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生物学存在最久的问题之一是生物是如何从一个由均匀细胞组成的胚胎团开始,随着时间的推移,成长成为一个具有不同组织的有机体,而每个组织都具有自己独特模式和特征。这个问题的答案将解释豹子如何得到斑点,斑马如何获得条纹,树木如何长出枝丫以及生物学上许多模式发展的奥秘。半个多世纪以来,最受欢迎的解释是一个优雅的模型,它基于数学家图灵(Alan Turing)提出的化学信号,并取得了许多成功。但越来越多的科学家怀疑图灵的理论只是故事的一部分。洛克菲勒大学发育生物学家 Amy Shyer表示:“在我看来,仅仅因为它的美丽,我们就对它应该应用到多大范围一无所知。”在她看来,在细胞生长和分裂时发挥作用的收缩和压缩的物理力可能也发挥了重要的核心作用。她现在有证据。在 5 月发表在《细胞》期刊上的一篇论文中,Shyer 和共同资深作者、发育生物学 家Alan Rodrigues 及其同事表明,机械力可以诱导鸡胚胎皮肤产生毛囊以生长羽毛。正如表面张力可以将玻璃表面的水拉成球形的水珠一样,胚胎内的物理张力也可以建立模式,引导发育中的组织的生长和基因活动。随着生物体的生长和发育,其组织内的细胞互相拉扯和挤压,并与支持性蛋白质支架(细胞外基质)互相拉扯和挤压,细胞错综复杂地连接到这些支持性蛋白质支架上。一些研究人员怀疑这些力和细胞压力和刚度的变化一起,指导了复杂模式的形成。然而直到现在,还没有研究能够将这些物理力的影响与化学作用区分开来。
2018 年,MIT 研究人员发现,如果两个石墨烯层以非常特定的“神奇”角度堆叠,扭转的双层结构可以表现出强大的超导性,这是一种梦寐以求的材料状态,电流可以以零能量损失流过。现在,研究团队报告称,五个石墨烯层可以以新的魔角扭转并堆叠,从而产生低温下的强大超导性。本周发表在《Nature Materials》期刊上的最新发现将石墨烯各种扭转和堆叠配置确定为首个已知的多层魔角超导体“家族”。该团队还确定了石墨烯家族成员之间的异同。这些发现可以作为设计实用室温超导体的蓝图。如果家族成员中的特性可以复制到其他的天然导电材料中,它们就可以被利用,例如在无耗散的情况下输送电力或者建造无摩擦运行的磁悬浮列车。
2020 年,EndeavorRx 成为美国食品和药物管理局(FDA)批准的首款用于治疗儿童多动症(ADHD)的游戏。目前该游戏只能通过美国医生的处方获得,乍一看 EndeavorRx 和无数其他的游戏非常相似。你控制一个小外星人,在宇宙飞船上竞赛,穿越不同的世界,收集物品。但是神经科学家参与了这款基于应用程序的游戏的开发,旨在刺激并改善对注意力能力至关重要的大脑区域。游戏的思路是,它训练患有多动症的孩子更好地完成多任务并忽略让人分心的干扰,使用计算机算法测量他或她的表现,实时调整游戏的难度。当医生开出该游戏的处方时,孩子的父母会收到一个在游戏开始前需要激活的链接。波士顿科技公司 Akili 是 EndeavorRx 背后的公司。该公司的首席执行官 Eddie Martucci 表示,游戏旨在促进认知发展。“这是很难通过吃药等分子手段实现的。但是事实证明,感官刺激可以直接刺激大脑控制认知功能的部分。”他的公司现在计划在未来几年内在欧洲推出这款游戏。Akili 是少数几家获准提供处方数字疗法治疗疾病的公司之一。去年底,FDA 批准了一种基于虚拟现实的疗法,用于治疗儿童弱视或因使用太少造成的弱视。