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  • 摘要:

    作为人类,沙发土豆可以大大增加脂肪堆积,加速II型糖尿病症状的发作,导致有害的血液化学和心血管变化,并最终导致一个人的死亡。

    然而,像熊这样的大型冬眠者已经进化到适应和逆转他们每年在冬眠前和冬眠期间面临的类似代谢应激物,基本上对这些不良影响免疫。

    在华盛顿州立大学贝尔研究,教育和保护中心进行的基于RNA测序的新基因研究表明,灰熊表达的大量基因在准备和休眠期间应对这些压力因素,比其他任何研究的物种都要多。

    当校正其他冬眠研究中使用的不同样本大小时,基因王切换最高级甚至成立。

    这项工作是在华盛顿的普尔曼进行的,这里是世界上唯一一所以大学为基地的俘虏灰熊种群。它于9月13日发表在Springer Nature出版物“通讯生物学”杂志上。 WSU科学家对这项研究的肌肉,肝脏和脂肪组织进行了活组织检查。

    它始于冬眠的奇迹

    几个世纪以来,人们对已知冬眠的各种物种着迷。科幻作家描述了与人类一起使用的梦幻太空之旅和冬眠状态。医学诱导的人类昏迷使他们超越了特殊的创伤或疾病状态,器官被冷却储存和运输,科学家们不断怀疑是否可以诱导冬眠作为一种治疗工具。已经研究了各种各样的物种,包括那些在温暖月份“冬眠”的物种和冬季冬眠并且体温有时会降至接近冰点的物种。但不是熊。熊看起来更像人类。

    与一些假设的睡眠等效物不同,冬眠是一种非常特殊的代谢状态,它根据物种和它们冬眠的环境而变化。所研究的所有物种的冬眠机制都受其基因表达的控制。

    “熊和其他冬眠者有睡眠和觉醒周期,但这些都与睡眠类型和发生频率不同,”该论文的第一作者Heiko Jansen教授说。

    有了灰熊,可观察到的冬眠细节令人震惊。在近六个月的冬眠期间,灰熊只保持略低的体温,基本上不吃,排尿或排便。然而,他们确实分娩和生产牛奶,并且他们不会失去显着的骨骼或肌肉质量。在代谢方面,在冬眠期间,它们是哺乳动物通常必须消除或遭受其累积毒性的废物的最终回收者。

    对人体进行的研究表明,即使只有24小时的禁食和限制床也会导致可测量的血糖和化学变化以及骨骼和肌肉的损失。灰熊虽然在整个冬眠期间保持接近正常的血糖水平。通过降低对胰岛素的敏感性,熊可以保存它们产生的葡萄糖。

    之前在华盛顿州立大学进行的灰熊心脏病研究表明,在冬眠期间,熊的心率可以降至每分钟5次以下,平均为12至15次,而血液的稠度类似于浓稠的肉汁。他们的心脏基本上将泵送限制在其四个腔室中的两个腔室中,从而节省能量。然而,惊吓一个冬眠的灰熊,它可以在几秒钟内将心脏每分钟旋转100次。

    灰熊队开发了这种独特的适应性,以便在食物稀缺时度过艰苦的冬天。通过冬眠,他们消耗很少的能量,生存,分娩和护理,直到食物再次变得丰富。

    冬眠熊的基因表达非常显着

    虽然其他物种的其他研究已经研究了冬眠前和冬眠期间组织中的基因表达,但迄今为止的工作从未在灰熊中完成。 WSU的结果虽然有些预期,但远远超过了之前看到的不同遗传表达水平。

    “差异表达基因的数量惊人,”WSU副教授Joanna Kelley说。

    通过对RNA进行测序,研究小组研究了六头熊的食欲过盛[发音为HY-per-fay-gee-uh]和随后的冬眠。 Hyperphagia意指在冬眠之前,当熊开始进食过量以便将能量储存为脂肪时。根据人类标准,每年这个时候的熊将被视为病态肥胖。

    在这些发现中,所研究的所有三种组织都具有在冬眠期间发生的动态基因表达变化。也许更重要的是,他们发现在所有三种组织中都有相同基因的子集同时发生相同的变化。

    脂肪是促进冬眠的组织,可能协调其他组织的保留。但是,尽管摄入了卡路里和脂肪,但熊并没有遭受与人类相同的负面影响。此外,他们通过根据季节打开和关闭基因来逆转这一过程。

    在活跃的季节禁食熊似乎是时候进行冬眠不会使同样的基因像秋末一样开启和关闭。在冬眠中喂熊,基因也不能被愚弄;冬眠仍在继续。

    “许多人认为,当熊经历食欲过盛时,脂肪就会积聚并作为燃料储存器存在,”Jansen解释说。 “事实上,我们的研究表明脂肪组织远非惰性。与正常季节性活动期间的表达水平相比,脂肪实际上非常代谢活跃,是由于冬眠期间脂肪中1000多种独特基因的表达所致。 。

    “在整个饮食过度和冬眠过程中,胖子的整个角色仍然是一个值得继续探索的令人兴奋的领域。”

    Jansen接着解释说,在活动期和随后的饮食过度中,所研究组织的遗传表达不同。虽然脂肪中的许多基因差异表达,但没有基因像肌肉组织中那样表达,只有三个在肝组织中差异表达。

    差异基因表达还意味着基因可以根据基因上调或下调,类似于一组开关打开或关闭。在脂肪组织中表达的基因中,与活跃季节相比,超过2000个被上调,并且大约1800个在冬眠中被下调。

    “看到不同组织中相同的基因组被上调或下调,同时最好地为动物提供服务,这表明该过程可能有一个共同的控制机制,使这更像是一种'按需'调节,”凯利说。

    ——文章发布于2019年9月18日

    来源机构: 物理进展 | 点击量:192
  • 摘要:

    为了应对气候变化和寻求可持续发展的未来,这一想法出现在一个以氢作为燃料为基础的未来社会中。 这种未来的生物燃料可能是汽车和发动机运行的原因(它们实际上已经存在),但没有污染和电池问题,因为它比电能更容易存储。

    为了使这一未来更加接近,科尔多瓦大学生物化学和分子生物学系的一个团队一直在寻找通过使用微生物,特别是微藻和细菌来增加氢产量的方法。

    在这方面,研究人员Neda Fakhimi,Alexandra Dubini和DavidGonzálezBallester通过将称为莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的单细胞绿藻与大肠杆菌(Escherichia coli)细菌结合起来,能够增加产氢量。如果藻类和细菌分开工作,藻类和细菌的团队合作产生的氢气产量比它们能够产生的产量多60%。

    当藻类独立工作时,它通过光合作用产生氢气,而细菌通过糖发酵产生氢气。藻类和细菌之间协同作用的关键是乙酸。除了提供醋的气味和味道之外,该酸在制氢过程中被细菌分离。发现细菌的乙酸积累被视为一个问题:它导致发酵机制停止,因此其产氢也是如此。这就是微藻发挥作用的地方,因为它利用乙酸来产生更多的氢。因此,微藻受益于细菌不想要的东西,它们一起变得更有效。

    藻类 - 细菌组合的潜力已被证实,并为其在工业中使用打开了大门,因为在实验室中添加用于细菌发酵的糖可以转移到现实世界中的废物中。换句话说,藻类和细菌之间的关系可以使用工业废物和脏水来同时产生氢气和净化污染。

    生物修复(使用微生物进行净化)和氢气生产相结合,以便用作生物燃料,为可持续发展的社会带来可持续性的完整循环。

    ——文章发布于2019年9月18日

    来源机构: 生物质能杂志 | 点击量:217
  • 摘要:

    根据环境工作组的一项同行评审研究,美国饮用水中含有化学污染物的有毒混合物可导致超过100,000例癌症病例 - 这是第一项对饮酒中22种致癌污染物进行累积癌症风险评估的研究 全国用水。

    在今天发表在Heliyon期刊上的一篇论文中,EWG科学家使用了一种新的分析框架来计算美国48,363个社区供水系统中致癌物的综合健康影响。该评估不包括依赖于1350万美国家庭的水质信息。私人水井为他们的饮用水。

    “饮用水含有复杂的污染物混合物,但政府机构目前正在逐一评估自来水污染物的健康危害,”该论文的第一作者,EWG的科学分析师悉尼埃文斯说。 “在现实世界中,人们接触到化学物质的组合,因此通过观察多种污染物的综合影响,我们开始评估健康影响非常重要。”

    这种累积方法在评估暴露于空气污染物的健康影响时很常见,但从未应用于国家饮用水污染物数据集。该模型建立在加利福尼亚州水污染物累积癌症风险评估的基础上,可以更深入地了解国家饮用水水质。根据美国政府机构的定义,计算的癌症风险适用于统计寿命,或约70年。

    大多数癌症风险增加的原因是砷,消毒副产物和铀和镭等放射性元素的污染。风险最高的水系统往往服务于较小的社区并依赖地下水。这些社区往往需要改善基础设施和资源,为居民提供安全的饮用水。然而,由于更多的人口服务和消毒副产品的持续存在,大型地表水系统在总体风险中占很大比例。

    “绝大多数社区供水系统符合法律标准,”EWG科学调查副总裁Olga Naidenko博士说。 “然而,最新的研究表明,在这些浓度下水中存在的污染物 - 完全合法 - 仍然可能危害人类健康。”

    “我们需要优先考虑水源保护,以确保这些污染物不会开始进入饮用水供应,”Naidenko补充说。

    关注自来水中化学物质的消费者可以安装一个水过滤器,以帮助减少他们接触污染物。过滤器应针对自来水中检测到的特定污染物。

    来源机构: 物理进展 | 点击量:191
  • 摘要:

    可以被视为世界上最小的白炽灯泡在莱斯大学工程实验室中闪耀着光芒,有望在传感,光子学和计算平台方面取得进步,超越硅的限制。

    莱斯布朗工程学院的Gururaj Naik和研究生Chloe Doiron组装了非传统的“选择性热发射器” - 近纳米级材料的集合,吸收热量并发光。

    他们的研究在Advanced Materials中进行了报道,该实验室开发了一项最新技术,该技术使用碳纳米管来引导中红外辐射的热量,以提高太阳能系统的效率。

    新策略将几种已知现象结合到一个独特的配置中,该配置也将热量转化为光 - 但在这种情况下,系统是高度可配置的。

    Naik说,基本上,研究人员通过将一个单元素系统(灯泡中的发光灯丝)分解成两个或更多个子单元来制作白炽光源。混合和匹配子单元可以为系统提供各种功能。

    “以前的论文都是关于提高太阳能电池的效率,”电气和计算机工程助理教授Naik说。 “这一次,突破在科学上比应用更多。基本上,我们的目标是建立具有特定属性的纳米级热光源,如在特定波长发射,或发出极亮或新的热光状态。

    “以前,人们认为光源只是一个元素,并试图充分利用它,”他说。 “但我们将光源分解成许多微小元素。我们将子元素放在一起,使它们相互作用。一个元素可以提供亮度;下一个元素可以调整以提供波长特异性。我们分担负担很多小零件。

    “这个想法是依靠集体行为,而不仅仅是单一因素,”Naik说。 “将灯丝分成许多部分,可以让我们更自由地设计功能。”

    该系统依赖于非厄米特物理学,一种量子力学方法来描述消散能量的“开放式”系统 - 在这种情况下,加热而不是保留能量。 在他们的实验中,Naik和Doiron结合了两种近纳米级无源振荡器,当加热到大约700摄氏度时,它们是电磁耦合的。 Naik说,当金属振荡器发出热光时,它会触发耦合的硅盘存储光并以理想的方式释放。

    Doiron说,发光谐振器的输出可以通过阻尼有损谐振器或通过谐振器之间的第三元件控制耦合电平来控制。 “亮度和选择性权衡,”她说。 “半导体为您提供高选择性但低亮度,而金属为您提供非常明亮的发光但选择性低。仅通过耦合这些元素,我们就可以获得两全其美的效果。”

    “潜在的科学影响是,我们不仅可以通过两个元素来实现这一目标,还可以实现更多,”Naik说。 “物理学不会改变。”

    他指出,尽管商业白炽灯泡已经让位于LED的能源效率,但白炽灯仍然是生产红外线的唯一实用方法。 “红外检测和传感都依赖于这些来源,”Naik说。 “我们创造的是一种新方法,可以制造明亮,有方向性的光源,并在特定的状态和波长(包括红外线)发光。”

    感知的机会在于系统的“特殊点”,他说。

    “由于我们如何耦合这两个谐振器,因此存在光学相变,”Naik说。 “这种情况发生的地方被称为特殊点,因为它对周围的任何扰动非常敏感。这使得这些设备适用于传感器。有传感器采用微型光学器件,但在使用纳米光子学的设备中没有任何显示。”

    下一级经典计算的机会也很大。 “国际半导体技术路线图(ITRS)了解到半导体技术正在达到饱和状态,他们正在考虑下一代交换机将取代硅晶体管,”Naik说。 “ITRS预测它将是一个光学开关,并且它将使用奇偶校验时间对称的概念,就像我们在这里所做的那样,因为开关必须是单向的。它向我们想要的方向发光,没有一个回来,就像用于光而不是电的二极管。“

    ——文章发布于2019年9月19日

    来源机构: 物理进展 | 点击量:195
  • 摘要:

    聚羟基链烷酸酯是R-羟基链烷酸的聚酯,由于其完全可生物降解和环境友好的特性而显着地用作生物塑料。人们越来越需要替代的低成本可再生碳源来生产PHA,以提高经济效益并对行业产生积极影响。在目前的工作中,腰果苹果汁(CAJ)被补充作为贪铜菌(Cupriavidus necator)的碳源以产生PHA。测试了(NH 4)2 SO 4,NH 4 Cl,NH 4 NO 3和CO(NH 2)2以及NaNO 3,发现尿素是支持微生物最佳生长的最佳氮源。然后通过结合总还原糖浓度,尿素浓度和接种物大小的影响,使用响应面方法优化生产过程。在优化条件下,得到的PHA产率为15.78g / L,总还原糖浓度为50g / L,接种量为50mL / L,尿素浓度为3g / L. FT-IR,NMR,TGA和DSC分析显示该产物是羟基丁酸酯和羟基戊酸酯的共聚物。

    ——文章发布于2019年9月9日

    来源机构: 施普林格 | 点击量:83
  • 摘要:

    培养条件尤其是搅拌和通气对Crypthecodinium cohnii生长和二十二碳六烯酸(DHA)形成具有关键作用。在这项研究中,首次考虑在5升泡罩塔生物反应器中使用不同的气泡尺寸;研究了气泡大小对甲藻苜蓿微藻生长和DHA产生的影响。培养在0.5vvm通气流速,28℃和pH±7下进行.DHA(1.4g DHA L-1)的最高产量达到0.36cm气泡直径;相应的生物量为17.6g。在生长的对数阶段期间提供了适合0.36cm气泡直径的条件,然后在培养基中观察到氧气限制。在限氧条件下,微藻DHA的浓度增加。我们的结果表明,气泡直径是影响泡罩塔生物反应器中DHA生成的最重要因素。目前的研究表明,泡罩塔生物反应器中的最佳气泡尺寸可以导致生长和DHA生产的最佳条件,如两阶段供氧进料策略。

    ——文章发布于2019年9月12日

    来源机构: 施普林格 | 点击量:83
  • 摘要:

    在TU Wien开发了一个100千瓦的双流化床蒸汽气化试验工厂,将不同类型的生物燃料转化为有价值的产品气体。在本文中,在上述试验工厂中研究了不同生物燃料的转化以及利用CO 2作为替代气化剂的转化。为此目的,进行了五次实验活动,旨在调查软木作为参考燃料,以及菜籽饼,树皮和木质素作为替代燃料。使用纯橄榄石以及橄榄石和石灰石的混合物(90/10重量%)作为床材料。不同生物燃料的产物气体组成根据生物燃料的元素组成而改变。因此,燃料中的大量碳增强了CO的形成,而增加的氧含量导致更高的CO 2含量。此外,生物质灰中碱金属的存在有利于CO的生成。石灰石的加入通过水煤气变换反应以及蒸汽和干重整反应提高了H2和CO含量,但对焦油含量没有显着影响。 总之,本文介绍了以CO2为气化剂的不同生物燃料双流化床气化工艺的可行性。

    ——文章发布于2019年9月12日

    来源机构: 施普林格 | 点击量:80
  • 摘要:

    基于腰果壳(CNS)的生物炭在生物油生产期间在500℃下在中试规模(20kg / h)的燃气螺旋式热解反应器中作为副产物获得。该热解生物炭具有低BET表面积(BET SA 0.80m 2 / g)和低孔隙率,因为快速热解条件被设定为增加生物油产率而不是其他产品。为了增加该碳的附加值,下游活化在外部加热的实验室规模反应器中进行。 BET SA在300和700 m2 / g之间形成活性炭,随着CO 2和蒸汽活化,孔隙率得到适度改善,而K 2 CO 3的化学活化使BET SA增加到1225 m2 / g,Langmuir表面积增加到1707 m2 / g。除了显着增加孔隙率。基于CNS的活性炭主要具有窄孔径分布,小尺寸微孔和超微孔限制了中孔的存在。平衡时间(10秒和45秒)对N2吸附的影响被广泛研究,并且发现它在检测低于0.8nm的超微孔(在非常低的压力下)中具有重要作用。在大气压和0℃下,发现K 2 CO 3活化的CNS碳的CO 2吸收率在4.16和6.22mmol / g之间(即183.04-273.6mg / g)。这些活化的CNS碳具有0.46-0.8nm的超微孔,适合于CO 2吸收。该研究显示了从CNS等低成本可再生生物质前体制造CO2吸附剂的可持续发展道路。

    ——文章发布于2019年9月13日

    来源机构: 施普林格 | 点击量:77
  • 9   2019-09-17 {1}{1}{9} (编译服务:可再生能源专项服务)     
    摘要:

      难点沿线岩溶、煤矿采空区、泥石流、有害气体等集中,给施工带来一系列困难   方案“避”字为主,通过卫星遥感+无人机航拍+物探等“空天地”一体化手段,尽可能地判明地质情况   难点盆地到高原的爬升段十分急剧,从彝良到昭通短短40公里,平均纵坡28‰,意味着每1000米要爬升28米   方案根据西成高铁运营情况,对大坡度进行专题研究,洛泽河到彝良车站借鉴西成高铁经验修改方案   本报记者王眉灵   近日,渝昆高铁可研报告获批,计划年内开建。这条过境四川的高速铁路,将成为成都到昆明高铁大通道的重要组成部分。作为我国又一条山区高铁,渝昆高铁如何在时速350公里状态下穿过四川盆地、穿越云贵高原?9月11日,本报记者专访了中铁二院渝昆高铁常务副总体任志伟。   四川段将设5站   在宜宾与成自宜高铁相交,将形成成都到昆明全程时速350公里高铁大通道   全长698公里的渝昆高铁穿过重庆、四川、贵州、云南4省市,其中,四川境内里程达204公里,仅次于云南,将设泸州、南溪、宜宾、高县、筠连5站。   “对四川来说,这是一条重要的铁路线。”任志伟介绍,渝昆高铁是国家中长期铁路网“八纵八横”高速铁路...

    来源机构: 中华铁道网 | 点击量:81
  • 摘要:

    堪萨斯大学实验核物理学家Daniel Tapia Takaki和Aleksandr(Sasha)Bylinkin的新发现刚刚发表在欧洲物理期刊C上。该论文集中在Compact Muon Solenoid的工作,这是大型强子对撞机的一项实验,以便更好地理解 胶子的行为。

    胶子是基本粒子,负责将夸克和反夸克“胶合”在一起形成质子和中子 - 因此,胶子在宇宙中所有可见物质的约98%中起作用。

    以前在退役的HERA电子 - 质子对撞机上进行的实验发现,当质子加速接近光速时,它们内部的胶子密度增加得非常快。

    “在这些情况下,胶子分裂成具有较低能量的胶子对,这些胶子随后分裂,等等,”物理和天文学副教授Tapia Takaki说。 “在某些时候,质子内部胶子的分裂达到了胶子倍增不再增加的极限。这种状态被称为'彩色玻璃凝聚物',一种被认为存在于物质中的物质假设阶段。高能质子以及重核。“

    KU研究员表示,他的团队最近在相对论重离子对撞机和大型强子对撞机上的实验结果似乎证实了这种以胶子为主的状态的存在。他说,观察质子或重核中“胶子饱和度”所需的确切条件和精确能量尚不清楚。

    “CMS实验结果非常令人兴奋,提供了关于质子中胶子动力学的新信息,”巴西佩洛塔斯联邦大学物理学教授Victor Goncalves说,他曾在巴西 - 美国的KU工作。由Sociedade BrasileiradeFísica和美国物理学会共同授予的教授。 “数据告诉我们,为了深入研究以非线性QCD效应为主导的以胶子为主的区域,需要什么样的能量和偶极子尺寸。”

    尽管大型强子对撞机上的实验并未直接研究质子与基本粒子(例如晚期HERA对撞机的基质粒子)的相互作用,但可以使用另一种方法来研究胶子饱和度。 当加速的质子(或离子)彼此错过时,光子与质子(或离子)发生相互作用。 这些近乎未命中被称为超外围碰撞(UPC),因为光子相互作用主要发生在碰撞粒子彼此显着分离时。

    “质子或离子的电荷,当以超相对论速度加速时,将提供准真实光子源的想法并不新鲜,”Tapia Takaki说。 “这是恩里科·费米在20世纪20年代末首次讨论过的。但它仅仅是自2000年代以来的RHIC对撞机以及最近在LHC实验中已经充分利用这种方法。”

    Tapia Takaki的团队在大型强子对撞机的两个仪器上研究离子和质子的超外周碰撞,首先在ALICE Collaboration和最近的CMS探测器中发挥了重要作用。

    “我们现在对欧洲核子研究中心大型强子对撞机的超外周重离子碰撞产生了大量有趣的结果,”该集团的副研究员Bylinkin说。 “大多数结果都集中在矢量介子的集成横截面上,最近又使用射流测量并研究逐光散射。对于矢量介子生成的研究,我们现在正在进行系统测量,而不仅仅是探测我们对矢量介子生产中动量传递的能量依赖性研究特别感兴趣,因为在这里我们有一个独特的机会来确定胶子饱和度的开始。“

    研究人员表示,这项工作具有重要意义,因为它是光子 - 质子相互作用能量和动量传递函数的第一个四个测量点的建立。

    “以前在HERA的实验只有一点能量,”Tapia Takaki说。 “对于我们最近的结果,能量的最低点约为35 GeV,最高点约为180 GeV。这听起来不是一个非常高的能量点,考虑到LHC最近的UPC测量的J / psi和Upsilon测量结果我们已经研究了高达1000s GeV的过程。这里的关键点是虽然我们的Rho0研究中的能量要低得多,但偶极子尺寸非常大。

    根据团队成员的说法,为了更好地理解质子和中子的组成,许多问题在他们的研究方面仍未得到解答。

    “我们知道在HERA对撞机上已经有非线性QCD效应的暗示,但是有很多理论问题尚未得到解决,例如胶子饱和度的开始,并且至少有两个主要的饱和度模型我们没有 知道哪一个最接近大自然所说的质子,“贡萨尔维斯说。 “我们使用了CMS合作的最新结果,并将它们与线性和非线性QCD启发模型进行了比较。我们第一次观察到CMS数据显示出与线性QCD模型的最高偏差 能量点。“

    ——文章发布于2019年9月10日

    来源机构: 物理进展 | 点击量:350