11月5日外媒科学网站摘要：PM2.5中的一种成分损

11月5日（星期二）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《科学》网站（www.science.org）

科学家提出一种“自然法则”：地球上的一切都在进化

一些科学家认为，达尔文的进化论还不够宏大。他们提出，随着时间的推移，地球上的一切——不仅是生物——都在变得越来越丰富和复杂。

在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的一篇论文中，美国卡内基科学研究所的一个研究团队提出了一种“自然法则”，这种法则拓宽了进化的概念，不仅增加了生命的复杂性，还提高了矿物学、化学和恒星内部运作系统的复杂性。研究人员强调，这是“一个解释物理系统进化的框架，包括但不限于生物学。”

简单来说，这篇论文描述了由不同交互组件组成的系统，当被置于允许某些配置比其他配置更持久的环境中时，系统将不可避免地走向“增加功能信息”的状态。也就是说，随着时间的推移，一个系统将变得更加多样化和复杂，通过自然选择，丰富其生存所需的功能。生物进化中，DNA突变创造了通过繁殖和自然选择得以持续存在的结构，这仅是这一更广泛规律的一个子集。

一些科学家接受这一想法，但不确定它是否会成为一个新的自然法则。另一些科学家表示，这一理论难以提出可以检验的假设。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、人工合成基因如何模仿细胞构建组织和结构

美国加州大学洛杉矶分校和意大利罗马大学的研究人员开发了一种合成基因，其功能与活细胞中的基因相似。

这种合成基因可以通过级联序列在细胞内逐步构建自组装结构。这种方法类似于使用模块化单元来组装家具。这一研究成果提供了一条途径，即使用一套简单的构建模块，通过编程制造复杂的生物分子材料，如DNA瓦片（DNA Tiles）中的纳米管。相同的组件也可以通过编程来分解不同材料的结构。

该研究成果最近发表在《自然通讯》（ Nature Communications）杂志上。

在研究中，研究人员使用了一些合成DNA链组成的DNA瓦片作为构建块。他们制造了一种包含数百万个DNA瓦片的溶液，这些DNA瓦片通过相互作用形成微米级的管状结构。这种结构只有在存在特定RNA分子的情况下才能形成，RNA分子起到触发作用。不同的RNA触发分子也可以诱导这些结构的分解。他们编程了不同的合成基因，在特定的时间产生RNA触发器，这样DNA结构的形成和溶解就可以精确地定时。

通过将这些基因连接在一起，他们创造了一个合成的基因级联，类似于果蝇的基因级联，不仅可以控制特定DNA结构的形成或溶解时间，还可以控制其特定时间内的组成特性。

研究人员强调，这一方法并不局限于DNA结构，它可以扩展到依赖于生化信号时间的其它材料和系统。通过协调这些信号，可以为相同组件分配不同的功能，从而创造出自发进化的材料。这一方法为合成生物学带来了令人兴奋的进展，并为医学和生物技术的新应用铺平了道路。

2、研究发现PM2.5中的一种成分损害儿童的学习和记忆能力

美国南加州大学一项涉及8500名美国儿童的新研究表明，一种主要由农业活动产生的空气污染物与9岁至10岁儿童的学习和记忆表现不佳有关。

硝酸铵是细颗粒物（PM2.5）空气污染的特定成分，也与成人患阿尔茨海默氏症和痴呆症的风险有关。当农业活动和化石燃料燃烧分别产生的氨气和硝酸在大气中发生反应时，就会形成硝酸铵。

PM2.5是空气质量的一个关键指标，它是灰尘、煤烟、有机化合物和金属的混合物，颗粒大小在直径2.5微米以下。PM2.5可以深入肺部，进入血液，绕过血脑屏障，造成严重的健康问题。化石燃料燃烧是PM2.5的最大来源之一，尤其是在城市地区，但野火、农业、海洋气溶胶和化学反应等来源也很重要。

在这项研究中，研究人员使用了特殊的统计技术来研究PM2.5中的15种化学成分及其来源，发现PM2.5中的硝酸铵（通常是农业生产造成的）成为主要嫌疑对象。

研究人员表示，无论是单独检验还是与其他污染物共同检验，最突出的发现是硝酸铵颗粒与较差的学习和记忆能力有关。这表明整体PM2.5是一回事，但对认知影响而言，关键在于暴露于硝酸铵的混合效应。

研究人员计划在下一个项目中研究这些混合物及其来源如何影响儿童和青少年发育过程中大脑表型的个体差异。该研究结果发表在《环境与健康展望》（Environmental Health Perspectives）杂志上。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、打破爱丁顿极限：超大质量黑洞吞噬速度比预期快40倍

超大质量黑洞位于大多数星系的中心，通过现代望远镜观测，它们仍处于宇宙历史的早期阶段。了解这些黑洞如何迅速变得如此巨大一直是一个重大挑战。然而，天文学家最近发现了一个低质量的超大质量黑洞，在宇宙大爆炸后15亿年内迅速吞噬周围物质，为早期宇宙中黑洞快速增长的机制提供了新的线索。

这个黑洞被命名为LID-568，是由一个国际天文学家团队发现的。利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），该研究小组研究了从钱德拉X射线天文台（CXO）的宇宙遗产调查中选择的一组星系。尽管这些星系在X射线下非常明亮，但在可见光和近红外光下依然不可见。凭借JWST出色的红外灵敏度，天文学家得以探测到这些星系发出的微弱辐射，包括新发现的LID-568。

研究小组惊人地发现，LID-568似乎以其爱丁顿极限的40倍速度吞噬物质。爱丁顿极限描述了黑洞所能达到的最大亮度及其吸收物质的速度，使得向内的引力与被压缩物质的热量所产生的向外压力保持平衡。当研究小组发现LID-568的光度远高于理论可能值时，他们意识到数据中存在一些值得注意的现象。

这些结果为超大质量黑洞从较小的黑洞“种子”形成提供了新的见解。目前的理论认为，超大质量黑洞要么来自宇宙第一批恒星的死亡（轻种子），要么来自气体云的直接坍缩（重种子）。这些理论迄今仍缺乏观测证据的支持。研究人员强调，超级爱丁顿吸积黑洞的发现表明，无论黑洞是来自轻还是重的种子，质量增长的很大一部分都可能发生在一次快速进食的过程中。

LID-568的发现也表明，黑洞有可能超过它的爱丁顿极限，为天文学家提供了首次研究这种情况发生的机会。在LID-568中观察到的强大的流出物可能是极端吸积产生的多余能量的释放阀，防止系统变得过于不稳定。为了进一步研究其中的机制，研究小组正计划用JWST进行后续观测。

2、点燃核能源的未来：硼的惊人力量

钨是托卡马克核聚变反应堆的首选材料，但溅射会冷却等离子体，导致核聚变难以维持，这带来了挑战。

美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的研究人员现在有实验证据表明，在托卡马克聚变反应堆中引入硼粉可以解决这个问题。硼在一定程度上保护反应堆壁免受等离子体影响，并防止壁原子污染反应堆。此外，PPPL研究人员开发的新计算机建模框架表明，硼粉可能只需从一个点施用。这些发现和新的建模方法最近在亚特兰大举行的第66届美国物理学会等离子体物理部年会上进行了展示。

研究人员正在研究硼注入系统，最终目标是在“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”组织的反应堆规模的托卡马克上使用它。注入系统非常适合这项任务，因为它可以在机器运行时添加硼。它还可以精确控制和限制硼的注入量。沉积的硼层可以保留放射性元素氚，而ITER托卡马克必须尽量减少这种元素以符合核安全要求。

另一个单独的项目为美国通用原子公司DIII-D实验装置DIII-D托卡马克的硼注入系统创建了一个计算机建模框架。该框架表明，仅从一个位置喷洒硼粉可以在模拟领域中考虑的反应器组件上提供足够均匀的硼分布。

研究人员结合三种不同的计算机模型创建了一个新的框架和工作流程。其中一个模型模拟等离子体的行为，另一个模型显示硼粉粒子在等离子体中的移动和蒸发，第三个模型检查硼粒子如何与托卡马克壁相互作用，包括其粘附、磨损和与其他材料混合的过程。（刘春）