史上最小飞行器诞生；二氧化碳变成淀粉；人类为何失去尾巴…

盘点

9/20-9/26 改变未来的前沿科技

全文共2769字，阅读约5分钟

史上最小飞行器问世，

比蚂蚁还小

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像无人机这样的主动飞行器，部件和设计复杂，小型化不太容易，并且缩小尺寸后就很难提供动力，在现实环境中无法实现隐蔽的、低成本的大规模应用。9月22日，Nature 以封面文章的形式报道了一种迄今最小的搭载微电子器件的飞行器，可以靠风力扩散到广阔的空间。这些飞行器由美国西北大学、清华大学等机构合作研发，最大的不过两毫米长，跟果蝇差不多，而最小的只有沙粒般大。团队通过研究枫树、三星果等靠风传播的种子的空气动力学特征，为飞行器设计了飞翼和微芯片结构。当飞行器从高空释放后，飞翼与空气相互作用，让飞行器像风媒种子般旋转下降，但比种子的轨迹更稳定，落地速度也更慢。而芯片等电子设备的重量则分布在飞行器中心较低的位置，以防止飞行器失控并混乱地翻滚到地面（如图所示，下图左为种子飞行图，右为飞行器飞行图）。

为了让大规模生产变得更容易，团队借鉴了儿童立体书的方法，先制作出二维飞翼，再将它们粘在一层可伸缩材料上，通过伸缩把飞翼拉扯成最终的三维结构（下图）。

如果从飞机或高层建筑上投放成千上万的微型飞行器，通过增加它们与空气相互作用的时间，就能扩散至相当广阔的区域。它们可以集成传感器、电源、无线通信、数据存储等工具，还可以充当物联网节点，用于监测环境和人口活动，检测污染、有毒物质泄漏和疾病传播等。为避免污染环境，可用可降解材料制作，当收集完数据后，不用回收飞行器，等待自然降解即可。

论文 👉

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03847-y

中国科学家把二氧化碳合成为淀粉

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9月24日，Science 刊登了一项突破性研究，中国科学院天津工业生物技术研究所团队以二氧化碳为原料，将太阳能转化为电/氢能作为主要能源，成功生产出淀粉，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。植物的淀粉合成涉及60多步生化反应以及复杂的生理调控，而研究者经过数年摸索和改进，设计出一条只需要11步核心生化反应的人工合成路径。他们先使用无机催化剂，让二氧化碳在氢气作用下还原为甲醇，再通过多种工程化重组酶将其转化为碳三化合物、碳六化合物（即葡萄糖），最后转化为直链淀粉或者支链淀粉。该人工淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。理论上说，1立方米的生物反应器每年可以生产相当于五亩玉米地年产量的淀粉。尽管目前离实际应用还有距离，但未来如果能进一步降低成本，那么或将节约大量耕地和淡水资源，减轻农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类的粮食安全水平，推动可持续发展。

网友：以后说不定真的“喝西北风就饱了” 😜

论文 👉

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh4049

利用植物病毒对抗癌症

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切除肿瘤后，预防和治疗癌细胞转移至关重要。由于耐药性、不良反应和剂量限制，化疗可能无效，研究人员希望通过免疫疗法来改善病情，并最大程度地减少副作用。此前研究发现，一种能感染植物的豇豆花叶病毒，在进入动物机体后不会造成感染，但会引起免疫反应，可以用来携带与癌细胞相关的标签，指引免疫系统进行攻击。而对于癌症转移中最常见的肺转移，S100A9蛋白可以作为显示肿瘤存在的标志物。近日，Advanced Science 上发表的一项研究中，美国加州大学圣地亚哥分校团队将豇豆花叶病毒连接了一个可以靶标S100A9的分子，锁定S100A9来到肺部，让被激活的免疫细胞在消灭植物病毒的同时也一并消灭附近的肿瘤。在预防癌细胞转移的实验中，注射了改造病毒的黑色素瘤小鼠，转移到肺部的肿瘤几乎只有对照组的1/3（对照组小鼠肺部已布满肿瘤）。而在治疗性实验中，注射改造病毒后，小鼠转移到肺部的肿瘤体积开始减小，生存期比对照组更长。实验证明，这种方法在预防和治疗方面都能够有效地对抗黑色素瘤和乳腺癌的肺转移。研究人员希望该方法可以加速下一代靶向免疫疗法的发展。

论文 👉

https://doi.org/10.1002/advs.202101796

全脂奶V.S.脱脂奶，

哪个对心脏健康更有益？

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许多饮食指南建议限制乳脂的摄入量，以降低心血管疾病风险，很多人也因此放弃全脂奶，选择脱脂奶。然而，越来越多的证据表明，乳制品对健康的影响更多地取决于类型（比如是选择奶酪、酸奶、牛奶还是黄油），而不是脂肪含量。9月21日，PLOS Medicine 上发表的一项研究中，来自美国约翰霍普金斯大学、哈佛大学、澳大利亚新南威尔士大学等机构组成的国际团队发现，乳脂摄入量较高的人，心血管疾病风险较低。他们根据客观生物标志物——血清十五烷酸，测量了4,150名平均60岁的瑞典老人的乳脂消耗量，并在中位随访16.6年期间收集了有关心血管疾病事件和死亡的信息。结果发现，乳脂生物标志物水平高的人，心血管疾病风险最低，而生物标志物水平在中位数附近的人，全因死亡风险最低。研究人员还对其他十多项研究进行了综合分析，发现较高水平的2种乳脂生物标志物（血清十五烷酸和十七烷酸）与较低的心血管疾病风险相关，但与全因死亡风险无关。总之，我们需要更多试验来了解乳制品是否以及如何保护心血管健康，并不能单靠脂肪含量来评判乳制品的健康益处。

论文 👉

https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1003763

人类为什么没有尾巴？

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从小鼠到猴子的绝大部分哺乳动物都有尾巴，为什么人类和猿类却在演化中失去了这一构造？近日，纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员在预印本平台 bioRxiv 上发表了一篇论文，尝试揭开促进类人猿尾部丢失的精确遗传机制——尾部丢失可能源于“跳跃基因”Alu元件引起的基因变化，而这一基因变化可能导致人类和猿类中更高风险的脊髓发育先天缺陷。他们发现，“跳跃基因”Alu的一个元件（AluY）插入到TBXT基因的内含子中，与附近另一个古老的Alu元件（AluSx1）配对，改变了TBXT的基因表达及其编码的brachyury蛋白，这种蛋白的突变会影响老鼠的尾巴长度。在小鼠实验中，研究人员发现具有这种基因型的小鼠完全没有尾巴，或者尾巴缩短。进一步研究还发现，一些突变体小鼠表现出胚胎脊髓畸形，而人类胎儿中也会出现类似的神经管缺陷，大约每1000名新生儿就有一名受到影响。研究人员认为，人类从失去尾巴中得到了明显的好处，例如可以直立行走，但可能也为失去尾巴付出了代价——这种古老的进化权衡依然影响着今天的人类健康。

论文 👉

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.09.14.460388v1

新冠病毒起源新线索

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据9月17日发表在 Nature 预印本平台Research Square上的一项研究，法国巴斯德研究所和老挝大学团队在老挝北部发现迄今为止与新冠病毒最为接近的蝙蝠冠状病毒，为新冠病毒溯源提供了新的线索。此前研究中，在中国发现的RaTG13蝙蝠冠状病毒与新冠病毒最为接近，两种病毒基因组的同源性为96.2%。但RatG613冠状病毒刺突蛋白的受体结合域（RBD）的17个氨基酸中，只有11个与新冠病毒相同，与人类ACE2受体结合的能力有限。在这项研究中，团队于2020年7月至2021年1月间在老挝北部石灰岩洞穴中捕获了46种共计645只蝙蝠，并最终发现3种迄今为止与新冠病毒最接近的蝙蝠冠状病毒。其中BANAL-236病毒具有与新冠病毒几乎相同的RBD，相差仅两个残基；BANAL-52、BANAL-103病毒RBD的17个氨基酸中，有16个与新冠病毒相同；BANAL-52的基因组与新冠病毒则具有96.85%的同源性。这些新发现的冠状病毒似乎与新冠病毒早期毒株具有同等感染人类的能力，并能够被中和新冠病毒的抗体所抑制。该研究提供了强有力的证据，进一步证明新冠大流行是由蝙蝠携带的冠状病毒跨种传播给人类的。

论文 👉

https://www.researchsquare.com/article/rs-871965/v1