“黑洞‘吃撐’會‘打嗝’”等8則

彭文

黑洞“吃撐”會“打嗝”

在離地球2000多萬光年的地方，一個星系中央的超大質量黑洞發生“消化不良”，打著“飽嗝”向星際空間噴出一大堆物質。天文學家利用多個望遠鏡的觀測結果，研究了噴發物質的細節。這個星系編號為NGC5195，它有一個較大的同伴NGC5194，后者也被稱為渦狀星系，兩者由引力束縛在一起。此前已觀測到它們附近有兩個X射線弧，據認為是NGC5195星系中央的黑洞“打嗝”形成的。大量物質高速旋轉著落入黑洞，在黑洞周圍形成盤狀結構，稱為吸積盤。填鴨式的“喂食”使吸積盤大到一定程度，黑洞無法繼續有效地吞噬物質，導致吸積盤破裂。巨大的壓力產生強烈沖擊波，使氣體和塵埃加熱膨脹，發出X射線，并從氫氣上剝離電子形成離子氫，產生此前觀測到的X射線弧。

植物“吃醋”更耐旱

干旱導致農作物產量下降是一個全球性問題。迄今解決這一問題的主要思路是利用轉基因技術加強作物抗旱能力。日本研究人員開發出一種更加簡便易行的農作物抗旱技術，即向種植植物的土壤中添加醋的主要成分醋酸。研究人員在干旱條件下，向種植擬南芥的土壤中添加醋酸。吸收醋酸后，擬南芥能誘導合成一種植物激素茉莉酸，提高相關耐旱基因的表達水平。在對照實驗中，其他各種酸溶液都達不到這種耐旱效果。研究還發現，醋酸對于水稻、玉米、小麥等多種農作物，同樣能提高其耐旱能力。

小麥如何從野草變主糧？

中東地區被稱為“新月沃地”的區域是小麥的起源地。大約1萬年前，當地人開始種植小麥。野生小麥的麥粒成熟時，供麥粒附著的穗軸會變脆，容易碎裂，有助于在風力作用下把麥粒散播出去。但這對人類采集麥粒非常不方便，所以帶有使穗軸不變脆的“硬軸”基因突變的小麥受到青睞，并逐漸被人類馴化。一個國際科研小組對野生小麥進行基因測序，發現了控制穗軸易碎性的兩組基因，它們在小麥馴化過程中起著關鍵作用。除此之外，小麥還有一些重要基因突變對人類種植者有利，但對植株在野生環境中的繁殖不利，例如使種子不再休眠、一經種植就立刻發芽生長的突變，以及使麥粒外殼容易脫落的突變。這一發現有助于培育更好的小麥品種。

火星有劇毒，登陸需謹慎

英國科學家的一項研究可能令人類想要在火星表面找到地外生命的希望破滅，即火星表面存在高氯酸鹽化合物，對生物細胞有劇毒。研究人員發現，高氯酸鹽在短波UV射線的照射下會產生殺菌性，而這種照射與火星表面情況相似。高氯酸鹽可使枯草桿菌（一種常見于航天器的污染物）的營養細胞幾分鐘內便失去生存力。火星表面的另外兩種成分氧化鐵和過氧化氫，在與高氯酸鹽的共同作用下，其殺死細胞的能力比起單純的高氯酸鹽提高了10.8倍。

為何免疫細胞會喪失戰斗力？

T細胞是免疫系統與病毒和癌細胞等作戰的主力，它們也會陷入疲勞，有些甚至完全喪失戰斗力且難以恢復，這被稱為T細胞耗竭，導致機體免疫力下降、病原體獲得優勢。一些免疫療法能鼓舞T細胞重新參戰，但對徹底耗竭的T細胞不起作用。研究人員對感染病毒或患有癌癥的實驗鼠進行觀察，發現T細胞耗竭是因為它們的基因由于DNA甲基化而被關閉，耗竭狀態還會傳遞給下一代T細胞。研究人員還發現，常用的癌癥化療藥物地西他濱能逆轉T細胞這種徹底耗竭的狀態。用這種藥物治療患癌實驗鼠，再施以免疫療法，T細胞會“原地滿血復活”，恢復戰斗力并且積極增殖。DNA甲基化是指DNA的構成單元之一胞嘧啶被選擇性地添加甲基，這會使DNA鏈條外形發生變化，導致一些蛋白質無法正確識別DNA，并且還可能不正常地“開啟”或“關閉”一些基因的功能。

咖啡因減肥機制揭秘

中國研究人員通過小鼠實驗，發現了咖啡因調控系統性能量代謝的作用機制，相關的調控能夠讓小鼠體重下降，這一成果有助科研人員找到預防或治療肥胖的新方法。下丘腦是哺乳動物體內調控系統性能量平衡的中樞結構，在小鼠下丘腦神經元中腺苷受體A1R過度表達后，小鼠出現進食過度、糖耐量下降和體重過度增加的現象。研究人員分別向小鼠腦室內注射咖啡因和喂食咖啡因，發現兩種方法均能夠抑制肥胖小鼠的食欲并增加能量消耗，從而降低體重。進一步分析顯示，咖啡因能激活下丘腦內合成催產素的神經元，并促進該神經肽的釋放。不過，這并不意味著人們多喝含咖啡因的飲品就能減肥。實驗中小鼠攝入的咖啡因劑量相當于人一天要喝24～36杯咖啡，這遠遠高于一般認為的安全劑量。

氣候變化對南極無冰區的影響

無冰區僅占南極洲面積的1%，但卻是南極全部陸地生物多樣性之所在。長期以來的研究大都集中于氣候變化對于南極冰蓋和海平面的影響，而忽略了對南極無冰區的影響。最近，澳大利亞研究人員首次報告了關于21世紀氣候變化對南極無冰區影響的量化評估結果。在聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）模擬的兩種氣候作用力場景中，他們取其中更極端的一種場景：到本世紀末，無冰區將擴大約17000平方千米，增長近25%；而南極半島無冰區若擴大3倍，則可能徹底改變生物多樣性棲息地。南極洲棲息地擴大和連通性提高，一般被解讀為對生物多樣性變化有正向意義。但科學家尚不清楚其潛在的負面效應是否會超過生物多樣性收益，如是否會導致區域尺度上生物同質化，競爭力較弱物種滅絕，入侵物種擴散等。

腸道菌群關乎情緒

影響一個人的情緒的因素有很多，美國一項新的研究顯示，腸道細菌與情緒之間也存在關聯。研究人員根據40名女性志愿者腸道菌群的組成把她們分為兩組。33人的多形桿狀菌含量較高，其大腦額葉皮質和腦島中含有較多致密灰質，海馬體中含有較多的大腦物質。這些區域與復雜信息和記憶處理有關；另外7人的普氏菌含量較高，其大腦額葉皮質和腦島中致密灰質含量相對較少，而大腦中與情緒、感覺和注意過程相關區域之間的“連接點”較多。研究人員向她們展示人物、物體或活動的圖片，觀察她們的情緒反應并檢測她們的大腦活動。結果發現，當展示的圖片為“負面”時，比起“多形桿狀菌組”，“普氏菌組”表現出更多焦慮和悲痛情緒。目前尚不能確定是腸道菌群影響了大腦，還是大腦影響了腸道菌群。

【責任編輯】趙新宇