10月21日外媒科学网站摘要：人类如何进化出消化

10月21日（星期一）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《科学》网站（www.science.org）

在人类开始农业活动之前，如何进化出消化淀粉的超能力

如果新鲜、有嚼劲的面包让你精力充沛，那要归功于几十万年前发生在我们祖先身上的一次偶然基因突变。这是两项独立研究得出的一个结论——一项研究发表在上月的《自然》（ Nature）杂志上，另一项研究发表在最新一期的《科学》（Science）杂志上——这两项研究揭示了帮助我们在嘴里把淀粉分解成糖的基因的进化史。

大多数现代人携带这种唾液淀粉酶基因AMY1的多个拷贝。有些人甚至拥有更多的拷贝，使他们能够从淀粉类食物中榨取更多卡路里。然而，我们的祖先首次获得这些拷贝的时间，以及该基因为何如此容易复制，一直是个谜。

关于我们祖先首次获得AMY1基因拷贝的时间，《自然》和《科学》的两篇论文存在数十万年的分歧。但两者都对该基因后期进化进行了详细的追踪，揭示了农业的兴起是如何与某些人群中AMY1拷贝数量的显著增加相吻合的。这两项研究都揭示了这一机制，揭示了为什么基因如此容易自我复制。

美国加州大学伯克利分校的一个研究小组在《自然》杂志上报告称，他们估计AMY1基因至少在27.9万年前首次被复制，之后多次复制和删除，形成了现代人的各种AMY1基因拷贝数。美国布法罗大学的一个研究小组在《科学》杂志上得出的结论是，该基因的首次复制发生在现代人类从近亲中分离出来之前，可能发生在80万年前。

遗传学家表示，这些“非常令人兴奋”的论文应该促使古代DNA研究人员更多地关注基因组的结构变异，而非基因间的差异，这些变异是如何影响自然选择的。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、一项发现让树木更容易转化为更廉价、更环保的工业化学品

树木是地球陆地上最丰富的自然资源，美国北卡罗莱纳州立大学的科学家和工程师们正在寻找方法，利用它们替代从石油中生产的工业化学品，从而可持续并对环境无害。

树木中的木质素是一种聚合物，使树木坚硬且不易降解，但这也导致了在利用树木时面临问题。现在，北卡罗来纳州立大学的研究人员知道了原因：木质素的特定分子特性——它的甲氧基含量——决定了利用微生物发酵将树木和其它植物转化为工业化学品的难易程度。

一篇详细介绍这一发现的论文最近发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上，作者表示：“这些发现使我们离从树木中提取工业化学品更近了一步，作为一种经济上和环境上可持续的石油化学物质的替代品。”

研究人员发现，树木木质素的甲氧基含量越低，其可降解性就越强。研究人员利用转基因技术，培育了低木质素杨树，以更好地用于造纸和其它纤维产品，但最近的研究表明，转基因杨树不仅具有低木质素，而且具有低甲氧基含量，最适合通过微生物发酵制造化学品。

转基因杨树在温室里长得很好，但田间试验的结果还没有出来。这给研究人员提供了一个生产最适合化学生产的杨树品系的特定目标。研究人员最近开始了对转基因杨树的实地试验，以解决这个问题。

2、利用硅酸盐，研究人员制造出更安全和更高效的电池

世界正在迅速向可再生能源过渡，但也有缺点，如夜间无法获得太阳能，风力则不规则地上升和下降。这就需要我们开发新技术，以便在电网有剩余能量时进行储存，并在电量不足时提供电力。

同时，可充电锂离子电池在日常生活中发挥着至关重要的作用，为从智能手机到电动汽车的各种设备供电。然而，它们依赖于有限的资源，如锂、镍和钴，这引起了人们对可持续性和成本的担忧。

美国伍斯特理工学院（WPI）的一个研究团队正在探索用于电网储能的新型电池。该团队最近在欧洲科学杂志《ChemSusChem》上发表的研究结果表明，当铁与电解质添加剂硅酸盐一起处理时，可以制造出高性能的碱性电池阳极。铁是地壳中仅次于铝的第二丰富的金属，比镍和钴更可持续。仅美国每年就从废料中回收大约4000多万吨钢铁。

铁早已被用作碱性电池的阳极，铁镍碱性电池是在20世纪90年代发明的，但由于充电时会产生氢气且放电时生成惰性氧化铁，其能源效率和存储容量较低。

在《ChemSusChem》的文章中，该团队报告称，在电解质中添加硅酸盐可以让它们在不产生氢气的情况下给电池充电。

他们发现，硅酸盐还与电池电极强烈相互作用，抑制氢气的产生。研究人员表示，这种新工艺可以改善铁镍电池中的碱性铁氧化还原反应。在微电网或个人太阳能或风力发电场中，铁镍碱性电池常用于储存电能。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、新发明在几分钟内诊断出心脏病，可在现场挽救生命

在心脏病发作时，每一秒都至关重要。美国约翰霍普金斯大学研发出一种新的血液检测技术，能够在几分钟内诊断出心脏病发作，并且可以在急救现场甚至在家中使用。

这项概念的验证工作最近发表在《高级科学》（ Advanced Science）杂志上。

据估计，仅在美国，每年就有80多万人心脏病发作，然而，心脏病仍然是最难诊断的疾病之一，其症状千差万别，且在发作的早期阶段，生物信号可能非常微弱，容易被忽视，而此时医疗干预能发挥最大的作用。

被怀疑患有心脏病的人通常需要进行一系列检查来确认诊断——通常从测量心脏电活动的心电图开始，这个过程大约需要五分钟，接着进行血液检查以检测心脏病发作的特征，其中实验室分析至少需要一个小时，且常常需要重复。

该团队开发的独立血液测试方法可以在5至7分钟内提供结果。研究人员表示，这种方法比现有的更准确且更实惠。虽然这种测试主要用于临床环境中的快速诊断，但它也可以作为一种手持工具，供急救人员在现场使用，甚至人们在家中也可以自行使用。

这项发明的核心是一个具有开创性纳米结构表面的微型芯片，血液可以在上面进行测试。该芯片的“超表面”在拉曼光谱分析过程中增强了电信号和磁场信号，使其即使在超低浓度下，也能在几秒钟内检测到心脏病发作的生物标志物。该工具足够敏感，能够检测到当前测试方法无法检测的心脏病发作生物标志物，或者那些直到病发后期才被检测到的标志物。

研究人员表示，虽然该工具用于诊断心脏病发作，但也可用于检测癌症和传染病。

接下来，该团队计划改进血液测试方法，并进行更大规模的临床试验。

2、科学家绘制出迄今最完整的果蝇大脑图谱

美国国立卫生研究院（NIH）支持的一个研究小组首次公布了描绘普通果蝇大脑中神经连接的综合图谱。这张图谱提供了一个被称为“连接组”的接线图，代表了迄今为止成年动物最大和最完整的神经蓝图。这项研究为了解大脑结构及支持健康大脑功能的信号通路提供了重要见解。发表在《自然》（Nature）杂志上的一系列九篇论文详细介绍了这项研究，记录了超过13万个神经元之间的5000万个连接。

连接组图详细描述了果蝇大脑中所有细胞类别，确定了不同类型神经元及其之间的化学连接或突触。该图谱还深入展示了每个神经元分泌的神经递质类型，如多巴胺或血清素等化学物质。

研究人员还绘制了一幅大脑区域之间的投影图，称为投影组，可以追踪果蝇大脑半球的结构及其行为回路。它能够详细绘制控制行为的特定大脑回路，例如处理视觉刺激并输出果蝇在飞行过程中身体方向变化的脑细胞回路。

在另一篇论文中，研究人员提供了果蝇连接组的注释，详细说明了细胞类型、细胞类别等。它包含了对研究人员和其他将使用连接组来推进我们对大脑生理学和行为的理解的人至关重要的信息。

为创建果蝇的连接组，研究人员使用了公开发布的果蝇大脑电子显微镜图像，并通过计算机程序自动识别或“分割”图像中的神经元。该程序并非万无一失，因此研究人员创建了一个计算系统工具，使大型在线研究社区能够查看片段，校对其准确性，并以社区驱动的方式注释细胞类型和类别。单个神经元的鉴定和描绘校对工作由一个名为FlyWire的果蝇实验室联盟完成，该联盟由来自世界各地的科学家组成。（刘春）