仿生学
从海马尾巴而来的灵感
加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师们发现，海马的尾巴可以压缩至一半大小来预防因遭受伤害而带来的永久性损伤。海马尾巴的特有柔韧性得益于它的构造——由骨、骨板构成，它们相互错开。研究人员希望使用类似的结构来创建一种具有柔韧性的由聚合肌肉组成的机械臂。这种机械臂可用于医疗救治、水下探测和无人拆弹项目。
“这一天然材料的研究可以衍生出一系列新型独一的材料和结构，这种来自大自然的灵感更强，更牢固，更轻也更灵活。”麦基特里克教授如此说道。
麦基特里克和梅耶斯通过测试多种动物的外壳来寻找生物灵感，包括犰狳、短吻鳄和各种鱼的鳞片。这次，他们专门寻找那种韧性十足的动物来开发机械手臂。
圣地亚哥分校雅各布学院的材料学博士生波特尔说：“尾巴是海马的生命线，因为它可以让其身体固定在珊瑚或是海藻中来躲避捕食者。但没人把海马的尾巴和骨头看做是护甲的灵感来源。”
大部分海马的天敌，包括海龟、蟹和鸟类，通过碾压制服海马。工程师们希望看到尾巴中的骨板是否可以起到护甲的保护作用。研究人员发现，海马的尾巴可以压缩至一半大小来预防因遭受伤害而带来的永久性损伤。这是由于尾部的骨板和尾部肌肉间的结缔组织在移位过程中承担了大部分的负载。甚至当尾巴被压缩达60%的程度时，海马的脊柱仍旧受到保护。
麦基特里克和梅耶斯的研究团队使用一种独特的技术，应用一系列化学材料来去除海马尾巴的蛋白质和矿物成分，以便更好地研究其结构和性质。他们发现骨板中的矿物质成分相对较低，只有40%，而牛骨中的矿物质含量有65%。骨板中还含有27%的有机化合物（主要是蛋白质）和33%的水。骨板的硬度是变化的，脊的部分是硬度最高的，因为会影响保护的力度，比骨板沟的部分坚硬40%（沟的部分多孔以吸收冲击力）。
海马的尾巴通常由36块类方段组成，每一段由4个L型骨块拼成，这些骨块沿着尾巴往下逐渐缩小。骨板可以自由滑动和旋转。滑动关节允许骨板间的来回滑动。旋转关节与球窝关节类似，有3个旋转自由度。这些骨板通过缔结组织胶原层连接到脊椎。骨板之间的关节和椎骨十分灵活，有将近6个自由度。
接下来就是要使用3D成像制造出人造的骨板，这将会与聚合物组合起到肌肉的作用。最后的任务就是造出一个机械手臂，这种机械臂将是独特的兼具硬度与韧性的混合机械设备。一个柔韧且强壮的机械臂可以被用于医疗救治、水下勘探以及无人拆弹。这种具保护性和柔韧性为一体的机械臂也能够握住各种不同形状大小的物体。
俞炯/编译
内容来源：science daily网站
医学
纳米医学，给分子一张“通行证”
当今，纳米技术领域一个备受欢迎的目标是：用微粒作为容器来定向输送药物，尤其是送往肿瘤。但是，免疫系统中被称为巨噬细胞的“哨兵”很快就会发现外来的入侵物，并将其吞没。现在，宾夕法尼亚州的一组研究人员发现了一个方法：赋予微粒一个分子“通行证”，使这些微粒能够在老鼠体内绕过巨噬细胞，将药物送往肿瘤并帮助摧毁肿瘤。这个试验的成功有望使研究人员找到一个提高药效的新途径。
作为免疫系统的主要卫士之一，巨噬细胞任务就是：通过辨认，把那些不属于身体一部分的目标清除掉。所有的人类细胞在外部包膜上都含有一种叫做CD47的蛋白质。五年前，宾夕法尼亚大学的细胞生物学家丹尼斯·迪斯彻尔领导的一个研究小组报道说：在人类细胞中，CD47跟巨噬细胞上一种被称为SIRPα的受体蛋白是结合在一起的。这种结合使巨噬细胞认识到，含有CD47的细胞是朋友而不是敌人，不应将其吃掉。
迪斯彻尔想知道，能否利用CD47的复本作为一种分子通行证，来帮助治疗性纳米颗粒绕过免疫系统。不久前，迪斯彻尔及同事在《科学》杂志在线版上描述了他们当前的研究：他们复制了CD47蛋白中被称为肽的短片段，并使肽吸附在纳米颗粒上，这些纳米颗粒就是用来输送显像剂或抗癌化合物到肿瘤的。这个策略正像所期望的那样，很奏效。在经生物工程设计的老鼠中，它们的巨噬细胞能够模仿人类巨噬细胞，表达人类的SIRPα蛋白，带有CD47肽通行证的纳米颗粒逗留在巨噬细胞周围，而不是被吞没。研究小组将含有通行证和没有通行证的纳米颗粒同时注射，35分钟之后，含有CD47肽的纳米颗粒在老鼠血液中的含量是不含CD47肽纳米颗粒的4倍。
在一项单独的研究中，迪斯彻尔及同事对他们的方法进行了测试，看看是否能够提高给药的效果。他们在纳米颗粒里装上抗癌药物紫杉醇，并利用肽通行证和用以吸附在肿瘤细胞表面蛋白的抗体来装饰颗粒表面。带有通行证的定向颗粒在一天之内将肿瘤缩小了25%，而只有抗体没有肽通行证的纳米颗粒对肿瘤的大小没有任何影响。
迪斯彻尔表示，他的小组已经在研究其他肿瘤了。而且他还说：他的实验室里尚未发表的成果表明，在基因疗法中，将这种分子通行证添加到输送基因的病毒上，同样有助于逃避免疫系统的检测。然而，必须证明这一点：这种新型分子通行证在人类身上仍然有效。但是，在人类身上进行试验总是具有挑战性的。如果在人类身上能够行得通，那么这些分子通行证可能会使已经处于临床试验阶段的纳米医学达到更加理想的效果。
胡德良/编译
内容来源：美国《科学》杂志网站
环境科学
云越亮，天越凉？
近日，曼彻斯特大学的科学家在《自然地球科学》杂志撰文称，自然排放物和人类制造的污染物都能使云变得更加明亮，从而对地球气候产生意想不到的降温效果。
云是由水滴和空气中的微小颗粒凝结而成的。当空气达到了一定的湿度时，这些颗粒就会膨胀，从而形成云滴。数十年来，人们知道这些颗粒的数量和大小决定了云层上端的亮度，并控制着云将太阳光反射进入太空的反照率。
这些微小的颗粒可能是自然产生的（例如海浪飞沫或尘土），也可能是人类活动产生的污染物（来自汽车尾气或工业活动）。这些颗粒通常含有大量的有机物，而且极不稳定，所以在温暖的条件下会以气体的形式存在。
研究人员发现，当来自污染或生物大气层的挥发性有机化合物蒸发并散发出特有的香味时，例如森林中的松香味，这种影响会在大气中产生反作用。但在云形成的潮湿、微冷条件下，这些分子更倾向于呈现出液态，形成更大的颗粒。这些颗粒便是形成云滴的种子。
“我们发现，那些由森林中的释放物或汽车尾气构成的有机化合物会影响云中水滴的含量，从而影响其亮度，进而对气候产生影响。”研究报告作者、来自曼彻斯特大学地球、大气及环境学院的戈登·麦克菲冈斯教授说。
麦克菲冈斯说：“云滴越多，反射进来的太阳光就越多，云也因此会更加明亮。我们把云的明亮度对气候产生的影响进行了推算，发现云种子效能的增强对全球气候产生了降温效应。”
许林玉/编译
内容来源：science daily网站
机器人学
胜过好眼睛
当机器人仅依靠计算机视觉时，它只能勉强搜索周边的目标。卡耐基-梅隆大学机器人研究所的一名研究人员称，通过利用所有提供给它的信息，例如目标的位置、大小、形状、能否被移动，机器人能通过对目标的不断探索来逐步改善对目标的理解与认知。
卡内基梅隆大学的研究人员建立了目标物体数字模型以及图像，然后将这些数据导入机器人管家（HERB）的记忆卡中，因此，机器人能够识别出所需要进行处理的对象。实际上，所有机器人方面的专家为了让他们的机器人能识别物体所做的操作都是类似的。随着机器人终生物体探索计划的进行，现在机器人可以自行探索目标物体。随着投入更多的时间累积更多的经验，一套名为HerbDisc的视觉系统将逐渐完善物体模型，并开始把注意力集中在那些与它的目标“帮助人类完成日常生活中的任务”最相关的事情上。
“机器人搜索物体的能力有时候甚至让研究人员感到惊讶。”私人机器人实验室负责人、机器人学副教授悉达多·斯里尼瓦莎感叹，那里正是HERB所诞生的地方。在一个案例中，一些学生傍晚离开实验室前把就餐时剩下的菠萝和一袋面包遗留在了实验室，当他们第二天一早回来的时候，发现机器人，管家已经建立好菠萝和面包的数字模型并且已经演算出如何将它们拿起来。
一旦机器人的工作领域从家中拓展到工作中，那么这些机器人就必须能够理解成百上千种常见物品的用途，这是非常重要的。斯里尼瓦莎说：“对于计算机视觉研究人员来说，目标识别一直是一个具有挑战性的研究领域。在嘈杂的环境中仅仅通过图像来识别物体是相当困难的。”但是，人类在探索一个物体时不仅仅依靠视觉，婴儿会按压橡皮鸭，拿它击打浴缸，将它浸入水中甚至把它塞进自己嘴里。机器人也一样，它有很多关于自己所处环境的领域知识并能够以此来搜索目标。
研究人员说，机器人管家的体感周边外设传感器的深度测量是非常重要的，提供三维形状数据能够使机器人对家居用品高度识别。机器人管家的另一个领域知识是位置，它会观察是否有东西在桌子上、地板上或者柜子里。机器人能判别一个潜在目标是否能够自己移动或者能不能被移动，还能够记录下某物是否会在特定时间出现在特定位置并且会用手臂去尝试能否将物体举起来。这些都是对象性测试的数据基础。
机器人管家第一次看视频的时候，它会以为这些都是物品。但随着其他传感器的协作，它会更清楚地辨别什么是目标，什么不是。研究团队发现，通过视频输入来添加领域知识，输入目标的速度能提高两倍，因此机器人管家的搜索与处理时间能够缩短。
机器人管家对于目标的定义是：某个它能够举起来的物体。它的目标功能是一种辅助人类的装置，例如帮人取东西或者微波加热食物。然而，由于能力和情况的转换，机器人管家还有很多方面需要提高。例如，机器人管家现在还不能拿起一张纸，所以它会忽略纸片。一旦它的手能操纵纸，它将学会识别纸张作为目标。机器人管家和其他机器人可以利用互联网来创造对于目标更丰富的理解。 王益熙/编译
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science daily网站
古生物学
新疆发现新型肉食恐龙化石
乔治·华盛顿大学哥伦比亚艺术与科学学院的生物学教授詹姆斯·克拉克和他的博士生约纳·乔因奈尔，在中国新疆境内的一处偏远地点发现了一种新型兽脚亚目类肉食恐龙化石。
在近期《系统古生物学》期刊上发表的研究报告中，克拉克和乔因奈尔对复原恐龙化石的颅骨、下颌骨以及收集部分骨架进行研究的过程做了详细叙述。这种新型恐龙体长仅1米左右，体重约1.36公斤。
克拉克博士指出，最初挖掘时只有恐龙的腿骨露出在岩石表层，而后惊喜地发现岩石中还保存着其颅骨。研究组将这种恐龙命名为“赵氏敖闰龙”，名字取义于中国著名的传奇故事《西游记》里西海龙王的名字敖闰。经研究分析，乔因奈尔表示：“我们能在显微镜下细致观察到敖闰龙的骨骼，研究结果表明它在溪岸边死亡时，还不足一岁”。被挖掘和收集到的恐龙化石很小，并非意味着敖闰龙是小型恐龙物种，只是它死亡时还非常年幼，属于尚处婴儿时期的恐龙化石。
据悉，敖闰龙生活在1.61亿年前的晚侏罗纪时期。从其多个细小的牙齿来看，敖闰龙很可能是以捕食蜥蜴、小型哺乳动物近亲和鳄鱼为食的。这是迄今为止，克拉克博士与中科院研究员徐星共同领衔的研究团队，第五次在新疆五彩湾发现新型兽脚亚目肉食恐龙。
赵今瑄/编译
内容来源：science daily网站
医学
双亲药酒成瘾，孩子易变抑郁
根据多伦多大学的一项最新研究表明：经常酗酒和滥用药物的双亲，其孩子在成年阶段与其他同龄人相比更容易抑郁。此项课题的第一作者埃斯米·汤姆森教授和来自多伦多大学社会工作系和家庭与社区医学系的荣誉教授桑德拉·罗特曼指出：“我们的研究结果强调了酒精和药物的上瘾对两代人之间的代际关系所造成的后果，以及加强制定干预措施以支持儿童健康发展的重要性。”
有关于此项研究的论文被公开发表在《精神病学研究》期刊上。研究者们将来自于2005年加拿大社区健康调查中的6268名成年人的相关数据作为具有代表性的样本进行研究，试图找出这些成年人的抑郁状况和他们的双亲对酒精和药物成瘾之间的关系。在这些样本中，有312人在调查进行前的一年内有过严重的抑郁发作；877人在他们未成年之前，家庭中的双亲至少有一人存在酗酒和滥用药物的现象，并经常因此造成一些家庭问题。
汤姆森教授指出，研究结果表明了双亲有酗酒和滥用药物嗜好的个体们与他们的同龄人相比，更容易陷入抑郁的“泥潭”。在调整了年龄、性别和种族等因素所带来的误差后，父母存在酗酒和滥用药物的个体成年后情绪抑郁的几率比常人高出2倍以上。汤姆森教授还解释道，即使调整了以下的因素后，这些因素涉及的范围从童年遭受虐待和双亲失业到包括吸烟和饮酒等成人健康行为，我们仍能发现双亲对酒精和药物成瘾与他们的孩子成年后情绪抑郁之间存在高达69%的关联。
沉溺于酒精和药物中的父母应对生活中压力和挫折的反应总是一成不变的，他们只会通过酒精和药物来寻求帮助。这有可能影响到他们孩子们的一生，永久改变孩子们自身应对生活中压力的反应。我们未来研究的一条重要途径是探讨人体自身影响皮质醇产生的潜在功能障碍，一种为我们“战斗还是逃跑”做准备的荷尔蒙，它能影响抑郁症的后期发展。
作为重要的第一步，在家中受到那些有害压力摧残的孩子们完全可以得到其他成年人所带来的帮助，这些成年人包括祖父母、老师、教练、邻居和社工。尽管未来还需要更多的研究工作来确定一个有责任心和爱心的成年人是否能够接近并帮助那些直接暴露在对酒精和药物成瘾的父母影响下的孩子们，降低这些孩子们成年后受困于抑郁情绪的几率，但是我们相信，这些能够转递“正能量”的关爱可以促进孩子们的健康发展以及缓解他们的压力。
韩俊杰/编译
内容来源：加拿大多伦多大学官网
航空航天学
载人火星任务面临高辐射风险
“好奇号”火星车的主要任务是探测火星是否能支持生命的繁衍；同时，这个流浪者也收集适用于人类生存的数据。“好奇号”在其历时253天、3.5亿英里飞抵火星的旅程中，记录了其间的辐射情况。根据最新公布的调查结果显示，宇航员在一次火星之旅后受到的辐射量将会很大，约占其终身可承受辐射总量的三分之二。
脱离地球大气和磁场的保护，宇航员们必须对抗两类有害辐射：宇宙中几乎无所不在的银河系宇宙射线，以及因太阳活动产生的高能太阳粒子。前者呈现出持续不断低剂量的特点，且粒子流能量大，穿透力强；后者突发性强，穿透力相对弱。
借助“好奇号”，天文学家有了研究宇航员接受辐射量的可靠方法。以前的测量数据源于未屏蔽的测量设备，但是，“好奇号”的数据测量首先是在屏蔽的飞船中进行的，且这一测量环境近似于载人火星任务的住宿舱。好奇号的辐射评估探测器（简称RAD）探测到每天来自宇宙的辐射量约为1.8毫希沃特。
根据最近的评估数据，假设单程历时180天，宇航员一趟载人火星之旅受到的辐射总量为622毫希沃特。这个数字看似不大，但主流观点认为，宇航员整个职业生涯承受辐射量的上限为1希沃特（等于1000毫希沃特），这会使宇航员因接触辐射而诱发癌症的死亡率提升了3%。
因此，往返火星一个来回，仅在路程上受到的辐射已占了宇航员可承受上限的大部分。火星表面的作业或在宇宙中进行火星任务会增加更多辐射。但是，如此大剂量的辐射无法阻挠火星任务的推进，它们仅仅是火星征程中众多困难的冰山一角而已。
李尧/编译
内容来源：《发现》杂志网站