事件还是要比ExxonValdez(埃克森公司“瓦尔迪兹号”油轮漏油事件)所泄漏出的高出大约一个数量级。
早期人类也聪明
考古学的证据提示,新几内亚高地的某些最早的人类在近s万年前就已经用砍伐树木来空出土地以种植有用的植物了。这些发现可能代表了人类占据萨胡尔(sahul)的最早记录。萨胡尔是曾经连接澳大利亚和巴布亚新几内亚的大陆块,该地块被水所隔绝,是世界上被现代人类所拓殖的最后的主要土地之一。
Glenn Eeginald及其同僚描述了在新几内亚高地的一个考古遗址,在那里他们发现了被烧焦的露兜树的坚果壳,该树还会生出对古人类有用的叶子及菠萝样的果实。此外,他们还发现了来自薯蓣的淀粉颗粒,人们可能是在海拔较低且较为温暖的自然生长地采集到这些薯蓣的。
该遗址存在着一类被认为是用来切割植被的石制的斧子,这表明该遗址的早期居民曾用其清理出成片的森林,使得阳光能够透过来,并促使具备食用及其他用途植物的顺利生长。该研究刊登于2010年10月1日的《科学》(Science)杂志。
最小的抗癌药工厂
抗癌药紫杉醇最初是从稀有的太平洋紫衫树的树皮中获取的,如今,一项新的研究报告称,该药的关键性前体――紫杉二烯,可以通过发酵在大肠杆菌中大量地生产。这一工程学的壮举最终可能使人们找到廉价有效的制造紫衫醇的方法。
在20世纪90年代初的时候,从100吨的太平洋紫衫树的树皮中只能提取286磅的这种救命的药物,这需要砍伐超过500万吨的长成的太平洋紫衫树。而基于目前的技术,紫衫醇还可以从数量较多的欧洲紫衫树或从培养的植物细胞中得到的一种有关的分子进行化学转化而获取。但这两种基于植物的加工过程都非常困难而且费时,因此紫衫醇仍然很昂贵,了解及操纵紫衫醇的生物合成是对生物化学家和工程人员的一个持续的挑战。
如今,Parayil Kumaran Aji-kumar及其同事设计了在大肠杆菌中生产该化学产物紫杉二烯的紫衫醇生物合威通路中的两个最先的步骤。该方法通过平衡数种细菌和植物的酶来利用大肠杆菌发酵。在另外一篇相关的文章中也讨论了许多涉及紫衫醇设计过程中的因素以及开发产自植物的其他数种重要化学物质发酵过程可能性的因素。
5000万年前的美丽葵花
阿根廷国家科学博物馆的Viviana Barreda博士及其同事对一个保存良好的花朵化石(该化石是一种雏菊和葵花的远古亲缘植物)进行了描绘,该化石显示了数个菊科植物的特点,其中包括被称作叶状苞的围绕着花朵的叶状结构,以及在花中间的一组被称作“冠毛”的纤细的毛发样突起。
该组植物可能起源于约5000万年之前的南美洲,菊科植物还包括了、莴苣和洋蓟,其成员在除了南极之外的所有大陆都有发现。该科植物最早是在什么地方进化的以及它是如何扩散到其他地方的一直是一个悬而未决的问题,其部分原因是因为研究人员所发现的有关化石相对较少,该科植物大多数的已知化石都只是花粉颗粒。
这个精致的花朵化石是在沿着R I O Pichileufo(位于巴塔哥尼亚西北部的干燥多风的大草原上)的岩石中被发现的,其年代距今大约有4750万年之久。文章的作者提出,菊科植物的祖先可能起源于冈瓦纳超大陆南部,然后才散布到南美洲、非洲、印度、澳大利亚和亚洲。该文章发表于最近一期的《科学》(Sci―ence)杂志上。
随心所欲流口水
有关小鼠的唾液腺如何发育的新发现可能会为头颈部接触放射线的癌症病人的腺体再生带来新方法。神经活动可以控制唾液腺功能,这一概念可回溯到巴甫洛夫的经典实验――巴甫洛夫通过条件反射将狗的唾液分泌与铃声联系在了一起。如今,在一个世纪之后。由细胞与发展生物学实验室(Laboratory of Cell
andDevelopmental Biology)的SarahKnox博士及其同事所开展的研究证明,神经对唾液产生的影响要比人们预计的早得多,这种影响甚至在胚胎发育期就已经存在。
像其他的器官一样,唾液腺发育是通过一种在上皮细胞与周边细胞之间的信号传递来精细调节新生腺体萌芽的生长过程而进行的。腺体新萌芽出现的一天后,被称作神经节的神经组织就会致密地围绕着这些萌芽。研究人员报告称,这些神经的信号传导活动保护着一种上皮祖细胞种群,这些祖细胞可以产生出新的腺体细胞,而这种腺体细胞会在成人的腺体中得到维持,在发育的前列腺中也是以一种类似的系统运作的。
在另一篇相关信息的文章中,研究人员Jason Rock和BrigidHogan指出,对头颈部肿瘤进行放射疗法的一个副作用是对唾液腺将造成无法挽救的损害,从而引起患者的口腔干燥症。这是一种对病人生活品质造成严重损害的情况,而目前这种疾病是无法治愈的。他们提出,研究人员可能会在将来某一天通过在局部施予可促进神经胶质细胞信号传导(类似Knox及其同事所描述的)的药物或通过促进激神经胶质细胞的生长来刺激唾液腺的再生。
预防心脏病的新方法
发表在《加拿大医学会杂志》(CMAJ)上的一项研究发现,季节流感疫苗有可能减少19%的首次心脏病发作率,而且在秋季尽早注射疫苗能进一步增加这一效果。当冬季肺炎和流感流行的时候,心脏病发作便会显著增加,这提示出呼吸道感染和心脏病之间可能存在着某种联系。
由英国科学家进行的这项研究观察了来自英格兰和威尔士的379个家庭诊所的78706位40岁或40岁以上的患者,在所有这些患者中,16012位曾经出现过心脏病发作,8472位患者曾经接受过疫苗接种。科学家们发现,在过去一年中接受过流感疫苗接种与心脏病发作率显著减小有关联,但肺炎球菌疫苗并没有显示出额外的效果。尽早接种流感疫苗(在9月―11月中旬之间)与心脏病发作率降低更多(21%)有关,相比之下,晚注射流感疫苗与12%的减少有关。
“我们的发现强化了当前的让目标人群每年注射流感疫苗的建议。这有潜力加强预防那些没有心血管疾病的人出现急性心肌梗死的效果,”英国林肯大学的Niroshan Siriwardena博士与共同合作者Stella Gwini和Carol Coup-land说道,“这种效果可能改善并不理想的接种率,特别是对于更年轻的患者。”
由于有心脏病发作风险因素的比那些没有发作风险因素的人更可能接种,科学家们还调整了可能性的样本偏差,他们得出结论说,如果其他研究也表明了同样的效果,就有可能导致免疫接种的推荐指标和接种时间改变。
杂交挽救美洲豹
1995年,佛罗里达美洲豹(Florida panthers)种群已经缩减至20或25头,它们不健康且近亲繁殖,为此,自然资源保护者从德克萨斯州进口了8头美洲豹,希望以此挽救生活在佛罗里达州的美洲豹种系。多年后这项恢复计划结果揭晓。研究人员WarrenJohnson及其同事对在1978―2009年期间采集的591头佛罗里达美洲豹的基因数据进行比较后表示,这些佛罗里达―德克萨斯杂交种的美洲豹在南佛罗里这州的数目正在增加,近亲繁殖的情况也减少很多,基因更具多元性。
这一研究说明了维持世界各地的体型巨大捕食动物的种群数量所遇到的挑战,同时也为保护佛罗里达美洲豹提供了希望,尽管这些美洲豹现在仍然面临着栖居地正在丧失的境况。
佛罗里达美洲豹有时也被称为pumas、cougars、或moun―tain lions,它们是在北美东部最后生存着的美洲豹亚种。研究人员说,那些20世纪90年代近亲繁殖的佛罗里达美洲豹种群一直受到多种问题的困扰,其中包括心脏缺陷、品质低、睾酮水平低、生殖率低、屈曲的尾巴以及高寄生虫负荷等。但是Johnson及其同事表示,现在经过将那些美洲豹基因与德克萨斯雌性美洲豹的基因混合后,佛罗里达的这些新的杂交美洲豹种群数已经增加了三倍,总体健康状况及存活率也已经得到了极大的改善。他们的这一研究还可为世界其他地区的动物保护努力提供借鉴。
电脑的超级存储时代
关于下一代超高密度磁光存储器件的研究正在完成中,这种器件可以在一个5英寸的碟片上存储超过6000太比特(6拍比特)的数据,这比美国国会图书馆全部内容的70倍还多,然而,这样庞大的存储量却不得不受限于相对缓慢的数据写入速度。
在《应用物理杂志》上,中国中山大学的研究者们展示了利用激光辅助的超快磁化翻转动力学而实现的一种在铁磁薄膜记录数据的方法。
该技术采用了所谓的时间分辨极性克尔光谱,并结合了一个强度足以使钆铁钴(GdFeCo)薄膜的磁化状态重新初始化的交变磁场。中山大学的赖天树教授与其同事揭示出磁化反转可以发生在亚纳秒的时间尺度内,这意味着下一代光磁存储器件不仅可以实现更高的记录密度,也可实现高这1千兆赫的超快数据写入速度,这样的速度比目前的电脑硬盘至少快30倍。
激光辅助磁记录是在亚皮秒时间尺度内和在饱和外部磁场下实现的,“我们发现磁化反转率是正比于外部磁场的,”赖教授说,“并且当我们施加一个比记录薄膜的矫顽场还小的磁场,纯热磁记录就应该发生在几十到几百皮秒之内。”
微尘足以融雪
一项研究说,来自美国西南部人类活动的尘埃已经导致了上科罗拉多河流域(UCRB)的径流在春季提前3个星期达到峰值。来自加州大学洛杉矶分校的地理学教授Tom Painter及其同事使用气象学观测数据和一个水文模型估计了从19世纪中期起在美国西部沙漠定居的非原住美国人产生尘埃和没产生尘埃的情况下上科罗拉多河流域从1916年、2003年的春季径流。
每年春天,来自落基山的积雪融水为科罗拉多河供水,但农业和采矿等活动扰乱了土壤,土壤被强风吹散,可能让积雪变暗,导致积雪吸收的太阳辐射增加,融化得更加迅速。从而让春季的融雪时期提前了。研究人员指出,由于尘埃量增加到了原来的5倍,在亚利桑那州的Lees Ferry(上科罗拉多河流域与下科罗拉多河流域的分界线)的径流峰值平均提前了3周。而且,由于无雪地面的水蒸发更容易,提早的融雪季节可以让植物把本该流入科罗拉多河的融水蒸发大约5%。因而他们提出,应该稳定土壤从而让尘埃释放区域的干扰减到最小。该研究刊登于近期的《美国科学院学报》(PNAS)上。
人眼偏爱暗色调
一项研究称,人类每天遇到的自然图像含有的暗色调比亮色调更多。人类对亮色背景的暗点做出反应的视网膜细胞(或称为“关”细胞)比“开”细胞更小,但是聚集得更密集,这种聚集通过突触(即一个神经元与另一个神经元之间相互接触的部位)把更多的神经处理过程分配给了暗区。
CharlesRatliff及其同事提出了一种假说,即这种结构上的非对称性进化是为了与自然图像明暗对照的比例符合。这组科学家通过测量自然图像的空间对比度,并把亮与暗的统计分布量化从而检验了这一假说。
科学家在所有的空间尺度上发现自然图像含有的暗对比比亮对比相对更多,然后他们构造了符合自然图像统计特征的人造图像,并且计算了用于视觉处理的“关”和“开”细胞来镶嵌最佳配置。他们得出结论称。与在人类视网膜上的情况一样,有更密集地聚集的“关”细胞的更小镶嵌的信息输出达到了峰值,这提示人类视觉进化成了能有效地描绘自然界的视觉信息。该研究刊登于近期的《美国科学院学报》(PNAS)上。
攻坚败血症
医学图像分析博士Rasmuslarsen及其同事在一项新的报告中称,一种叫做血色素的含铁化合物会加重血液中的细菌感染,它实际上会刺激炎症,促使细胞死亡,加重器官损害并增加患者的死亡风险。研究人员发现,缺乏分解血红蛋白酶的小鼠其循环血液中会比正常小鼠的血液中有更多的血色素,从而使它们更容易死于败血症。但是一种叫做血色素结合蛋白的清道夫蛋白可以清除游离的血色素并保护小鼠免受其有害的影响。这些发现可能给人们带来监控败血症患者的新方法。
败血症是一种血流中出现巨量的细菌并使机体免疫系统受到严重削弱的感染,它会导致血压的突然下降以及主要器官的衰竭,败血症患者红血球的红细胞通常会受到损伤,当红血球裂解之后,血红蛋白被释放出来并会分解,从而将游离的血色素释放到血流之中。检测败血症患者体内的血色素和血色素结合蛋白可帮助医生预测哪些病人在一开始的时候就需要接受更为积极的治疗。另外,高危病患可能在被施予血色素结合蛋白或其他可消灭血色素的物质后而免于死亡。人们下一步需要做的是在人体内测试血色素结合蛋白是否会有同样的保护性功效。
追踪电子的脚步
一项发表在《化学物理学报》上的研究不仅实时描绘了电子运动而且观察到了电子质子协同迁移,这种迁移与晶体模型硫酸铵中任何已知的相变都有显著不同。通过把X射线粉末衍射延伸到飞秒领域,研究人员能够描绘硫酸铵晶体内光激发后电荷的位置移动。
“我们进行的实验产生了一个类似原子在行动的‘分子电影’,”德国马克斯玻恩非线性光学和短时间光谱学研究所的Michael Woerner说道,“时空分辨率分别是在原子时间和大小的级别上。”
电子位置是通过观察持续数十飞秒(千万亿分之一秒)的X射线脉冲衍射来测绘的,而质子和其他核子的位置则是从高电子密度区域的位置推导而出。在晶体中,被激发的电子从硫酸基团迁移到晶格中的一个狭窄通道,这个通道由于质子也从相邻的氨基团进入其中而达到稳定。这种迁移机制以前没有被观察到或被建议过,研究者们原本预期会看到比此更小的位移。
据Woerner说,此项技术应能适用于从生物分子到高温超导体等各类材料的结构研究。“我们预期该项技术将被应用到很多有意思的材料系统,”他说,“原则上,飞秒X射线粉末衍射可用于物质的任何结晶态。只有晶体的复杂性和重元素的存在,降低了X射线的穿透深度,才导致了一些限制。”