12月24日外媒科學網站摘要：基因工程讓土豆毒素僅存在於葉片中
12月24日（星期二）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
計算機模擬揭示人類祖先跑得不快也不遠
生活在300多萬年前的小型古人類阿法南方古猿（Australopithecus afarensis），其跑步能力遠遜於現代人。美國杜克大學的研究人員通過3D計算機模擬發現，這種早期人類親緣物種雖然像現代人一樣用雙腿行走，但在速度和耐力上都存在顯著差距。
該模擬詳細展示了古人類的跑步速度和肌肉適應特性，這些特性是現代人能夠進行長距離奔跑的關鍵。研究結果已發表在最新一期的《當代生物學》（Current Biology）雜誌上。
研究人員利用先進技術製作了“露西（Lucy）”骨架的3D數字模型。露西是半個世紀前在埃塞俄比亞發現的、幾乎完整的阿法南方古猿標本，距今約320萬年。他們結合現代猿類的肌肉特徵與露西骨骼的表面積，估算出古人類的肌肉質量，並通過模擬器“讓露西跑步”，將其表現與現代人類的數字模型進行對比。
結果顯示，露西具備雙腿跑步的能力，但缺乏現代人耐力跑所需的延長跟腱和縮短肌肉纖維，即便研究人員用人類肌肉重塑模型，她的最大速度也僅爲每秒5米，而現代人類模型則可達到每秒8米。即使剔除體型差異，露西的速度依然遜色，這表明其身體比例是主要制約因素。
進一步的模擬還揭示了腳踝肌肉的關鍵作用。當研究人員爲露西模型加入類似人類的腳踝肌肉時，其能量消耗與同等體型的動物相當；而使用猿類腳踝肌肉後，跑步變得更加費力。這表明現代人的跟腱及周圍肌肉適應性爲長時間跑步提供了顯著優勢。
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
狗與人工智能聯手嗅出多種癌症
一種結合狗和人工智能（AI）的實驗篩查方法可以檢測患者呼吸中攜帶的癌症氣味。研究報告發表在《科學報告》（Scientific Reports）上，顯示這一創新搭檔不僅高度精準，還極爲敏感，成功檢測出乳腺癌、肺癌、結腸直腸癌和前列腺癌四種癌症，準確率高達94%。
更值得關注的是，這種方法在早期和晚期癌症的檢測中表現同樣出色。據開發該技術的以色列公司SpotitEarly介紹，早期發現對提高癌症生存率至關重要。
在研究中，團隊訓練拉布拉多獵犬嗅探呼吸樣本。當狗聞到癌症氣味時，它們會坐下示意。雖然這一信號看似簡單，但人類持續精準解讀狗的肢體語言並非易事。這時，人工智能發揮了關鍵作用。研究人員開發了一個基於機器學習和計算機視覺的AI模型，用於識別和解讀狗的行爲。
該團隊與以色列醫療中心合作，測試了近1400名參與者的呼吸樣本，其中261人確診患有四種癌症中的一種。在人工智能的幫助下，狗準確識別出245例陽性病例，同時陰性樣本的誤報率非常低——1048例中僅有60例被誤判爲陽性，誤判率約爲6%。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、電解質工程爲未來固態電池應用鋪平道路
固態電池技術的快速發展正在引領能源存儲領域的新時代，有望徹底變革電動汽車和可再生能源系統等諸多領域。電解質工程的進步在這一過程中扮演了關鍵角色，推動了高性能全固態電池（ASSB）的發展。
日本東北大學高級材料研究所（AIMR）的科學家在《材料化學雜誌A》（Journal of Materials Chemistry A）上發表了一篇綜述文章，全面介紹了無機固體電解質（ISE）在ASSB中的研究進展。文章探討了氧化物、硫化物、氫硼酸鹽、反鈣鈦礦和鹵化物等材料如何在下一代電池的研發中發揮核心作用。這些材料不僅可用作電解質，還可作爲陰極和界面層，顯著提高電池的性能和安全性。
文章還詳細分析了ISE的關鍵電化學特性，包括離子電導率、穩定性以及與電極的兼容性。此外，研究者還提出了當前ASSB模型的改進方向，並探討了可能改變未來能量存儲技術的新興方法。
然而，文章也指出，ASSB的發展面臨多項挑戰，其中之一是ISE與電極之間兼容性有限，可能導致有害的界面反應。克服這些問題對於提升ASSB的效率和壽命至關重要。報告總結了這些挑戰，並分享了目前應對這些問題的最新進展和研究方向。
2、基因工程讓馬鈴薯毒素僅存在於葉片中
馬鈴薯植株會自然產生一種名爲甾體糖生物鹼（SGA）的化學物質，這種物質可以有效防禦昆蟲，但也使作物的某些部分不適宜食用。如今，美國加州大學河濱分校（UCR）的研究人員發現了SGA生物合成的關鍵途徑，有望培育出只在葉片中產生SGA的馬鈴薯植株，從而確保可食部分的安全性。
即便在馬鈴薯收穫後，陽光仍會誘導塊莖產生SGA。研究人員通過解析SGA生成的關鍵遺傳機制，提出了一種能夠保留植物自然防禦能力的同時減少毒性的解決方案。這一創新不僅可提高馬鈴薯的儲存和運輸便捷性，還能避免因陽光照射引發的毒性問題。
這項發表在《科學》（Science）雜誌上的研究集中於一種名爲“GAME15”的蛋白質，它在植物產生SGA的過程中發揮核心作用。GAME15既是一種關鍵酶，又作爲支架協調其他酶的工作，形成高效的“轉化工廠”，從而在避免有毒化合物泄漏的情況下產生SGA。
通過基因工程調控SGA的生成時機和部位，例如僅在葉片中生成，研究人員設想能夠培育出無毒塊莖的馬鈴薯品種。這種創新不僅適用於地球農業，還可推廣至特殊環境，例如太空任務或垂直農業系統中，充分利用植物的各個部位作爲食物來源。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、生命的建築師：科學家破解mRNA的藍圖之謎
信使核糖核酸（mRNA）猶如我們身體的建築師，攜帶着用以構建蛋白質的精確藍圖。這些藍圖由細胞中的核糖體讀取並組裝成蛋白質，而蛋白質對生命的維持至關重要。它們負責調節細胞分裂、增強免疫系統，並幫助細胞抵禦外部威脅。
與現實生活中的建築一樣，一些細胞藍圖需要額外的指令，例如快速生產蛋白質或修正設計缺陷。在人體內，這些“註釋”由RNA修飾完成。這些微小的化學變化爲mRNA的特定部分提供了額外的指導，從而優化蛋白質的生產。
德國維爾茨堡大學（JMU）的研究人員發現了一種特殊的修飾——N6-甲基腺苷（m6A）。研究表明，這種修飾在患有代謝紊亂、癌症或心臟病的人體內往往發生變化。
當m6A附着在mRNA上時，它會根據藍圖內容，在首批蛋白質生成後觸發mRNA的降解。這對一些蛋白質尤其重要，因爲它們的過量生產可能對細胞有害。
通過藥物控制m6A在mRNA上的添加，研究人員可以調節蛋白質的生成。例如，特異性抑制m6A修飾可以促進理想蛋白質的生成，同時抑制不需要的蛋白質的產生。研究團隊目前已能夠更準確地預測哪些mRNA對這些藥物尤爲敏感。
未來，科學家計劃深入研究m6A標記的mRNA如何被降解，包括核糖體識別修飾的機制，以及這種靶向降解如何在臨牀治療中應用。
2、革命性聚合物揭示數據存儲的未來
一種用於高密度數據存儲的突破性材料正在爲傳統硬盤、固態驅動器和閃存提供一種更高效、更可持續的替代方案。這種低成本聚合物通過微小的“凹痕”存儲數據，形成納米級模式，數據存儲密度遠超傳統硬盤。
這項創新由澳大利亞弗林德斯大學的研究團隊開發，相關成果已發表在《高級科學》（Advanced Science）雜誌上。這種聚合物可以在幾秒鐘內通過短暫的熱衝擊清除存儲數據，並支持多次重複使用。
研究人員使用低成本的硫和雙環戊二烯合成這種聚合物，並藉助原子力顯微鏡和掃描探針儀器製作和讀取壓痕。他們的實驗表明，這種聚合物的數據存儲密度已超過典型硬盤驅動器。此外，這種聚合物的化學特性允許數據反覆寫入、讀取和擦除，爲計算和數據存儲帶來了顯著優勢。
此前，IBM、LG電子和英特爾等科技巨頭也曾探索將數據存儲爲材料表面壓痕的概念。這種機械存儲策略雖然展示了很大的潛力，但高能耗、昂貴的材料和技術複雜性一直是商業化的障礙。
這款新型聚合物通過其獨特的物理和化學特性解決了上述難題。它的機械結構允許以壓痕形式編碼數據，而其化學結構則使聚合物在加熱時能夠快速重組並清除壓痕。（劉春）