今日科技話題:碳化矽非球面光學反射鏡、 開闢炎症和免疫研究新方向、音樂療法可能有助治療癡呆

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4米大口徑碳化硅非球面光學反射鏡研製成功

今日科技話題:碳化硅非球面光學反射鏡、 開闢炎症和免疫研究新方向、音樂療法可能有助治療痴呆

▲8月21日,科研人員在檢測塔檢查4米量級高精度碳化硅非球面反射鏡表面情況。

“我們完成了直徑4.03米口徑高精度碳化硅(SiC)非球面反射鏡製造,對其核心製造設備以及製造工藝擁有自主知識產權。”中科院長春光機所副所長張學軍8月21日在項目驗收會上介紹。

大口徑高精度非球面光學反射鏡是高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統的核心元件,其製造技術水平對國防安全、國民經濟建設、基礎科研能力而言具有重要意義。

作為一種高穩定性的光學反射鏡材料,碳化硅材料具有更輕的質量、更高的比剛度和熱穩定性。但受相關技術條件所限,在此前相當長一段時間內,國際上公開報道的單體碳化硅反射鏡的最大口徑僅為1.5米。

張學軍帶領團隊另闢蹊徑,經歷數百次實驗探索與工藝驗證,突破多項鏡坯製備關鍵技術,建立了大口徑碳化硅鏡坯製造平臺,並先後研製成功可用於可見光成像的2米、2.4米、3米口徑單體碳化硅鏡坯和4米口徑整體碳化硅鏡坯。

會上,中科院長春光機所承擔的“4m量級高精度SiC非球面反射鏡集成製造系統”項目通過了驗收。驗收專家組認為,該項目形成了大口徑系列反射鏡研製能力,是我國在大口徑光學制造領域的重大技術突破。

——《科技日報》

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我國科學家開闢炎症和免疫研究新方向

北京生命科學研究所(清華大學生物醫學交叉研究院)邵峰實驗室發現了一條新的天然免疫模式識別通路,為開發免疫調節劑和疫苗佐劑開闢了新途徑。相關論文近日在權威科學期刊《自然》在線發表。《自然》同期配發了評論文章,對該工作給予高度評價。

在包括人類在內的哺乳動物中,宿主細胞通過模式識別受體(英文簡稱PRR)精確識別病原體相關模式分子(英文簡稱PAMP),啟動天然免疫反應,從而抵抗病原微生物感染致病。模式識別理論是現代免疫學的重要基石,尋找和鑑定新的病原相關模式分子及其相應的模式識別受體,是免疫學研究中的“皇冠上的明珠”。歷史上,每發現一條新的模式識別通路,都無一例外地開闢了新的研究方向,其引發的研究熱潮會促進人類對免疫系統與病原微生物互作機制的認知。

據邵峰研究員介紹,此前的研究表明,位於細胞膜上的模式識別受體TLR4通過識別革蘭氏陰性菌的細胞壁脂多糖分子(LPS),進而實現對革蘭氏陰性菌的廣譜和特異性識別和免疫應答。自上世紀九十年代後期,研究者一直相信可以針對TLR4的作用,開發治療由於過度細菌感染導致的疾病(如膿毒症)的藥物,然而,這些努力最終並沒有獲得成功。最近幾年來,科學家們逐漸意識到,細胞可能有

其它的機制來識別細菌和細菌的脂多糖。事實上,邵峰團隊和領域其它科學家過去幾年的研究發現,細胞質中也存在一個名為caspase-11的模式識別受體,可以識別進入細胞質的脂多糖分子,導致細胞發生一種被稱為焦亡的炎性死亡。

在這項最新的研究中,邵峰團隊通過系統的細菌遺傳學研究又發現,細菌脂多糖合成的一個前體、學名叫做ADP-Hep的七炭糖衍生物分子,可以自主進入哺乳動物細胞內,並誘導和TLR4作用相似的、非常強的免疫應答和細胞炎症反應;隨後,他們通過基於基因編輯技術的高通量篩選,鑑定並確定了識別該七炭糖分子的模式識別受體是一個叫做ALPK1的新的激酶蛋白分子。最後,研究人員進一步通過生物化學、結構生物學和遺傳學等多種方法,從分子機制、基因缺陷細胞和小鼠試驗等多個層面,證明了免疫系統通過ALPK1識別革蘭氏陰性菌的七炭糖分子,從而實現模式識別和下游免疫信號轉導的精確分子機制。

——人民網

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中外科研人員合作開發出光量子計算芯片

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▲圖片來自於網絡

中國科研人員參與的國際團隊8月20日在英國《自然·光子學》雜誌發表論文說,他們利用硅光子集成技術開發出一款通用光量子計算芯片,能夠用於執行不同的量子信息處理任務,這是推動光量子計算機大規模實用化的重要一步。

光量子計算機使用光子來編碼量子比特,通過對光子的量子操控及測量來實現量子計算,有望解決密碼破譯、分子模擬、大數據處理等傳統計算機難以解決或解決不好的計算任務。

中國的軍事科學院國防科技創新研究院、國防科技大學、中山大學和北京大學,以及英國的布里斯托爾大學等機構的科研人員合作,利用硅基光波導芯片集成技術,設計並開發出面向通用量子計算的核心光量子芯片。使用這一芯片製造的光量子計算機可實現小規模量子檢索、分子模擬和組合優化問題等應用。

論文第一作者、軍事科學院國防科技創新研究院的強曉剛博士在接受新華社記者電子郵件採訪時說:“這一芯片集成了超過200個光量子器件,具有高穩定性、可快速配置等特性,能實現不同的量子信息處理應用,如量子優化算法和量子漫步模擬。”

不過,在光量子計算機得到大規模實際應用前還需克服一系列挑戰,如保持大規模光量子計算系統的穩定性、實現高精度操控等。據論文另一位作者、北京大學學者王劍威介紹,這幾年國內外科學界、產業界在量子計算領域的研究均取得很大進展,但跟實用目標相比都還處在初級階段。

論文共同通訊作者、中山大學的周曉祺教授說:“該芯片的研製邁出了光量子計算的重要一步,但實現真正實用化的量子計算機仍需較長時間的持續努力。”

——新華網

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荷蘭萊頓大學等機構研究人員最新發現,音樂療法可能有助改善痴呆症患者的抑鬱和焦慮情緒,提高他們的生活質量。

痴呆症是一種常見的腦部疾病,多與情緒和行為問題相關,主要表現為記憶、思考、語言和日常活動能力衰退。

日前發表於英國醫學刊物《科克倫圖書館》上的相關論文說,研究人員分析了22項臨床試驗數據,共涉及1097名接受醫療機構護理的痴呆症患者,其中部分人接受過5個療程以上的音樂療法治療,另一些僅接受日常護理或其他治療。

結果發現,音樂療法能夠讓痴呆症患者的抑鬱和焦慮情緒得到一定程度改善,但對於認知能力、攻擊性等方面的問題並沒有明顯效果。

——新華網

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近距雙星系統中S型行星形成機制揭示

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▲圖1. 距離我們最近的雙星系統α Cen(AB)中的S型行星α Cen Bb。左下角為伴星α Cen A,距此係統4.3光年處為我們的太陽系(右上角)。

電影《阿凡達》描述了距離太陽系最近的雙星系統中的一顆S型大行星的衛星(潘多拉星球)上發生的故事。

8月21日,《英國皇家天文學會月刊》發表了中國科學院紫金山天文臺季江徽課題組對近距雙星系統中S型行星(行星環繞雙星中的一顆來運行)形成機制的研究。該工作揭示環雙星的多行星系統內部發生的散射過程和恆星與行星之間的潮汐作用,可在近距雙星內部形成S型行星。

中國科學院紫金山天文臺研究員季江徽說,S型行星是雙星系統中的一類,即所謂的衛星型行星環繞雙星中的一顆來運行,目前天文學家探測到約100多顆這類環恆星行星。雙星之間的距離對內部行星的形成有決定性影響。因此,近距雙星系統中S型行星的發現引起研究者的特別關注和廣泛討論。它們的存在將為深入理解行星形成理論提供更多的觀測樣本,也為近距雙星本身的形成和演化提供新的研究線索。

一般行星形成理論認為,由於伴星的強烈攝動,在近距雙星內部而可重新審視行星系統與行星形成機制,雙星外圍形成行星則相對容易,這類行星被稱為環雙星行星。目前已發現了20多顆環雙星行星。

在研究工作中,科研人員發現環雙星行星之間的散射和恆星的潮汐俘獲可在近距雙星內部形成S型行星,而潮汐俘獲行星的幾率與雙星的質量比、偏心率有關。雙星的質量比和偏心率越小,形成該類行星的幾率越大。

另外一個有趣的發現是,這種機制可以在系統中形成逆行行星,即行星軌道方向和宿主恆星自轉方向相反。季江徽說,若這種類型行星能被探測到,將會是對該機制一個有力的佐證。該研究可為將來探測此類行星的目標雙星的遴選提供理論依據。

——《科技日報》

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劇毒蘑菇產毒與基因水平轉移有關

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劇毒蘑菇可致人於死地,原因在其含有毒素物質。8月21日,中國科學院昆明植物研究所的一項研究成果發現,屬於不同科別的劇毒蘑菇,能合成相同的、令人毛骨悚然的“鵝膏毒肽”,源於早年發生的基因水平轉移事件。

據中國科學院東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室羅宏副研究員介紹,毒素是蘑菇因自我生存的需要而產生的,它可驅走對其有傷害的昆蟲或其它動物,讓後代孢子有機會成熟並得以傳播和繁衍。因此,一些蘑菇進化出了高效的“毒素生產線”,增強了其生存適應能力。早在100多年前,人們就已發現世界上最毒的鵝膏屬、盔孢傘屬和環柄菇屬之間的親緣關係較遠,分別隸屬分類學中三個不同的科,但卻都能合成同一類毒素——鵝膏毒肽。但是,對這三大類劇毒蘑菇的“鵝膏毒肽生產線”如何進化而來,卻眾說紛紜。

最近,中國科學院昆明植物研究所的研究團隊發現,合成鵝膏毒肽的機制大大出乎人們的想象。羅宏告訴科技日報記者,這幾種毒蘑菇的祖先,早年曾有共處同一生境的經歷,它們通過基因水平轉移的方法,將環柄菇或接近環柄菇的劇毒蘑菇合成毒素的基因“山寨”了一份,加入到自己的基因中去,這個機制非常複雜,在

其它生物或許要經歷幾萬年才能進化而來。

研究還發現,“山寨”過來的基因,是從環柄菇到盔孢傘再到鵝膏分步驟實現的,鵝膏最後才獲得這一毒素合成“秘方”,但卻進化出了合成新毒素的能力,因此其毒性超過了盔孢傘和環柄菇,變身“毒王”,成為90%蘑菇中毒致死事件的罪魁禍首。

此項研究為解析劇毒蘑菇的產毒機制,以及今後基於基因組、基因工程等手段精準挖掘和利用毒素資源,為科學檢測和預防此類蘑菇中毒,提供了基礎性的科學依據。研究成果已在線發表在《國際菌物協會會刊》上。

——中國經濟網

中國科協各級組織要堅持為科技工作者服務、為創新驅動發展服務、為提高全民科學素質服務、為黨和政府科學決策服務的職責定位,推動開放型、樞紐型、平臺型科協組織建設。接長手臂,紮根基層,團結引領廣大科技工作者積極進軍科技創新,組織開展創新爭先行動,促進科技繁榮發展,促進科學普及和推廣,真正成為黨領導下團結聯繫廣大科技工作者的人民團體,成為科技創新的重要力量。——習近平


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