細胞“弗蘭肯斯坦”：用細菌合成“活”細胞｜環球科學要聞

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·  動物學   ·

運動改變海葵發育

海葵會隨著發育從卵圓狀變成長管狀。圖片來源：Ikmi group/EMBL and ALMF/EMBL

海葵（ Nematostella ）在幼蟲時期是卵圓狀的，發育成熟後會變為長管狀，並扎入海底不再移動。海葵幼蟲在發育過程中會以特定的模式運動。近日，一項發表於 《當代生物學》 的研究揭祕了海葵幼蟲的運動是如何影響成年後的體型的。

海葵幼蟲的身體由肌肉和充滿水的空腔構成。研究人員用特製的光學相干顯微鏡（OCM）觀測海葵幼蟲運動時的三維影象，並測量了它們肌肉組織和體腔的體積變化，發現幼蟲會先吸水，然後像擠壓氣球一樣，收縮肌肉使身體一側膨脹。進一步研究表明，這種壓力變化能拉伸組織，驅動身體變得細長。然而，如果肌肉被麻痺或體腔被穿孔，幼蟲就無法形成壓力腔，因此更難發育為長管狀。這項研究為液壓驅動水生軟體動物發育帶來了新的見解。

·  細胞生物學   ·

利用細菌製造“活的”合成細胞

圖片來源：原 論文

原始細胞（protocell）常常被認為與生命起源有關。它們不是活的有機體，只是一些非生命物質的聚集體，但可以自我組織，形成有序的結構，顯示出與生物細胞相似的特徵。科學家一直試圖在實驗室裡製造原始細胞，但都沒有成功。最近，在一項發表於 《自然》 雜誌的研究中，來自英國布里斯托大學的科學家，藉助細菌合成了有功能的原始細胞。

研究團隊利用充滿活細菌的黏性微滴，來搭建原始細胞。第一步，將液滴暴露在兩種細菌之中，一是大腸桿菌，二是銅綠假單胞菌。空的液滴會捕捉這兩種細菌，大腸桿菌被捕捉到液滴內部，而銅綠假單胞菌被捕捉到液滴表面，構成“外殼”。然後，科學家用溶菌酶和蜂毒肽處理這兩種細菌，破壞它們的細胞膜，將內容物釋放出來，最終形成了有膜包覆的原始細胞。研究者發現，這些細胞可以執行復雜的任務，比如通過糖酵解生成ATP，以及進行基因的轉錄和翻譯，製造RNA和蛋白質。科學家還將活細菌植入原始細胞，以保障ATP持續生產，為糖酵解、基因表達與細胞骨架組裝提供長期的能量。結果發現，他們構建的原始細胞經過48小時後，形態已經由最初的球形變成了更加自然的變形蟲狀，逐步產生具有類生命特性的細胞仿生系統。

·  物理學   ·

首次觀測到高度非線性的相對論等離子體波

由高能鐳射脈衝驅動 的非線性等離子體波。圖片來源： Igor Andriyash, Yang Wan and Victor Malk

科學家一直在嘗試建造更小的鐳射-等離子體加速器，以更高的效率研究超快鐳射脈衝對等離子體的作用形式。為優化鐳射脈衝的品質，研究人員需要實時控制加速過程。近日，一項發表在 《自然·物理學》 上的論文在此方面取得了突破。

研究人員建造了兩個100TW的大功率鐳射-等離子體加速器，其中一個內含高能電子脈衝探針；另一個則含有待探測的非線性等離子體波場。實驗過程中，電子探針被電場和磁場偏轉。研究者用理論及演算法模型分析，發現等離子體會產生“泡泡”，在其後部部聚集著電子探針。該研究以超高解析度捕獲了光速下的微觀現象，首次實現了相對論性等離子體波成像。研究通過實時識別電子自注入，允許研究人員對加速器進行微調、提高脈衝質量，從而促進鐳射等離子加速器的發展、為等離子體動力學提供更強大的研究工具支援。

·  醫學   ·

CAR-T療法緩解系統性紅斑狼瘡

近日，一項發表於 《自然·醫學》 的研究展示了在接受CAR-T細胞療法之後，5名系統性紅斑狼瘡（SLE）患者無藥緩解達17個月。系統性紅斑狼瘡是一種自體免疫風溼性疾病，由自身抗體造成，會影響關節和面板，並可能對器官造成嚴重損害，包括腎臟、腦和心臟。目前主要會用糖皮質激素和針對T細胞或產生抗體的B細胞療法進行治療，但這些治療方法常常無效，因此尚無治癒性的療法。

這項新研究用改造過的抗CD19嵌合抗原受體（CAR）T細胞，來治療5名患有難治性SLE的患者（4名女性，1名男性，中位年齡22歲）。這些細胞經過設計，可以通過靶向其表面產生的CD19蛋白，清除產生抗體的B細胞。後續（治療後3-17個月）發現，所有患者的症狀都得到了改善，包括內臟器官受累的緩解，以及與疾病相關的自身抗體消失，而無需再進行傳統治療。此外，患者並沒有表現出明顯的與CAR-T細胞療法相關的常見副作用（如發熱），且沒有觀察到感染。不過，這種療法仍需在更大的臨床試驗中進行更久的追蹤。

·  地球科學   ·

火山噴發揭示了冰島火山的來源

2021 年法格拉達爾火山噴發。圖片來 源：冰島大學 Kristinn Ingvarsson

法格拉達爾火山位於雷克雅內斯半島，離冰島首都雷克雅未克約40公里。2021年3月19日，法格拉達爾火山開始噴發，之前已經有約800年的休眠期。研究人員詳細研究了火山噴發前和噴發中的現象，並將結論整理成兩篇論文發表在《自然》雜誌上。

在 第一篇論文 中，研究人員表示2021冰島火山在噴發前幾天異乎尋常地減弱。作者認為，由於地表板塊的運動，噴發前的能量會儲存在地殼中。而在噴發前，隨著岩漿進入地殼，這些能量被釋放，地震活動和地表變形減弱或說明該過程暫時結束，岩漿即將噴發。作者認為，研究結果表明在 預測火山噴發時，需要考慮火山過程、構造應力、地殼結構之間的相互作用。

在 第二篇論文 中，研究人員分析了噴發後50天裡噴出的熔岩。作者指出，噴出的熔岩會隨時間變化。噴發起始階段，熔岩主要來自這個殼幔介面附近，但在接下來的幾周裡，熔岩組成發生了變化，表明它是更深處的岩漿。研究結果表明，近莫霍介面的岩漿儲存區是一個動態性極強的環境，岩漿會在極短的時間尺度（幾天到幾周）上混合。

·  行星科學   ·

我國首次火星探測任務一批科學研究成果釋出

據國家航天局探月與航天工程中心訊息，截至2022年9月15日，天問一號環繞器已在軌執行780多天，火星車累計行駛1921米，完成既定科學探測任務，獲取原始科學探測資料1480 GB。科學研究團隊獲得了豐富的科學成果。

通過對著陸區分佈的凹錐、壁壘撞擊坑、溝槽等典型地貌的綜合研究，揭示了上述地貌的形成與水活動之間存在的重要聯絡。通過相機影像和光譜資料，在著陸區附近的板狀硬殼岩石中發現含水礦物，證明了在距今10億年（晚亞馬遜紀時期）以來，著陸區存在過大量液態水活動。結合相機影像和火星車移動車轍等資訊，發現著陸區土壤具有較強承壓強度且摩擦引數較低，存在與水活動相關並經歷風沙磨蝕的特徵。這些新成果，揭示了火星風沙與水活動對地質演化和環境變化的影響，為火星烏托邦平原曾經存在海洋的猜想提供了有力的支撐，豐富了人類對火星地質演化和環境變化的科學認知。有關成果已在 Nature Astronomy 、 Nature Geoscience 、 Science Advances 、《中國科學》等國內外學術期刊發表。 （央視新聞客戶端）

·   新冠疫情  ·

據國家衛健委官方資料，9月18日0—24時，31個省（自治區、直轄市）和新疆生產建設兵團報告新增確診病例147例。其中境外輸入病例55例（上海11例，廣東11例，福建10例，浙江6例，北京5例，黑龍江3例，山東2例，內蒙古1例，遼寧1例，江蘇1例，重慶1例，四川1例，雲南1例，陝西1例），含6例由無症狀感染者轉為確診病例（北京2例，廣東2例，福建1例，四川1例）； 本土病例92例 （四川48例，貴州12例，西藏11例，天津8例，山東4例，河南2例，廣西2例，內蒙古1例，黑龍江1例，廣東1例，海南1例，重慶1例），含34例由無症狀感染者轉為確診病例（四川27例，山東4例，貴州2例，重慶1例）。無新增死亡病例。無新增疑似病例。

31個省（自治區、直轄市）和新疆生產建設兵團報告新增無症狀感染者843例，其中境外輸入128例， 本土715例 （貴州352例，西藏187例，四川47例，廣西29例，新疆19例，天津18例，黑龍江11例，海南11例，河北5例，山東5例，河南5例，江西4例，雲南4例，上海3例，陝西3例，甘肅3例，內蒙古2例，廣東2例，青海2例，浙江1例，湖北1例，重慶1例）。

截至2022年9月17日，31個省（自治區、直轄市）和新疆生產建設兵團累計報告接種新冠病毒疫苗343520.7萬劑次。

文：王昱、王怡博、栗子、 馬一瑗、韓佳桐

編輯：王昱、王怡博、栗子