跟蹤前沿進展，掌握最新動態，一手掌握一週重大科技新聞
撰文 | 蛋炒飯 茴香 油麥菜
責編 | 攸淇
01 打工仔變身女王，僅需改變一種分子
圖片來源：By L。 Shyamal - Own work， CC BY-SA 4。0， https：//commons。wikimedia。org/w/index。php？curid=64046654
有這樣一種奇特的螞蟻——跳鐮猛蟻（Harpegnathos saltator），他們的群體比較小，當蟻后年邁或死亡時，工蟻們就會為爭奪皇后而展開角逐，最後的勝利者會接替蟻后，工作就會從覓食轉變為繁殖。這樣的螞蟻被稱為 “繁殖蟻”（gamergates）。先前的研究表明，由工蟻轉變的繁殖蟻不僅大腦發生了變化，而且壽命也是普通工蟻的5倍。
為了解開繁殖蟻的奧秘，賓夕法尼亞大學的科學家們做了一系列實驗，最終將關注點集中在兩種激素上：保幼激素III（JH3）和20-羥基脫皮激素（20-E）。這兩種激素都可以啟用Kr-h1蛋白質因子，Kr-h1又可以結合並抑制大腦中的某些基因，從而對螞蟻的神經元造成影響。而在螞蟻中抑制該基因的表達，則會擾亂螞蟻的社交行為，使其不知道自己 “身處何職”，並表現出混亂的社交行為。
文章連結：
https：//www。cell。com/cell/fulltext/S0092-8674（21）01180-6？utm_source=EA
02 全新CT技術，足以“看見”細胞
電子計算機斷層掃描（CT）技術的發明，造福了世界上數以億計的患者。透過CT獲得的影象，醫生可以對人體內部的微小病變做出診斷。
近日，來自倫敦大學學院的科學家們開發了一項全新的CT技術：分層相位對比斷層成像（HiP-CT）。這項技術使用的X射線，由歐洲同步加速器（粒子加速器）提供，該同步加速器最近升級了極亮源（ESRF-EBS），比前一代技術在光源上亮100倍。在這一強大裝置的輔助下，研究人員可以在完整的人肺中（來自遺體捐贈者，浸泡於福爾馬林）看到直徑5微米的血管。相比之下，臨床CT掃描只能看到直徑約1毫米的血管。
研究者希望利用這項技術構建新的人類器官圖譜，未來在降低X射線輻射量的同時提高靈敏度和速度，並利用機器學習和人工智慧校準臨床CT掃描，實現更快、更準確的診斷。
圖片及文章連結：
https：//www。nature。com/articles/s41592-021-01317-x
03 鬚鯨食量是之前預估的三倍
圖片來源：pixabay
鬚鯨（包括座頭鯨和藍鯨這類物種）是在地球上生活過的體型最大的動物，相應的它們食量非常大，排洩的未消化的食物殘渣會影響生態系統養分的消耗和迴圈，使海洋更加肥沃。《自然》最新發表的一項生態學研究論文指出，鬚鯨這種世界上最大動物的胃口超出人們的想象——是此前估計的三倍。這項研究透過比較20世紀開始捕鯨前後的鯨捕食數量，有助於進一步瞭解鯨種群的減少給海洋生態系統帶來哪些顯著變化。
研究人員測度了大西洋、太平洋、南大洋的7個種群共321頭鬚鯨的攝食率。他們先用標記鯨的位置，結合獵物密度聲學測量、物種特異性的攝食率估算等科學手段，計算出這些鯨的日常捕食行為和進食量。研究發現這些海洋哺乳動物一天的捕食量佔它們巨大體重的近三分之一。以北太平洋的藍鯨為例，它們在覓食季節的一個覓食日大約要吃掉16噸磷蝦。這些饕餮盛宴意味著鯨魚也會產生更多的糞便，這是海洋食物鏈底部的一種重要肥料。論文作者還指出，20世紀前規模更大的鯨種群可能透過加強營養迴圈的方式提高了海洋生產力。最新的研究也顯示，在開始捕鯨前，南大洋的鬚鯨每年能迴圈1。2萬噸鐵，而如今只能迴圈1200噸鐵。所以如果恢復鬚鯨種群，失去的生態系統功能就有望得到恢復，海洋生產力也能得到提高。
文章連結：
https：//doi。org/10。1038/s41586-021-03991-5
04 防止害蟲侵襲，蕨類植物懂得召喚“保鏢”
圖片來源：pixabay
蕨類植物和昆蟲是非常古老的兩類生物，在地球上共同存活超過了4億年的漫長曆史，在這漫長的進化過程中，二者之間 “鬥智鬥勇”，建立了各種各樣複雜的相互關係。蕨類植物逐漸進化出各種抵禦植食性昆蟲的自衛機制，例如厚厚的表皮、表皮刺狀突起、有毒的汁液等。最近發表於國際昆蟲學期刊（Insects）上的一篇研究指出，蕨類植物還能吸引害蟲的天敵來給自己當保鏢。
姬蕨是一種在中國南方常見的蕨類植物，在姬蕨周圍通常會出現一種肉食性的昆蟲——齒緣刺獵蝽，可以捕食危害姬蕨的鱗翅目夜蛾科幼蟲。由此研究人員推測齒緣刺獵蝽與姬蕨之間可能存在某種特殊的聯絡。研究人員進行了野外觀察、植物揮發物成分分析、電生理實驗以及行為學實驗，結果表明姬蕨不僅能在野外吸引齒緣刺獵蝽，而且受到害蟲攻擊時，姬蕨會釋放多種誘導性揮發性化合物，這些化合物能影響齒緣刺獵蝽的觸角電位訊號，對齒緣刺獵蝽具有明顯的吸引作用。
文章連結：
https：//doi。org/10。3390/insects12110978
05 廢舊鋰電池，還能回收再利用嗎？
圖片來源：pixabay
隨著電動汽車的推廣，報廢的電動汽車鋰離子電池回收和二次利用備受關注。近期，康奈爾大學工作者從化學、使用方式、迴圈利用幾個角度探討了鋰離子電池的能量和環境可持續性發展。研究發現，能量密度更高的鋰離子電池能夠更好的進行迴圈和再利用。
相比較溼法回收方法，陰極的直接回收是減少環境影響最有效的方式。並且透過降低電池的Al含量，或者發展Si基材料作為鋰離子電池陽極，能夠提高鋰離子電池迴圈利用的可持續性。與鋰離子電池的直接回收迴圈相比，二次利用的鋰離子電池產生的碳足跡、能源的利用率分別降低了8-17%和2-6%。
文章連結：
https：//www。science。org/doi/10。1126/sciadv。abi7633
06 陽光和空氣可以生產燃料？
圖片來源：pixabay
航空和航運目前約佔人為二氧化碳排放總量的8%。如何實現航天航運的碳中和，仍面臨巨大挑戰。“Drop-in” 燃料是一種很有前景的合成版本的液態烴替代燃料，能在太陽能的作用下以水和二氧化碳為原料製得。
瑞士蘇黎世聯邦理工學院的科學家研究開發了一種用陽光和空氣生產燃料的實驗系統。該系統是一種安裝在實驗室屋頂的太陽燃料系統，由空氣捕獲裝置、太陽能氧化還原裝置、氣轉液裝置三個關鍵單元組成。該實驗系統能在一天7小時的工作時間裡，穩定運轉，併產生了32毫升的甲醇，驗證了該生產系統的技術可行性。儘管生產流程仍需進行大量最佳化和改進，成本較高，但這項研究或為生產碳中和的碳氫燃料提供了技術參考。
文章連結：
https：//doi。org/10。1038/s41586-021-04174-y。
