美国加州大学圣巴巴拉分校和德国马普胶体与界面研究所开发了一种合成新方法。该方法能选择性地高效创建连接单糖分子的小链糖类（寡糖），为这些多功能分子应用于生物医学研究领域开辟了新天地。研究成果发表在新一期《自然-合成》上。新方法的核心在于“定向SN2反应”。这是一种单步反应过程，确保新糖分子能以特定的空间结构连接到已有的糖链上。通过加入定向分子，团队能引导新糖分子进入正确的位置，从而避免传统方法中出现的结构混乱。相比传统的化学合成方法，定向SN2反应能高效地合成目标糖链，并且无需复杂的溶剂和过滤步骤，同时可在自动化设备上实现。这项新技术不仅提高了合成效率，还显著降低了成本。过去，如果需要某种特定的寡糖，通常需要聘请外部专家或公司进行合成，费用高昂且时间漫长。而通过新合成方法，现在可以自主完成这一过程，大大节省了时间和资金。 美国加州大学圣巴巴拉分校和德国马普胶体与界面研究...
英国卡迪夫大学团队开展了迄今针对精神分裂症的最大规模外显子组测序研究，鉴定出8个与精神分裂症相关的新风险基因。这一发现为揭示该疾病的神经生物学机制提供了重要线索，有望为未来药物研发开辟新路径。相关研究成果发表于新一期《自然-通讯》杂志。团队整合分析了来自28898名患者、103041名健康对照者以及3444个患病家庭的遗传数据，重点检测了患者群体中特有的罕见蛋白编码基因突变。结果显示，STAG1和ZNF136两个基因与精神分裂症存在显著关联；而SLC6A1、KLC1、PCLO、ZMYND11、BSCL2和CGREF1等6个基因也显示出中等程度的相关性。值得注意的是，SLC6A1和KLC1成为首个仅通过“错义变异（即改变蛋白质氨基酸序列的特定突变）”与精神分裂症建立关联的基因。这一发现表明，脑细胞间依赖GABA神经递质的通信障碍，以及细胞内DNA空间组织异常，可能是精神分裂症的重要致病机...
据最新一期《科学》杂志报道，一个国际光伏科研团队在钙钛矿-硅叠层太阳能电池产业化进程中取得重要进展。他们首次在工业主流的硅底电池纹理化结构上，实现了钙钛矿顶电池的高质量钝化处理，并将电池光电转换效率提升至33.1%。这一成果有望推动叠层电池从实验室走向大规模生产。由于硅太阳能电池的光电转换效率逐渐逼近其理论极限（29.4%），钙钛矿-硅叠层太阳能电池被认为是光伏领域的下一代重要技术。然而，实现钙钛矿-硅叠层太阳能电池产业化就要在沿用现有硅电池工艺的基础上攻克新的技术难题。硅电池底层通常采用大尺寸金字塔状纹理，以增加表面积并提升效率，但这一结构也让钙钛矿薄膜的沉积和表面钝化极为复杂。此前，科学界尚未在这种复杂结构上实现高质量的钝化处理。此次，沙特阿卜杜拉国王科技大学、德国弗赖堡大学和弗劳恩霍夫太阳能系统研究所组成的团队，在不平整的钙钛矿表面沉积1,3-二氨基丙烷二氢碘化物，实现了优异的钝...
究竟是什么让人脑与众不同？美国加州大学圣迭戈分校研究团队发现了一个名为HAR123的小型DNA片段，这将是解开人类大脑独特性之谜的关键。相关研究成果发表于新一期《科学进展》杂志。最新研究表明，HAR123并非普通基因，而是一个精妙的“大脑发育调控器”。它就像一位经验丰富的指挥家，精确指导脑细胞的生成方式和比例分配。值得注意的是，人类版本的HAR123与黑猩猩的表现大相径庭，这种差异可能赋予了人类更强大的思维和学习能力。研究团队将目光聚焦于人类基因组中一类特殊区域——人类加速区（HAR）。这些区域在人类进化过程中积累了异常多的基因突变。他们推测，正是这些快速演变的HAR区域，帮助人类获得了区别于其他灵长类动物的独特特征。在众多HAR区域中，HAR123脱颖而出。研究表明，这个DNA片段实际上是一个转录增强子，能够精确调控基因的开启程度和时间。具体而言，它既能促进神经祖细胞（产生神经元和神...
一项针对17种人体组织整个成年期表观遗传变化的荟萃分析，提供了迄今最全面的衰老如何改变人类基因的图景。这项研究近日公布于预印本平台Research Square。衰老对人体产生的影响有时与基因活性的变化有关。DNA甲基化的表观遗传过程，即甲基基因的添加或移除会随着年龄增长变得不再精确，由此造成的基因表达的变化与器官功能衰退和疾病易感性增加有关。这项研究评估了人体组织样本的DNA甲基化模式，发现某些组织似乎比其他组织衰老得更快。例如，相比子宫颈或皮肤，视网膜和胃部积累了更多与衰老相关的DNA甲基化变化。研究还发现了在不同器官中普遍存在的衰老表观遗传标记。这一表观遗传图谱可能有助于科学家研究DNA甲基化与衰老的联系，并帮助确定抗衰老治疗的分子靶点。英国伯明翰大学的Joao Pedro Magalhaes认为，这是理解衰老的一个“绝佳资源”。“这项跨器官甲基化数据的荟萃分析提供了迄今最大的资...
美国加州大学戴维斯分校的研究团队研制出一款名为“DeepInMiniscope”的小型成像系统，能以高分辨率、无创方式实时观测小鼠的大脑活动。该系统有望为神经科学研究开辟全新路径，并推动脑部疾病新疗法的开发。相关成果发表于新一期《科学进展》杂志。此前，该研究团队曾开发出一款无需镜头的相机，可实现单次曝光生成三维图像。该成像系统虽适用于光散射较少环境下的大型物体，却难以捕捉生物样本中因强烈光散射和低对比度信号所带来的复杂细节，其三维重建也面临巨大的计算挑战。DeepInMiniscope通过采用新型掩模设计克服了上述问题。该掩模集成了100多个微型高分辨率透镜，并借助神经网络将来自各透镜的图像整合，重建出高质量三维影像。该神经网络融合多种机器学习方法，可在较大三维空间中快速、精准地还原细微结构。利用这一工具，团队实时记录了自由活动小鼠大脑内神经元的活动。研究团队表示，该算法兼具可解释性、...
长期以来，距地球40光年的行星TRAPPIST-1e被认为是寻找外星宜居世界的目标。一个国际团队借助美国航天局的詹姆斯·韦布空间望远镜最新发现，这颗行星可能拥有水和含有氮气的大气层。TRAPPIST-1e是红矮星系统TRAPPIST-1中的第四颗行星，其轨道位于该星系的宜居带内且运行稳定。这颗行星之所以备受关注，是因为理论上其表面可能存在液态水，但前提是该行星拥有大气层。美国《天体物理学杂志通讯》近日刊发的两项最新研究显示，这颗行星可能存在含有氮气等气体的大气层。在地球上，氮气对维持生态系统发挥着至关重要的作用。拥有大气层将使TRAPPIST-1e表面可能拥有以海洋或冰原形式存在的水。在最新观测过程中，当行星TRAPPIST-1e从其恒星前方经过时，研究人员将韦布望远镜的近红外光谱仪瞄准该行星系统。如果行星拥有大气，那么星光穿过大气时将被部分吸收，通过分析到达韦布望远镜的光谱变化，研究...
2002年至2017年，GRACE卫星一直在探测地球上的引力变化。图片来源：NASA20年前，在我们脚下数千公里深的地方，曾发生了一次神秘的引力变化。在《地球物理研究快报》近日发表的一项研究中，科学家通过分析测量地球引力变化的卫星数据得出了这一结论。这一现象可能源于地质变化导致的地球引力场改变，并充分证明了地球轨道卫星的价值。“这确实是一项全新的观测结果。”论文通讯作者、法国古斯塔夫·埃菲尔大学的Isabelle Panet指出，这项研究将帮助科学家更好理解从地壳到地幔再到地核的地球各层间的关系。这种关系影响着大地震起源，以及地球如何维持磁场以抵御太阳风暴等。研究团队利用了重力恢复与气候实验（GRACE）卫星的数据。这是一对双星系统，以设定的间距绕地球飞行。当卫星遇到来自巨大山脉的引力牵引时，前导卫星会暂时加速远离后方卫星，这种距离变化可以测量并与引力变化相关联。研究人员通常利用GRA...
“洞察号”着陆器揭示了行星深层动荡历史的隐藏细节。图片来源：英国帝国理工学院如果把地球和火星比作点心，教科书常画得像“千层酥”——层层分明，规规矩矩。但火星并不遵循这套整齐划一的模板。最新研究显示，它的内部更像“八宝粽”，馅料五花八门、参差不齐，粗粝而杂乱。来自英国帝国理工学院的科学家，分析了美国国家航空航天局“洞察号”探测器传回的地震数据，发现火星的地幔并不均匀，而是埋藏着许多早期残留的碎块，有的大到4公里宽。这些“硬疙瘩”般的碎块，就像星球在成长过程中留下的旧伤痕，被火星保存至今。它形成的秘密要追溯到45亿年前。火星和地球一样，都是围绕年轻太阳的尘埃和岩石逐渐聚合而成的。在它成形不久，就遭遇过多次天体级的猛烈撞击，能量之大足以将年轻的火星大面积熔化，形成滚烫的“岩浆海”。随着时间推移，岩浆逐渐冷却、结晶，留下成分各异的大块物质。就像把不同材料混进面团，这些碎块后来被“揉”进火星的地...
在显微镜下看到的时间晶体。图片来源：《自然-材料》时间晶体，一种曾被认为在物理上不可能存在的物质状态，或许很快就会出现在纸币上。时间晶体是一种在时间维度上持续重复出现的物质形态，就像普通晶体中的原子在空间重复排列一样。此前，时间晶体仅存在于复杂的量子物质中，但物理学家找到了一种方法，能够在特定条件下制造出一种可用肉眼看到的时间晶体。这项成果9月4日发表于《自然-材料》。该研究涉及兼具液体与固体特性的“液晶”棒状分子。研究人员只需将光照射在液晶上，就能在其表面产生扭曲分子的涟漪。即使改变了外部条件，涟漪也会以不同的节奏持续移动数小时。且这种节奏与任何外部输入的作用力不同步，满足了时间晶体的两项核心定义标准。韩国浦项科技大学的材料科学家Young-Ki Kim表示，尽管液晶的一些特性已为人所知，但此前从未有人考虑过能否用它制造时间晶体。Kim指出，这种时间晶体达到了毫米至厘米级的宏观尺度，...
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