2024年1月26日，来自北大-清华生命科学联合中心的焦雨铃课题组与合作者在《自然·植物》杂志发表文章，报告了他们的一项惊人创举：人工首次成功合成了植物的染色体片段。

著名的物理学家费曼曾经说过：“我所不能造的东西，我都没有真正理解。”人们对于生命科学的研究已经非常深入，但是人工从头合成生命却仍然离我们很远。

虽然无法一下子合成出一整个生物，但我们可以从简单的部分开始。生命的基因都包含在染色体上，如果能合成染色体，那就离合成生命不远了。

近几年，国际上许多科学家合作从事了关于酵母菌染色体合成的工作，并且取得了最终的成功。但是酵母菌毕竟是单细胞的微生物，想要实现动物和植物这种多细胞的复杂生物的人工合成，绝非易事。

焦雨铃课题组选择了小立碗藓的染色体作为研究对象。毕竟是首次合成，所以先选择其中的一段练练手，如果成功了，那么剩下的就容易了。

研究者选取了小立碗藓染色体中的一个片段，并且分析了其中的基因数据，发现里面有大量的冗余信息、垃圾片段、代码不统一等问题。

因此，研究者整理了染色体片段中的代码，删除了冗余和无用信息，添加了注释，统一了格式，并且还设置了报告基因，用以测试代码是否能够正常运行。最终，把这段155kb的片段压缩到了68kb。

于是，科学家按照这份新代码人工合成了新的片段，并且把它重组到植物体内，替换了老的片段。

经过测试，这些换上了人工染色体片段的植物仍然能够正常生活，并且还能够抗盐碱，与普通的植物没有差别。这说明，科学家人工设计并合成的染色体片段获得了成功。

这份从0到1的突破是来之不易的，因为只有实现了“无”到“有”，才有可能达成人工合成生命的最终目标。

图1 这些小苔藓中含有人工合成的染色体片段 （图片来源：science.org）

课代表总结：冷知识，苔藓的英文名叫“MOSS”~

参考文献:

Chen, LG., Lan, T., Zhang, S. et al. A designer synthetic chromosome fragment functions in moss. Nat. Plants (2024). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01595-7

在电影《阿凡达》中，主角沉睡在睡眠仓中，就可以操控一个替身代替自己在外星球活动，这种替身技术离我们也许不再遥远。

上周，来自意大利理工学院的Stefano Dafarra研究团队，发表了他们最新升级的iCub3替身机器人系统，让我们切实感受到了未来科技的震撼。

顾名思义，iCub3是一台代替真人出现的机器人。操作者在家中足不出户，就可以在300公里范围内遥控iCub3机器人。

机器人携带有VR摄像设备，可以把实时场景传输到操作者的VR眼镜上，这样就可以看到机器人看到的视角。

另外，iCub3还携带有力学传感器、纹理传感器等，这些感受器把接收到的信号传到操作者所佩戴的设备上，就可以让操作者体验到重量感、碰撞感、纹理感等真实物理世界的感受。

在2022年的全日空XPrize竞赛上，iCub3就展现了惊人的任务完成能力，包括运动、抓握物体、与观众互动等。

而最新升级的iCub3机器人特别添加了面部表情功能，可以读取操作者的面部表情，并且在机器人的面部也做出相应的表情，变得更像“人”了。

研究人员将机器人带出实验室，到现实世界中进行测试，检测了iCub3的一系列新能力，包括奔跑、跳跃等大型活动，以及捡起石头、下棋等手部的灵活运动，替身机器人都可以顺利完成。

与此同时，系统升级使得替身机器人更容易操作，目前版本的机器人不需要专业人士的操作，普通人经过学习后就可以顺利上手。

这种机器人的应用场景极为丰富，例如危险工作（水下、荒漠等危险区）、火星探险（《阿凡达》要成为现实了）、远程医疗等，如果能够早日量产，必将是一项改变人类生活的技术。

相关文献发表于近期的《科学·机器人》杂志上。

图2 iCub机器人走路、开开关、看屏幕、开电钻、拿瓶子、摸石头 （图片来源：science.org）

课代表总结：希望早日量产，买一个替我去上班。

参考文献:

Stefano Dafarra et al. ,iCub3 avatar system: Enabling remote fully immersive embodiment of humanoid robots.Sci. Robot.9,eadh3834(2024).DOI:10.1126/scirobotics.adh3834

在生活中，智能语音助手和智能音箱已经非常常见，它们可以帮我们接电话、开关灯、控制设备等。

这类设备的工作原理是，听到相应的语音后，转化成计算机可识别的操控信号，然后触发某些事件。没有电，这些设备都将无法工作。

近日，瑞士苏黎世联邦理工大学的Marc Serra-Garcia与研究者在《高级功能材料》杂志上发表文章，报道了他们最新发明的一款声控传感器，它的最大特点是不需要耗电就能工作。

研究者的设计思路很简单：每当说出某个词或发出某种音调或噪音时，发出的声波能量会使传感器振动。这个能量足以产生一个微小的电脉冲，打开一个电子设备。

为此，实验室研发了新型的声学材料，这种新材料的特殊结构能够感应声波中的不同能量，从而实现传感器的功能。

研究人员开发的原型已经获得了专利。举例来说，它能区分口语中的“三（three）”和“四（four）”，因为说“four”会放出比“three”更多的能量，所以它使传感器振动，而“three”不振动。这意味着“four”这个词可以打开一个设备或触发进一步的过程，而"three"什么都不会发生。

经过设计，这种传感器的新变种能够区分多达12个不同的单词，比如“开”，“关”，“上”和“下”。新的版本也要小得多，大概只有拇指指甲的大小，而研究者正在进一步减小它的体积。

有些领域已经对这种传感器的应用前景表示了兴趣，例如地震或建筑物检测，这些不需要电的传感器会极大拓展它们的应用场景。

研究者也在尝试将这种传感器应用在人工耳蜗中。作为一种助听设备，人工耳蜗也需要充电或者经常更换电池，但是耳朵附近毕竟空间有限。如果使用这种新型的传感器，那么人工耳蜗可以摆脱换电池的麻烦。

图3 原型芯片，不同的声音可以产生不同信号（左下） （图片来源：wiley.com）

课代表总结：说话会放出能量……懂了，唱K可以减肥（惊喜）

参考文献：

Tena Dubček et al. In‐Sensor Passive Speech Classification with Phononic Metamaterials. Advanced Functional Materials (2024). https://doi.org/10.1002/adfm.202311877

在中国神话中，有着嫘祖教人养蚕治丝的传说，可见将天然纤维织成线绳，是原始人类非常重要的技能之一。那么，人类究竟是如何学会编织绳子的呢？

绳子与其他工具不同的地方在于，造绳子本身就需要工具进行辅助。因此，解密远古人类如何造绳子的关键，在于找到他们造绳子所用的工具。

2015 年，在德国西南部的霍勒费尔斯洞穴 (Hohle Fels Cave) 进行的挖掘和沉积物筛查中，发现了一些零碎的猛犸象牙碎片，拼凑之后可以看出，这是一件完整的象牙器具。这一岩洞的文化属于欧亚大陆古代奥里尼亚文化，放射性碳测年表明，这些文物距今已有 35,000 至 40,000 年。

由于这件道具显得非常精美，而且经过仔细雕琢，有四个几乎等距的小圆孔。还带有雕刻过的凹槽。于是，当时的科学家认为这是一件祭祀用品。

德国图宾根大学的 Conard 和比利时列日大学的 Rots 闲来无事时在档案馆里看到了这件藏品。但二人对所谓的祭祀用品一说表示怀疑。

通过高倍显微镜和化学分析表明，这一文物上沾染了许多植物残渣，并且它身上的微观磨损的方向高度一致，可以推断肯定是有很多植物从这几个小孔的一侧被拉到了另一侧。

什么样的活动会有这种场景呢？二人突发奇想：编绳子！

很快他们就想出了这件工具的使用方法：将细细的植物纤维穿过孔，每根纤维由一个人握住。另一个人握紧工具，而再有一人则将离开小孔的纤维束扭转成单根绳索。

于是，科学家用木头、动物骨头、疣猪裂牙和青铜为材料，各自制作了一个复制品（这些都是古人类常用的材料），然后尝试用五种不同的植物纤维以及牛筋作为材料，来编制绳子。

结果发现，以四到五个人为一组，在 10 分钟内就能制作出 5 米长的坚固柔韧的绳索。研究小组发现，香蒲叶作为绳索材料效果特别好。

这些发现并没有解决有关古代绳索生产的所有悬而未决的问题。但这是第一次记录了可能用于制造绳索的文物，并展示了它们的工作原理。

相关成果于2024年 1 月 31 日发表在《科学·进展》杂志上。

图4 象牙编绳器文物，可见雕刻凹槽 （图片来源：science.org）

课代表总结：编！你接着编！

参考文献：

Nicholas J. Conard, Veerle Rots ,Rope making in the Aurignacian of Central Europe more than 35,000 years ago.Sci. Adv.10,eadh5217(2024).DOI:10.1126/sciadv.adh5217

时值隆冬，与家人朋友一起泡个温泉是再惬意不过的享受了。目前市场上有一些商家，以自家温泉含氡为噱头，声称氡气具有保健养生功效，以此吸引游客。

针对这一情况，我们再次提醒大家：氡气是放射性元素，可以产生伤害人体的电离辐射，效果与照X光差不多，一定不要接触！

氡是一种天然存在的放射性气体，当铀或镭等金属在岩石和土壤中分解时产生。可以通过地下室墙壁和地板的裂缝、建筑接缝以及管道周围的缝隙进入房屋。

在美国，氡是除了吸烟以外，导致肺癌的第二大诱因。一些特殊的地质环境可能造成当地空气中的氡含量升高，有些特殊的装修材料（例如大理石等）含氡的量也会偏高。

有的小伙伴可能在想，就算氡气不健康，那么我偶尔去洗一次应该问题不大吧？

大，非常大。

北卡罗来纳大学教堂山分校的Eric A. Whitsel于2024年1月31日在《神经病学》杂志上发表了他关于氡气暴露的研究成果。

在对超过16万名受访者进行了长达13年的跟踪调查后，统计数据得出结论，即便是暴露在中等含量的氡气中，也会增加中风发作的风险。

为了确定氡气暴露量，研究人员将参与者的家庭住址与美国地质调查局和美国环境保护局 (EPA) 的氡气浓度数据联系起来。

在氡气高暴露组中，每十万人每年平均发生中风349起，即便排除高血压、糖尿病、吸烟等中风诱发因素的影响，氡气暴露的中风风险仍然比普通组高出了14%。

这也充分证明了，氡气对人体的影响是长期而深入的。虽然这一研究没有直接证明氡气与中风之间的关系，但仍然从另一个角度提示了氡气暴露是一件危险的事情。

虽然氡的放射性可以杀死癌细胞或者刺激内分泌腺体，但是它同时也会杀死健康细胞，“杀敌一千，自损八百”，对身体造成伤害。

益处未经证实，害处却实实在在。所以还是要提醒大家：珍爱生命，远离氡源。

图5 氡气暴露是肺癌的第二大诱因 （图片来源：mdanderson.org）

课代表总结：这就好比：就算开水能杀菌，你也不能洗开水澡啊（狗头）

参考文献：

[1] Qifan Wu et al. Outdoor radon concentration in China. Nukleonika (2016). https://doi.org/10.1515/nuka-2016-0062

[2] Sophie F. Buchheit et al. Radon Exposure and Incident Stroke Risk in the Women's Health Initiative. Neurology (2024). https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000209143

作者：牧心