来源：环球科学、科技日报、中国科学报等
咖啡、茶和巧克力等，或能帮助肠道建立保护屏障
来源：Pixabay
在人的肠道中，产生白介素17的T辅助细胞（也称为Th17）被认为具有关键作用。它们能帮助在肠道中建立保护屏障。当肠道中微生物入侵肠上皮细胞时，后者可能会释放信号，促使体内形成更多的Th17细胞，但其中详细的过程并不清楚。近期在一篇发表于《免疫》（Immunity）的论文中，美国布莱根和妇女医院的科学家揭示了Th17在肠道中的发育过程，以及咖啡、茶和巧克力等中的嘌呤类物质在体内对Th17发育的影响。
研究人员通过研究多种小鼠模型发现，即使小鼠体内不存在微生物，也并不影响Th17的繁殖和分化。研究显示，来自咖啡、茶和巧克力的嘌呤类物质，经过人体代谢后形成的黄嘌呤等物质，会导致小肠上皮细胞出现内质网应激，这时的小肠上皮细胞将能促进Th17分化。此外，肠道中活性氧增加，也能促进上述过程的形成，而通过药物来减少ROS的产生和黄嘌呤的形成，可能会减少Th17的形成。研究人员表示还需要进一步研究Th17，了解其在一些炎症性肠道疾病中的作用。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1074761323000924?via%3Dihub
地球遭受大型小行星撞击的风险比以往认为的更大
来源：J. GARVIN，C. TUCKER，C. ANDERSON，D. SLAYBACK，AND D. MCCLAIN/NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER；MAXAR WORLDVIEW；EARTHDEM；NASA PLANETARY DEFENSE COORDINATION OFFICE
据《科学》新闻报道，上周在月球与行星科学大会上，NASA科学家发表一项研究称，地球遭受大型小行星撞击的风险比以往认为的更大。利用一份高分辨率卫星影像数据库中的数千张立体重叠图像，研究人员创建了4个撞击坑的3D地图。然后，他们将一种最初针对火星开发的、用于搜索地形中的圆形特征的算法应用在所生成的地图中。随后，他们通过计算月球上的撞击坑大小和年龄来估算撞击率，并研究了近地小行星（未来可能撞击物）的大小。估计结果表明，每60万至70万年，就有一颗1千米宽或更大的小行星或彗星撞击地球。这项研究还表明，仅在过去数百万年里，就可能有十几个物体撞击地球。这比以往记录的猛烈撞击事件要多得多。
但有科学家怀疑他们识别出的环状特征是否是真正的撞击坑边缘。因为对于简单的小撞击坑，这种算法总是能识别出明显的撞击坑边缘。但对于研究人员要绘制的4个较大的撞击坑而言，该算法在数千次运行中，常常会识别出一个更远的边缘状结构。不过，研究人员也表示，他们需要收集更多数据来证明这些是真正的撞击坑边缘。
https://www.science.org/content/article/earth-higher-risk-big-asteroid-strike-satellite-data-suggest
感知碱性的味觉受体
矮行星“创神星”拥有罕见的行星环
来源：Yali Zhang，Monell Chemical Senses Center
酸性味觉能帮助动物尝出食物的酸性。尽管对于酸性味觉的感知目前已经有不少研究，但是关于碱味感受器的研究还很缺乏。近日，一项发表在《自然·代谢》（Nature Metabolism）上的研究解密了果蝇感受碱味的分子机制。
科学家在果蝇味觉感受器神经元（gustatory receptor neuron，GRN）中发现了一种氯离子通道，将其命名为Alkaliphile（Alka）。正常果蝇在中性和碱性食物之间进行选择时，通常会为了避免高pH值带来的毒性而选择中性食物；而缺乏Alka的果蝇则会失去对碱性食物的鉴别能力。通过电生理分析，研究者发现：一般情况下，果蝇GRN细胞外的氯离子浓度低于胞内。但感知到碱性的食物时，Alka通道打开，氯离子外流并激活GRN，使其向大脑传送信号，告知食物是碱性的。研究者通过光遗传学修饰技术发现，当用红光激活表达Alka的GRN时，果蝇会拒绝过去喜欢的甜食；相反，关闭这些GRN时，果蝇对高pH值食物的鉴别能力严重下降。该研究或能为后续对其它动物碱味感受器的研究奠定了基础。
https://www.nature.com/articles/s42255-023-00765-3
海洋含氧量下降使珊瑚礁缺氧
来源：Yi Bei Liang
已有大量研究显示，受全球变暖影响，海洋中的缺氧区正在扩大，严重威胁着各地的海洋生态系统。但是人们还没有详细研究过这一情况对珊瑚礁的影响。近日，一项发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change）的研究进行了深入调查。
科学家记录了全球12个海域的32处珊瑚礁分布区，每30分钟记录一次温度、盐度、pH和含氧量，并将缺氧程度分为弱（含氧量低于5mg/L）、轻度（4mg/L）、中度（3mg/L）和严重（2mg/L）。研究发现，在数据收集期间，84%的珊瑚礁经历了弱到中度缺氧，13%曾严重缺氧。气候模型预测，受海洋变暖影响，到2100年，缺氧的珊瑚礁或将增加13%~42%，在极端的气候变化情景下，可能增加97%~287%。这为保护珊瑚生态敲响了警钟。
https://www.nature.com/articles/s41558-023-01619-2
用电压脉冲实现硅基自旋量子比特交换
来源：HRL Laboratories
量子计算在某些问题上具有极高的计算优越性，但脆弱的量子比特极易受环境噪声影响而发生退相干，因此能在纠错保护下实现量子逻辑门操控成为实现容错通用量子计算的关键。近日，发表在《自然》（Nature）上的一项研究显示，研究人员在硅基自旋量子计算平台上实现了低错误率的通用量子SWAP门（交换门）控制。
通常基于自旋的量子比特是编码在单个自旋的两种状态上，这两种状态相对于外界施加的磁场具有不同的能量。因此使用对应量子位能级分裂频率的微波能够操控自旋的翻转。但微波脉冲及磁场微小的不均匀性都会导致发生退相干。在这新研究中，研究人员选择用量子位中的两个电子自旋是否具有反对称或对称的自旋波函数作为编码量子比特的状态，二者具有相同的能量。通过电压脉冲“交换”相邻自旋的方向，在二者波函数对称时，系统不会受到影响，但当波函数是反对称时，会引入一个-1的量子相位。这种交换实际上是部分交换，它使量子比特处于“交换”与“未交换”的叠加态。在实验中，研究人员用六个个硅量子点构建了两个不同的量子比特，并展示了CNOT和SWAP两个门操作，保真度达到了约97%。这项研究的关键优势在于避免了复杂硬件集成控制磁场造成的相位偏差以及微波控制不均匀性造成的串扰，进而提升了量子位控制的保真度，但需要付出三个量子点组成一个量子位且基本操作脉冲极为复杂的代价。
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05777-3
“龙宫”小行星样本中发现尿嘧啶
来源：NASA Goddard，JAXA，Dan Gallagher
2014年12月，日本宇航局向“龙宫”小行星发射了隼鸟2号探测器，携带龙宫上物质样本的回收舱于去年返回地球。近日，一项《自然·通讯》（Nature Communications）上的研究介绍了对龙宫物质的分析结果，在其中发现了与生命有关的含氮有机化合物，包括RNA碱基之一尿嘧啶。
科学家将来自龙宫两处采样点的岩石碎片浸泡在热水中，提取其中的分子，再用液相色谱法和高分辨率质谱对其进行分析。他们发现了烟酸、尿嘧啶、胺、氨基酸等含氮有机分子，其中烟酸含量为49-99ppb，尿嘧啶为6-32ppb。科学家推测，这些含氮分子部分是由彗星冰中的甲醛、氨和氰化氢等生成（而龙宫中并不存在），表明龙宫的起源可能是彗星或其他低温中的星体。这项研究或暗示了地球早期生命分子的来源。
https://www.nature.com/articles/s41467-023-36904-3
吃糖改变大脑奖励回路，让人更爱吃糖
为什么我们如此喜欢不健康的和令人发胖的食物？这种偏好是如何在大脑中形成的？最新发表在《细胞代谢》（Cell Metabolism）期刊上的研究发现，高脂肪和高糖含量的食物会改变我们的大脑：如果我们经常吃高脂高糖的食物，即使量很少，大脑也会学会在此后精准地消耗这些食物。
研究人员在正常饮食的基础上，连续八周每天给两组志愿者分别发放含有大量脂肪和糖的布丁和含有相同卡路里但脂肪含量较低的布丁，并监控测量其大脑活动。八周后，食用高脂高糖布丁组志愿者的大脑中负责激励和奖励的多巴胺能系统（dopaminergic system）被激活，大脑对高脂高糖食物的反应大大增强。大脑活动的评估结果表明，每天摄入高脂高糖的零食会改变人类的奖励回路，大脑会更偏好这种奖励食物，而降低了对低脂食物的偏好，同时增强了独立于食物线索或奖励的联想学习（associative learning）。这些改变与体重和代谢参数的变化无关，表明高脂肪、高糖食物对神经行为适应的直接影响可能会增加暴饮暴食和体重增加的风险。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413123000517?via%3Dihub=
OpenAI发布GPT技术对劳动市场的影响报告，或颠覆美国19%工作，部分高薪岗位影响更大
ChatGPT可以撰写论文和营销方案，编写计算机程序，并从财务报告中提取趋势，最近还升级到基于新的GPT-4模型。据澎湃新闻报道，OpenAI于3月17日发布了名为《GPT是GPT：大型语言模型对劳动力市场潜在影响的早期观察》的研究报告，并在20日进行了修订，该研究评估了GPT技术如何影响劳动力市场。
OpenAI的研究人员估计，ChatGPT和未来用该程序构建的软件工具，至少可以影响美国约19%的工作岗位所需执行的50%的任务。同时，80%的美国劳动力会发现，其至少10%的工作任务在某种程度上受到ChatGPT的影响。研究发现，严重依赖科学和批判性思维能力的角色与受影响度（exposure）呈负相关，而编程和写作技能与受大型语言模型（LLM）影响度呈正相关。受影响最大的职业包括口译员和笔译员、诗人、词作者、公关人士、作家、数学家、报税员、区块链工程师、会计师和审计师，以及记者。该报告还按行业细分了ChatGPT的影响。包括数据处理托管、出版业和证券商品合约在内的行业最有可能受颠覆。相比之下，以体力劳动著称的行业，食品服务、林业和伐木业、社会援助和食品制造业，受到的潜在影响最小。
不过，这项研究也有局限。该研究承认，试图通过使用简单的标签描述工作任务来总结每个职业，存在固有的偏见。另一方面，GPT已经表明它可能犯明显的错误，包括编造信息，这使得人类有必要监督其工作。此外，该研究只涉及了ChatGPT是否能减少职业完成各种任务所需的时间，并不意味着ChatGPT一定聪明到可以完全自动完成某些工作。尽管如此，研究人员预计ChatGPT及其未来的迭代将撼动人们的工作方式。因此，社会和政策制定者需要做好准备。
https://arxiv.org/abs/2303.10130
面向未来的3D打印食物
地球上总质量最重的野生哺
来源：Blutinger et al
许多烹饪方法（如使用烤架、烤箱、炉灶和微波炉）需要一些人工操作，其运作会加热统一的整个区域，可能会导致加热低效。最近，《npj-食品科学》（npj Science of Food）的一篇观点文章展示了一种数字烹饪方法，用可食用食物墨水的3D打印系统制造芝士蛋糕。
为展示3D食物打印的潜力，研究者尝试打印了多种芝士蛋糕的设计，组合了7个关键成分：全麦饼干、花生酱、能多益巧克力酱、香蕉泥、草莓果酱、樱桃淋酱（cherry drizzle）和糖霜。他们发现，最成功的设计和建筑原理相似，以全麦饼干作为蛋糕每一层的基础成分；花生酱和能多益作为支撑层形成坑洼以容纳较软的成分（香蕉和果酱）最佳。研究者认为，精准打印多层食物使得能够制造更定制化的食物，改善食品安全，让用户能够更轻松控制食物中的营养内容。这些技术使用高能量、针对性的光，进行高分辨率的定制加热，有可能提供营养、便利和成本效益佳的烹饪机会。此外，随着新冠疫情，人们越发强调食品安全，用更少的人类操作进行食物准备，或可降低食物源疾病等传播的风险。
https://www.nature.com/articles/s41538-023-00182-6
纳米塑料如何引发广泛的先天性畸形
塑料颗粒在环境中几乎无处不在，可随着呼吸、消化的过程进入人体内。近日，一项发表于《国际环境》（Environment International）的研究警告，聚苯乙烯纳米塑料在鸡胚动物模型中会引发广泛的严重先天缺陷。
研究者使用了高浓度的聚苯乙烯纳米塑料颗粒，观察其对鸡胚模型的影响。研究者发现，向卵黄静脉注入聚苯乙烯纳米塑料颗粒后，纳米塑料会分布在多个器官的循环中，并导致更为广泛和严重的畸形。进一步研究显示，这是因为纳米塑料可以与胚胎干细胞（神经嵴细胞）强烈结合，导致这些细胞死亡或无法迁移，从而阻碍相关器官的正常发育。研究者提醒，虽然研究中使用的纳米塑料浓度超出了生物体内纳米塑料的常见浓度范围，但这一研究为我们展示了聚苯乙烯纳米塑料颗粒可能产生的极端影响。尤其考虑到有研究尝试使用此类物质制备纳米药物，我们需要更谨慎地对待这一可能影响。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412023001381
《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的成果报道、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、智库观点、科技评论、热点专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。