在地铁上,人们发现了上万种未知病毒和细菌

欢迎收看一周科技。本周你将看到:①跳动的迷你心脏;②从地铁了解城市微生物;③边走路边发电;④新型疗法帮助盲人重见光明;⑤最古老的纹身工具。

迷你心脏

这个芝麻粒大小的小球是科学家在实验室培育出的 " 迷你心脏 "。它具有类似心腔的结构,而且像真正的心脏一样跳动 [ 1 ] 。

跳动的心脏类器官 | The Mendjan Lab

研究者们找到了合适的体外培养条件,能让人类多能干细胞在培养基中分化,并诱导细胞们自发形成类似心腔的结构——就像是胚胎发育时那样。经过约一周的发育,培养基中的迷你心脏就长出了能够规律跳动的单个腔室,结构与人类胚胎发育早期的心脏相似。这种心脏类器官直径约为 2 毫米,含有心肌细胞、上皮细胞、成纤维细胞以及心外膜,它们可以在实验室中维持活性达 3 个月时间。

" 迷你心脏 " 具有重要的研究价值:通过它,研究者可以了解心脏的发育过程,也可以对许多心脏疾病进行分析。

城市微生物

未知生物就在我们身边——比如说,地铁上就有。

通过在地铁采样、测序分析,科学家们调查了全世界 60 个城市的微生物分布情况 [ 2 ] 。这项研究共采集 4728 份样本,涉及六大洲,描绘出了目前最详细的 " 城市微生物地图 "。通过这些数据,人们还发现了以往数据库中没有记载的新物种——这包括 10928 种病毒,以及 748 种细菌

在世界各地的地铁上,研究者采集环境样本,分析其中的微生物遗传物质(样本采集是在疫情前完成的) | Weill Cornell Medicine

一些微生物广泛存在于世界各地,其中有 31 个 " 核心物种 " 存在于 97% 的样品当中。而受气候、地理位置等因素影响,城市之间的微生物组成也存在许多差异,这甚至可以看作城市的识别特征。论文作者克里斯托弗 · 梅森(Christopher Mason)教授表示:" 如果给我你的鞋,我可以分析出你从世界上的哪个城市而来,大约有 90% 的准确率。" [ 3 ]

详尽的城市微生物数据库有许多潜在用途,例如了解微生物耐药基因的传播情况。

行走发电

一种新型外骨骼设备能让人边走路边发电,同时还让行走变得更轻松

边走路边发电,而且还不累 | Phil Coffman and Queen ’ s University of Engineering and Applied Science

这种新的外骨骼设计本周发表在《科学》上 [ 4 ] 。这套设备可以在腿向前摆动时减少腿部动能,在脚落地前降低它的速度。平时在人行走时,这个落地前的 " 刹车 " 步骤要靠收缩肌肉来控制,而外骨骼帮助腿减速,就减少了肌肉用力,因此可以降低步行的能量消耗。与此同时,设备还可以将摆腿的动能转化成电能,可以为小型设备供电。实验显示,这套设备可以让行走的能量消耗减少 3.3%,同时产生约 0.25 瓦的电能。

重见光明

在新型疗法与特殊眼镜的帮助下,一位盲人成功恢复了部分视力。现在,他能够看到并定位摆在桌上的物品,甚至还看见了人行横道里的白条。

新型疗法帮助盲人恢复了部分视力 | Jos é -Alain Sahel et al.

他接受了 " 光遗传学疗法 ":一种病毒载体被注射进了他的眼内,随后在视网膜神经节细胞表达了一种蛋白质;这种蛋白质对黄光敏感,感受到光时,可以刺激神经节细胞向大脑发射视觉信号。由于神经节细胞对变化的光才有反应,因而病人还需要佩戴一个不断发射黄光脉冲的护目镜。经过改造的细胞对光脉冲产生反应,由此重建了视觉。

这位病人患有视网膜色素变性,这是一种导致失明的遗传性疾病,全球约有 200 万人罹患。传统的基因治疗很难解决这个问题,但现在,光遗传学疗法带来了新的希望。

本周,这一成果发表于《自然 · 医学》 [ 5 ] 。对于临床应用来说,目前的研究只是初步的结果,研究者还需要至少一年的时间获得更完整的数据。

纹身工具

目前已知最古老的纹身工具,是一段削尖的火鸡骨头。

火鸡腿骨制成的古老纹身工具 | A. DETER-WOLF, T.M. PERES AND S. KARACIC

这些火鸡骨头制成的工具诞生于公元前 3500 – 1600 年之间。1985 年时,人们就从位于美国田纳西州中部的墓葬遗迹中发现了它们,但在当时,这些工具只是被粗略地归类为 " 锥子 "。而在最近发表的一项研究中,研究者对这些工具进行详细分析,才终于确定了它们具体的用途 [ 6 ] 。

这些工具上残留着微量黑色和红色的赭石颜料,同时显微镜观察也显示,上面留下的磨损痕迹与其他骨头制成的刺青工具相符。综合这些信息,研究者们认为这些骨质工具正是目前发现最早的纹身工具。这一发现说明,美洲原住民进行纹身的历史至少已经有三千多年了。

参考文献

[ 1 ] https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674 ( 21 ) 00537-7

[ 2 ] https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674 ( 21 ) 00585-7

[ 3 ] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/cp-gso052021.php

[ 4 ] https://science.sciencemag.org/content/372/6545/957

[ 5 ] https://www.nature.com/articles/s41591-021-01351-4

[ 6 ] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352409X21002145

作者:麦麦,窗敲雨