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每年,受角膜病变影响的患者多达1000 万人,其中150 万人会因此丧失视力,以至角膜病变是全球第4 大致盲原因。传统治疗方法主要是移植角膜以及使用类固醇药物等,但移植角膜往往需要长久的等待,需要有志愿者捐献健康的角膜,而且可能出现排斥反应。
研究人员希望可以找到一种治疗手段,让患者无须接受大型手术,也不用担心排斥反应,只要戴上特制的隐形眼镜,数周后因角膜病变致盲的眼睛就能重见光明。目前,借助干细胞技术,澳大利亚的科学家正使这变得可能。
最近发表在医学期刊《移植》(Transplantation)上的报告称,患者只需接受局部麻醉,手术两小时后就能够出院。由于治疗使用的是患者本身的干细胞,因此也不会出现排斥现象。这种治疗法不需要大型设备。“在第三世界地区,你只需一间手术室和细胞培育室便可以进行治疗了。”研究员吉罗拉莫表示,“过程绝对简易便宜。”疗法不一定使用角膜干细胞,也可用结膜干细胞。
吉罗拉莫说,同类疗法还可以应用到其他人体器官,包括与角膜非常相似的皮肤等。
◆ 用绒猴复制人类疾病
医学人员一直希望,能够获得一种在解剖学方面比啮齿类动物更接近人类的动物模型。目前在潜伏期研究中,科学家一般通过转基因老鼠测试他们的理论,而后再在人类志愿者身上验证实验结果。日本科学家近期的研究有可能给这一现状带来重要的变化。
庆应义塾大学实验动物研究中心的佐佐木惠里(Erika Sasaki) 带队的研究小组在产自巴西的一种小型长尾绒猴晶胚中引入了一种外来的基因(携带绿色荧光蛋白),他们在蔗糖溶液中培育这些晶胚,然后植入7 只代孕猴的子宫里。在生下的小猴当中,其中两只小猴体内的生殖细胞成功与这种基因融为一体,其中的一只随后又孕育了第二代。今后,研究小组准备继续培育转基因的绒猴,复制帕金森氏症和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等人类疾病。
美国灵长类动物专家杰拉尔德• 斯查顿(Gerald Schatten) 和舒克拉特• 米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov) 将这项成就称之为“一个毋庸置疑的里程碑”。
◆ 老鼠的脱发基因
日本的研究小组发现,过去认为与神经细胞增殖和分化相关的转录因子“Sox21”与脱发也有关系。日本国立遗传学研究所与庆应义塾大学组成的研究小组专门培育出了缺乏“Sox21”基因的实验鼠作为研究对象。他们发现,这些老鼠在刚刚出生时是能够长出毛发的,但是在出生15 天左右之后,它们的头部首先开始脱毛,随后脱毛部位就逐渐扩散到身体其他部位,经过一周时间,毛就会全部脱完。虽然这些脱掉的毛会再生,但是约25 天后会再次脱毛。研究人员说,这说明当“Sox21”基因不能发挥作用时,老鼠身上出现了异常的脱毛。研究人员还发现,如果没有这种基因,角蛋白的量就会明显减少,使老鼠的体毛结构出现缺陷——这种缺陷正是老鼠异常脱毛的原因。
◆ 抗疟疫苗III 期测试
2009 年5 月26 日,全世界最先进的疟疾候选疫苗的III 期临床试验启动。坦桑尼亚Bagamoyo 地区的5 名婴儿已经注射了葛兰素史克公司的RTS,S 疫苗,而1.6 万名2 岁或2 岁以下的儿童将在未来的几个月中注射该疫苗。
RTS,S 的研制超过20 年,投入总计达4 亿多美元。如果这些试验取得成功——如果它能阻止该研究中至少一半的婴儿和儿童出现疟疾症状,RTS,S 疫苗将有可能在2012 年上市。该项目的负责人Christian Loucq 说,很显然该疫苗将免费提供给非洲的婴儿和母亲。坦桑尼亚的这场试验的研究组长Salim Abdulla 说:“该疫苗有潜力挽救数十万生命。”
◆ 永久保存数据
就今天的存储技术而言,我们确实可以在更小的存储介质上保留下更多的信息了,但这并不意味着这些信息可以存得更久,比如,由柯达彩色胶卷拍摄的家庭照片能够在60 多年里保存下对亲情的记忆,但目前广泛使用的DVD、硬盘等却非常容易受到阳光等因素的影响,随着时间的流逝损失数据——多则20 年,少则10 年,数据就不在了。据《纳米快报》(Nano Letters)的报道,一个由物理学家和材料学家组成的研究小组开发出了一种技术,能够将只有几十亿分之一米宽的铁单晶放入一个空的纳米管的内部。就像钻石一样,纳米管是现有最稳定的结构之一。进入纳米管的铁纳米晶体能够起到数据位的作用。当电流接通,铁纳米晶体能够从纳米管的一端滑动到另一端,同时在计算机的二进制语言中寄存一个“1”或一个“0”。参与该项研究的美国加利福尼亚大学伯克利分校的物理学家Alex Zettl 表示,这种装置的商业化将挑战业已成熟的电子存储器产业。
◆ 南极冰层如何形成
南极的冰层到底是如何形成的?对这一问题一直存在着诸多猜测。来自几个方面的证据都表明,南极中部山系是最初冰层的所在地点,但我们关于当前冰层地貌的知识高度局限在冰层最初形成最可能发生的区域:位于当前冰层中心、沿冰川下的Gamburtsev 山系的地方。现在,研究人员根据在两个季节中所进行的一项能够穿透冰层的雷达研究,完成了对Gamburtsev 山系形态的详细勘查和分析。所获数据显示了一个最初被河流切割、然后又被冰的运动加深的山地景观。深至冰层下3000 米的地貌像是经典高山峡谷地貌发生爆炸后的版本,似乎是在距今3400 万年前形成的,当时的平均夏季气温约为3 摄氏度。
◆ “土卫六”的云活动
土星最大的卫星“土卫六”有一个复杂的气候系统,烃类在其中扮演的角色相当于地球上的水。“土卫六”的云是由甲烷和乙烷冷凝形成的。云活动目前主要出现在“土卫六”的南半球,但大气环流模型预测,这种分布应当随季节变化,变化的时间尺度为15 年。搭载在“卡西尼”探测器上的红外绘图光谱仪为近距离对云活动进行监测及用所获数据来优化环流模型和提高它们的预测准确性提供了一个机会。对在2004 年7 月和2007 年12 月间每月进行的39 次飞掠探测活动所获几百万光谱数据进行的整理显示,“土卫六”上的全球云覆盖模式与模型预测总体上是一致的,从而证实了云活动主要由全球环流控制。
◆ 用于净水的纳米技术
联合国的千年发展目标曾经提出,要确保所有人获取清洁的饮用水——到2015 年,要将不能在日常生活中获得安全饮用水的人口比例减半。这意味着改善15 亿地球人的饮水状况。
对此,技术手段的重点是应用纳米技术。磁性纳米颗粒相对其体积而言拥有很大的表面积,而且可以轻易地与化学物质结合。在水处理应用中,它们可以用于与污染物——诸如砷或者油结合,然后利用磁场把它们清除。几家公司正在把这些技术商业化,而科学家正在这一领域频繁公布新的发现。例如,美国赖斯大学的科学家正在利用磁性“纳米锈”(nanorust)去除饮用水中的砷。纳米锈很大的表面积意味着它能捕获的砷是更大尺寸的同类物质的100 倍。该研究组估计200 ～ 500 毫克的纳米锈可以处理1 升水。而且该研究组正在开发一种利用廉价的家用材料制造纳米锈的方法。这将显著减少生产成本,让它成为适用于各个发展中国家社区的产品。
◆ 乌贼的听觉很强
利用“听觉脑干反应电生理记录法”,台湾“中央研究院”细胞与个体生物研究所研究员严宏洋领导的研究团队发现,乌贼拥有宽广且灵敏的音频听觉。这意味着,渔民可以改良现有以灯色诱捕的方法,改以声音诱捕乌贼。
严宏洋指出,乌贼和章鱼是头足类动物最具代表性的两大族群,乌贼分布全球五大洋,被人类大量捕捞食用却从未因此面临枯竭危机,这表明它们一定有很好的“感觉系统”,才能在天敌和人类捕捞压力下仍繁衍不息。
过去,科学家对乌贼的听觉几乎一无所知,这是首次证实乌贼和章鱼均有听觉能力。乌贼的听觉介于400 ～ 1500 赫兹,章鱼是400 ～ 1000 赫兹,听觉音频虽然比人类差(人类听觉50 ～17000 赫兹),但在海洋生物中算听觉敏锐的动物。
◆ 善于学习的苇莺
布谷鸟会将自己的蛋偷偷放入其他鸟的窝里,让其他鸟帮助自己孵化后代,这种行为使它被称为托卵寄生鸟。研究人员最近发现,某些鸟类针对这种行为也会有一些反抗的举动。
英国的研究人员观察了苇莺的反应,发现它们会成群地攻击这些寄生的鸟。这种行为是受到生物学支配的——如果在窝边放置的是假鸟,它们就不会攻击。
研究人员表示,虽然某些鸟发展出了针对其他鸟入侵的抵抗行为,但是这种行为还没有成为遗传学变化的结果。英国的Nicholas Davies 和Justin Welbergen 进一步让幼小的苇莺有机会观察它们的邻居针对布谷鸟和假鹦鹉的行为。结果这些小鸟在观察后就学会了采取群攻的行为来抵挡布谷鸟,而且同样不会攻击假鹦鹉。这说明苇莺拥有学习新的行为的基础。
研究人员希望可以找到一种治疗手段,让患者无须接受大型手术,也不用担心排斥反应,只要戴上特制的隐形眼镜,数周后因角膜病变致盲的眼睛就能重见光明。目前,借助干细胞技术,澳大利亚的科学家正使这变得可能。
最近发表在医学期刊《移植》(Transplantation)上的报告称,患者只需接受局部麻醉,手术两小时后就能够出院。由于治疗使用的是患者本身的干细胞,因此也不会出现排斥现象。这种治疗法不需要大型设备。“在第三世界地区,你只需一间手术室和细胞培育室便可以进行治疗了。”研究员吉罗拉莫表示,“过程绝对简易便宜。”疗法不一定使用角膜干细胞,也可用结膜干细胞。
吉罗拉莫说,同类疗法还可以应用到其他人体器官,包括与角膜非常相似的皮肤等。
◆ 用绒猴复制人类疾病
医学人员一直希望,能够获得一种在解剖学方面比啮齿类动物更接近人类的动物模型。目前在潜伏期研究中,科学家一般通过转基因老鼠测试他们的理论,而后再在人类志愿者身上验证实验结果。日本科学家近期的研究有可能给这一现状带来重要的变化。
庆应义塾大学实验动物研究中心的佐佐木惠里(Erika Sasaki) 带队的研究小组在产自巴西的一种小型长尾绒猴晶胚中引入了一种外来的基因(携带绿色荧光蛋白),他们在蔗糖溶液中培育这些晶胚,然后植入7 只代孕猴的子宫里。在生下的小猴当中,其中两只小猴体内的生殖细胞成功与这种基因融为一体,其中的一只随后又孕育了第二代。今后,研究小组准备继续培育转基因的绒猴,复制帕金森氏症和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等人类疾病。
美国灵长类动物专家杰拉尔德• 斯查顿(Gerald Schatten) 和舒克拉特• 米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov) 将这项成就称之为“一个毋庸置疑的里程碑”。
◆ 老鼠的脱发基因
日本的研究小组发现,过去认为与神经细胞增殖和分化相关的转录因子“Sox21”与脱发也有关系。日本国立遗传学研究所与庆应义塾大学组成的研究小组专门培育出了缺乏“Sox21”基因的实验鼠作为研究对象。他们发现,这些老鼠在刚刚出生时是能够长出毛发的,但是在出生15 天左右之后,它们的头部首先开始脱毛,随后脱毛部位就逐渐扩散到身体其他部位,经过一周时间,毛就会全部脱完。虽然这些脱掉的毛会再生,但是约25 天后会再次脱毛。研究人员说,这说明当“Sox21”基因不能发挥作用时,老鼠身上出现了异常的脱毛。研究人员还发现,如果没有这种基因,角蛋白的量就会明显减少,使老鼠的体毛结构出现缺陷——这种缺陷正是老鼠异常脱毛的原因。
◆ 抗疟疫苗III 期测试
2009 年5 月26 日,全世界最先进的疟疾候选疫苗的III 期临床试验启动。坦桑尼亚Bagamoyo 地区的5 名婴儿已经注射了葛兰素史克公司的RTS,S 疫苗,而1.6 万名2 岁或2 岁以下的儿童将在未来的几个月中注射该疫苗。
RTS,S 的研制超过20 年,投入总计达4 亿多美元。如果这些试验取得成功——如果它能阻止该研究中至少一半的婴儿和儿童出现疟疾症状,RTS,S 疫苗将有可能在2012 年上市。该项目的负责人Christian Loucq 说,很显然该疫苗将免费提供给非洲的婴儿和母亲。坦桑尼亚的这场试验的研究组长Salim Abdulla 说:“该疫苗有潜力挽救数十万生命。”
◆ 永久保存数据
就今天的存储技术而言,我们确实可以在更小的存储介质上保留下更多的信息了,但这并不意味着这些信息可以存得更久,比如,由柯达彩色胶卷拍摄的家庭照片能够在60 多年里保存下对亲情的记忆,但目前广泛使用的DVD、硬盘等却非常容易受到阳光等因素的影响,随着时间的流逝损失数据——多则20 年,少则10 年,数据就不在了。据《纳米快报》(Nano Letters)的报道,一个由物理学家和材料学家组成的研究小组开发出了一种技术,能够将只有几十亿分之一米宽的铁单晶放入一个空的纳米管的内部。就像钻石一样,纳米管是现有最稳定的结构之一。进入纳米管的铁纳米晶体能够起到数据位的作用。当电流接通,铁纳米晶体能够从纳米管的一端滑动到另一端,同时在计算机的二进制语言中寄存一个“1”或一个“0”。参与该项研究的美国加利福尼亚大学伯克利分校的物理学家Alex Zettl 表示,这种装置的商业化将挑战业已成熟的电子存储器产业。
◆ 南极冰层如何形成
南极的冰层到底是如何形成的?对这一问题一直存在着诸多猜测。来自几个方面的证据都表明,南极中部山系是最初冰层的所在地点,但我们关于当前冰层地貌的知识高度局限在冰层最初形成最可能发生的区域:位于当前冰层中心、沿冰川下的Gamburtsev 山系的地方。现在,研究人员根据在两个季节中所进行的一项能够穿透冰层的雷达研究,完成了对Gamburtsev 山系形态的详细勘查和分析。所获数据显示了一个最初被河流切割、然后又被冰的运动加深的山地景观。深至冰层下3000 米的地貌像是经典高山峡谷地貌发生爆炸后的版本,似乎是在距今3400 万年前形成的,当时的平均夏季气温约为3 摄氏度。
◆ “土卫六”的云活动
土星最大的卫星“土卫六”有一个复杂的气候系统,烃类在其中扮演的角色相当于地球上的水。“土卫六”的云是由甲烷和乙烷冷凝形成的。云活动目前主要出现在“土卫六”的南半球,但大气环流模型预测,这种分布应当随季节变化,变化的时间尺度为15 年。搭载在“卡西尼”探测器上的红外绘图光谱仪为近距离对云活动进行监测及用所获数据来优化环流模型和提高它们的预测准确性提供了一个机会。对在2004 年7 月和2007 年12 月间每月进行的39 次飞掠探测活动所获几百万光谱数据进行的整理显示,“土卫六”上的全球云覆盖模式与模型预测总体上是一致的,从而证实了云活动主要由全球环流控制。
◆ 用于净水的纳米技术
联合国的千年发展目标曾经提出,要确保所有人获取清洁的饮用水——到2015 年,要将不能在日常生活中获得安全饮用水的人口比例减半。这意味着改善15 亿地球人的饮水状况。
对此,技术手段的重点是应用纳米技术。磁性纳米颗粒相对其体积而言拥有很大的表面积,而且可以轻易地与化学物质结合。在水处理应用中,它们可以用于与污染物——诸如砷或者油结合,然后利用磁场把它们清除。几家公司正在把这些技术商业化,而科学家正在这一领域频繁公布新的发现。例如,美国赖斯大学的科学家正在利用磁性“纳米锈”(nanorust)去除饮用水中的砷。纳米锈很大的表面积意味着它能捕获的砷是更大尺寸的同类物质的100 倍。该研究组估计200 ～ 500 毫克的纳米锈可以处理1 升水。而且该研究组正在开发一种利用廉价的家用材料制造纳米锈的方法。这将显著减少生产成本,让它成为适用于各个发展中国家社区的产品。
◆ 乌贼的听觉很强
利用“听觉脑干反应电生理记录法”,台湾“中央研究院”细胞与个体生物研究所研究员严宏洋领导的研究团队发现,乌贼拥有宽广且灵敏的音频听觉。这意味着,渔民可以改良现有以灯色诱捕的方法,改以声音诱捕乌贼。
严宏洋指出,乌贼和章鱼是头足类动物最具代表性的两大族群,乌贼分布全球五大洋,被人类大量捕捞食用却从未因此面临枯竭危机,这表明它们一定有很好的“感觉系统”,才能在天敌和人类捕捞压力下仍繁衍不息。
过去,科学家对乌贼的听觉几乎一无所知,这是首次证实乌贼和章鱼均有听觉能力。乌贼的听觉介于400 ～ 1500 赫兹,章鱼是400 ～ 1000 赫兹,听觉音频虽然比人类差(人类听觉50 ～17000 赫兹),但在海洋生物中算听觉敏锐的动物。
◆ 善于学习的苇莺
布谷鸟会将自己的蛋偷偷放入其他鸟的窝里,让其他鸟帮助自己孵化后代,这种行为使它被称为托卵寄生鸟。研究人员最近发现,某些鸟类针对这种行为也会有一些反抗的举动。
英国的研究人员观察了苇莺的反应,发现它们会成群地攻击这些寄生的鸟。这种行为是受到生物学支配的——如果在窝边放置的是假鸟,它们就不会攻击。
研究人员表示,虽然某些鸟发展出了针对其他鸟入侵的抵抗行为,但是这种行为还没有成为遗传学变化的结果。英国的Nicholas Davies 和Justin Welbergen 进一步让幼小的苇莺有机会观察它们的邻居针对布谷鸟和假鹦鹉的行为。结果这些小鸟在观察后就学会了采取群攻的行为来抵挡布谷鸟,而且同样不会攻击假鹦鹉。这说明苇莺拥有学习新的行为的基础。