导读：

1.第一次！人类在火星上造出了氧气，人类殖民火星是不是有希望了;

3.寿命延长5倍，生育能力暴增，这种动物为啥有这种超能力;

8.中国学者用激光3D打印纳米晶体;

9.突破超晶格传统认知！中国学者研发新型超晶格材料;

10.唐氏综合征的潜在疗法，6个月就能改善患者认知功能……

1.第一次！人类在火星上造出了氧气，人类殖民火星是不是有希望了

现代宇航学奠基人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基曾经说过：“地球是人类的摇篮，但是人类不能永远生活在摇篮里。”目前，地球上的人口达到80亿，资源过度开发，环境遭到严重破坏。当人类的数量达到地球承载的阈值时，向外太空进行移民成为必然选择。然而，太阳系外的行星离地球较远，需要很多光年才能到达。以人类目前的科技水平改造太阳系内的行星——火星是最可行的方案。

火星是距离太阳第四远的行星，这颗红色星球“接近死亡状态”，表面遍布灰尘、气候寒冷，四处都是沙漠和荒原，大气层非常稀薄，氧气只占了0.15%。但经过人类多年勘测分析，认为火星其实是一颗动态星球，它和地球一样拥有四季，极地存在冰盖，有峡谷和死火山，而且有证据表明远古时期火星有河流。截至目前，在所有被探索和研究的星球中，火星是最可能适合人类移居的地方。但是人类登陆火星的一个最主要障碍就是缺乏充足的氧气。

火星一天时间需要24小时多一点，而一年相当于687个地球日。

好消息来了，麻省理工学院领导的团队在一项名为火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)的任务中，首次在富含二氧化碳的火星上持续制造出氧气，每次运行时制造氧气的速度达到了每小时6克，大约是地球上一颗小树的产氧水平。

2020年7月30日，毅力号火星车发射升空，七个月后降落在火星杰泽罗陨石坑内，此行的任务是寻找火星上过去存在的生命，并进行一些科学实验，为未来移民火星做准备。

MOXIE实验的思路是收集、利用火星大气层中丰富的二氧化碳来制造氧气资源。首先，火星的空气经过一道过滤，去除其中的污染物；随后空气被压缩，通过一个电解槽，通过电化学反应，二氧化碳被分解为氧离子和一氧化碳。接着，这些氧离子被分离、重组形成氧气分子。这个过程中不需要任何额外的投入，无论是在极端的温度下还是在恶劣的沙尘暴后，MOXIE都可以生产高纯度的氧气。

现在的MOXIE每次启动之前都要预热几个小时，并且每次启动只能运行一个小时。而制造出能够支持人类任务的氧气数量，大约需要一个MOXIE连续工作400天。科学家设想放大版的MOXIE可以以更高的效率连续运行很久，以几百棵树的制氧速度持续生产氧气。这样MOXIE的氧气就能够维持宇航员到达火星之后的日常活动，还可以为返回火箭提供燃料，让航天员顺利返回地球。

人类移民其他星球建立人类第二家园的道路艰巨且漫长，制氧仅仅是万里长征的第一步。如何获取水？如何解决衣食住行？每个问题都困难重重。但这次的MOXIE实验首次验证了利用另一颗行星的表面资源，借助化学反应，可以把它们转换为人类所需要的物质，是一个历史性的进展和突破，给了人类巨大的鼓舞。以人类的智慧，将来人类移民火星或许成为现实。

火星的条件与地球相比，实在是相差太远了。即算未来能被人类改造，也不可能达到地球的生存条件。因此，我们只有好好珍惜、保护我们的地球，人类才有更美好的未来。

(编译自Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE)—Preparing for human Mars exploration.Science Advances 31 Aug.2022)

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2.了解癌症的“三大杀手”，全球近一半的癌症死亡可避免

癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一，死亡人数仅次于心血管病。然而，最新的一项研究表明，全球近一半的癌症死亡是可以预防的，而这些导致死亡的危险因素大部分是人类“自己作”造成的！

美国和加拿大研究人员开展了迄今最大的癌症死亡与风险因素之间关联研究，调查了204个国家350多种疾病和伤害的死亡和残疾情况。根据这些数据，他们估计了34种风险因素对健康和23种癌症死亡的影响。

结果表明，2019年可避免的风险因素导致446万名癌症患者死亡，占当年全球癌症死亡人数的44%以上，其中男性288万，女性158万。吸烟、酗酒和高体重指数(BMI，肥胖的参考指标)是癌症的最大诱因。其他还包括不健康饮食、不安全性行为和工作场所接触石棉等有害产品。从2010年到2019年，由上述风险因素导致的全球癌症死亡数量增加了约20%，其中超重导致的癌症死亡人增加占比最高——尤其是在低收入国家。

在癌种排名上，呼吸道肿瘤(占死亡人数的36.9%)排第一，随后是结直肠癌(14.2%)、食道癌(7.6%)、宫颈癌(6.3%)、肝癌(5.7%)和胃癌(5.2%)、乳腺癌(4%)和胰腺癌(3.9%)。男性因吸烟而损失的寿命约为女性的四倍，因酒精消费损失的寿命是女性的两倍。原因在于男性吸烟和饮酒比女性多。这表明，近一半癌症死亡完全可以避免！

作者呼吁：不要抽烟！不要酗酒！控制体重！推行无烟政策、增加烟草税和广告禁令可有效减少吸烟风险，并采取类似措施减少过量饮酒。

(编译自Almost half of cancer deaths are preventable. Nature 31 Aug.2022)

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3.寿命延长5倍，生育能力暴增，这种动物为啥有这种超能力

地球上的动物想要生存，策略主要有两种：要么自己活得很长，要么生下很多后代。寿命和生育能力往往难以兼得。因为生育很多后代的动物，以牺牲自己的寿命为代价，将重要的营养、代谢资源分配给下一代。而那些放弃繁殖的动物，比如家养的宠物被阉割，其平均寿命普遍比同类更长。

蚂蚁是个例外。一种叫“跳蚁”的蚂蚁，工蚁只能活7个月，而蚁后能活5年！跳蚁选出蚁后的方式是“竞争上岗”，当原来的蚁后死去，成年的普通工蚁通过激烈的决斗选出新的蚁后，获胜者不仅重新获得繁殖能力，寿命也随之增加5倍。等到蚁后被更强壮的新的蚁后取代，它就又会变回工蚁，停止产卵，寿命也会缩短成7个月。

跳蚁从工蚁“晋升”为蚁后，或是从蚁后被“贬”为工蚁，伴随着繁殖能力和寿命的巨大变化。

纽约大学研究人员分析工蚁与蚁后的转变前后，哪些基因存在表达差异，尤其是蚂蚁参与新陈代谢和繁殖的组织，包括大脑、相当于肝脏的脂肪体、卵巢等，他们发现，为了应对产卵，新晋蚁后的大脑产生了更多的胰岛素，然后产生一种胰岛素抑制蛋白Imp-L2。这种蛋白仅阻断胰岛素信号通路中控制衰老的一条分支，即AKT信号通路，AKT活性增加与寿命缩短有关。另一条通路(MAPK信号通路)，激活后导致大脑配合繁殖产生更多胰岛素的那条分支，则不受抑制蛋白的影响。这表明，蚁后一方面能应对繁殖的高代谢需求，与此同时还能避免衰老，延长寿命。

相比工蚁(左)，新晋蚁后(右)大脑中的胰岛素mRNA增加。

如果蚂蚁延寿的方法能够应用到人类身上，那么对人类社会产生的巨大价值将不可估量。

(编译自Insulin signaling in the long-lived reproductive caste of ants. Science Vol 377,Issue 6610 pp.1092-1099 1 Sep.2022)

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4.星辰大海又一步，韦伯望远镜拍摄的第一张系外行星照片来了

最近，韦伯望远镜拍摄到一张系外行星的图片，这是有史以来第一张以深红外波长拍摄的系外行星图像，让天文学家能够研究行星亮度的全部范围及其构成。

黄色和橙色的光点就是距离我们400光年的HIP 65426 b行星，星形符号标志着系外行星 HIP 65426 b 的恒星，韦伯已将其从图像中挡住。

这颗系外行星被称为HIP 65426 b，是一颗巨型气态行星，没有岩石表面，不适宜居住，围绕着一颗距离我们近400光年的恒星运行。其质量约为木星的6至12倍，年龄约在1500万年至2000万年之间，与45亿岁的地球相比还是个宝宝星球。

四张行星图片中的每一张都有一颗小小的白星。这是主恒星的位置，它已被隐藏在视野之外。

天文学家知道超过5000颗系外行星，但他们只拍摄了大约20颗的照片。直接对系外行星进行成像很困难，因为它们经常会迷失在它们所围绕的恒星的眩光中。而HIP 65426 b距离其主恒星的距离大约是太阳与地球距离的100倍，韦伯望远镜装有日冕仪或者遮罩，能够阻挡恒星的光，因此，韦伯成功地直接捕捉了这颗系外行星的图像，移除了恒星亮光的干扰。天文学家说：“这个过程就好像在探寻太空宝藏。”

韦布空间望远镜于2021年12月25日发射升空，2022年1月24日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点(距离地球150万公里)的运行轨道，使用其6.5米宽的主镜观测宇宙。

最近韦伯望远镜带来的惊喜不断，7月发回一系列宇宙深空照片，上周发现一颗距离地球700光年之外的行星的大气层有二氧化碳，现在又拍摄到一颗系外行星。人类探索星辰大海走的越来越远！

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5.澳大利亚史无前例的野火扩大了臭氧空洞，并加剧了全球升温

澳大利亚大火烧死了30亿只动物

澳大利亚那场前所未有的野火，烧毁了超过580万公顷土地。平流层位于地球表面上方大约10到50公里之间。烟雾颗粒通常不会到达平流层，但由于不寻常的火灾引发的热积雨云，澳大利亚大火产生的烟雾达到了35公里以上的高度。这些充满烟雾的雷云含有大量黑碳，它们吸收热量并像热气球一样上升到平流层的下部。一旦到达那里，黑碳就会继续吸收阳光并加热空气。

模型还表明，烟雾与大气中臭氧之间的化学反应加剧了南极臭氧空洞，使其变得更大。臭氧层的消耗加强了南极涡旋，即南极上空的低压和冷空气旋。这就形成了一个反馈循环：极地涡旋越强，它消耗的周围臭氧就越多，它保持空洞打开的时间就越长。当臭氧层被破坏时，更多的太阳辐射进入地球，对环境和人类健康造成危害。

(编译自Australia’s epic wildfires expanded ozone hole and cranked up global heat. Nature News 01 Sep.2022)

6.尼拉贡戈火山非同寻常的爆发表明，火山爆发的预测任重而道远

火山爆发是一种自然现象，主要原因是地球内部的熔融物质在压力的作用下喷出，火山包括活火山、死火山和休眠火山。活火山对人类的威胁最大，火山爆发通常给人类带来巨大的生命和财产损失。控制火山活动的方法只有提前预防。探测压力聚集和岩浆上升所产生的物理和化学信号是人们预测火山活动的基本方法。

2021年5月22日，位于刚果民主共和国尼拉贡戈山的一座开放式的火山侧面喷发了大概6个小时，随后——而不是之前——岩浆侧向运动进入地壳。喷发之前没有明显的前兆，与关于喷发如何开始的标准理论不同，尼拉贡戈火山在喷发后而不是喷发前出现了数日地震活动。

欧洲地球动力学和地震学中心研究表明，这种相反的序列很可能是由建筑物的破裂引发的，产生了致命的熔岩流，并引发了长达25公里的大量岩脉入侵。该岩脉在戈马(刚果民主共和国)和吉塞尼(卢旺达)以及基伍湖下方的极浅的地方，并向南延伸不到500米。

这次火山危机对控制这种喷发的机制提出了新的问题，例如在人口密集城市地区的喷发、深海岩浆活动或天然气丰富的基伍湖的湖泊喷发如何预测。该研究强调了当大量岩浆储存在接近地表的地方时，露天火山在监测、早期探测和风险管理方面面临的挑战。

(编译自Precursor-free eruption triggered by edifice rupture at Nyiragongo volcano. Nature volume 609,pages 83–88 31 Aug.2022)

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7.中国学者发布全球首个脑再生图谱

人类大脑在受伤之后很难自行恢复，而一种叫做蝾螈的动物，却给科学家们研究人脑再生带来了新希望。

杭州华大生命科学研究院主导完成全球首个蝾螈脑再生时空图谱，揭秘蝾螈大脑自行恢复过程。他们使用人工培育的墨西哥钝口螈，具有强大的再生能力，不仅能够再生四肢、尾巴、眼睛、皮肤，以及肝脏等器官，甚至还可以再生大脑。此外，蝾螈在进化上相较于其他硬骨鱼类更高等，与哺乳动物脑结构具有更高的相似度，同时它的基因编码序列与人类极其相似。对科学家研究再生的相关难题具有重要参考价值。

目前，全球唯一能再生大脑的生物便是又呆又萌的“神兽”蝾螈。

研究团队基于时空组学技术(Stereo-seq)系统，解析并比较了蝾螈脑发育和再生过程，找到了蝾螈脑再生过程中的关键神经干细胞亚群，描绘了此类干细胞亚群重构损伤神经元的过程。

墨西哥钝口螈

该成果有助于人类认知脑结构及其发育过程，为神经系统的再生医学研究和治疗提供新的方向。人类的脑再生真的能照进现实吗？

(编译自Cell-type profiling in salamanders identifies innovations in vertebrate forebrain evolution.Science 02 Sep. 2022)

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8.中国学者用激光3D打印纳米晶体

三维(3D)激光纳米打印允许无掩模制造具有纳米级分辨率的各种纳米结构。然而，无机纳米结构的3D制造通常需要纳米材料-聚合物复合材料，并且受到光聚合机制的限制，导致材料纯度降低和固有性能退化。

孙洪波

清华大学孙洪波、林琳团队开发了一种与聚合无关的激光直接写入技术，称为光激发诱导化学键合(PEB)。在没有任何添加剂的情况下，半导体量子点内部激发的空穴转移到纳米晶体表面，并提高其化学反应性，导致粒子间化学键合。作为概念证明，作者以超过衍射极限的分辨率印刷了任意3D量子点结构。这项策略将能够制造自由形式的量子点光电器件，如发光器件或光电探测器。

多色显示和异质打印

本文利用光激发诱导的表面化学修饰和形成化学键发展了一种激光纳米打印技术，可以高精度和高分辨率地将分散的量子点直接组装成三维结构。在没有任何添加剂或后处理的情况下，PEB技术使我们能够在印刷过程中保持量子点的光子和光电特性。这一概念在半导体量子点中得到了证明，一旦能够产生高能载流子来修饰纳米粒子的表面化学，它就有可能扩展到非半导体纳米材料。

(编译自3D nanoprinting of semiconductor quantum dots by photoexcitation-induced chemical bonding. Science 02 Sep 2022)

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9.突破超晶格传统认知！中国学者研发新型超晶格材料

超晶格的概念起源于20世纪70年代，至今一直保持着较高的研究热度。按照异质结类型可以划分为第一类、第二类、第三类超晶格三大类型。按照成分和性质可以划分为掺杂超晶格、组分超晶格、多维超晶格、应变超晶格等等。超晶格是由不同材料的薄层交替组成的单晶材料，这些薄层的厚度一般在几纳米到几十纳米之间，不同薄层交替生长，按照周期重复排列，简单来讲，超晶格是一种特定形式的层状复合材料。由于是多种材料层叠构成，超晶格具有普通材料所没有的特殊性能，在半导体材料领域具有广阔发展前景。

VS2-VS超晶格的原子结构

这项的工作拓展了对超晶格的传统理解，并将促进更非凡超结构的合成。

(编译自Heterodimensional superlattice with in-plane anomalous Hall effect. Nature volume 609,pages 46–51 31 Aug.2022)

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10.唐氏综合征的潜在疗法，6个月就能改善患者认知功能

唐氏综合症，是由于存在额外的第三条21号染色体(正常为两条)而引起的一种遗传性疾病，也被称为21三体综合症，每800个新生儿中就有一个患有唐氏综合症，并会导致多种临床表现，包括认知能力下降。随着年龄的增长，77%的患者经历了与阿尔茨海默病相似的症状。嗅觉能力逐渐丧失，典型的神经退行性疾病经常在青春期前遇到，在男性中出现潜在的性成熟缺陷。截至目前，唐氏综合症患者的认知和嗅觉缺陷尚无可行的治疗方法。

促性腺激素释放激素(GnRH)是由专门的下丘脑神经元以脉动方式分泌，该激素是控制所有哺乳动物繁殖的主要分子。此前研究认为，唐氏综合症与GnRH可能有关。研究人员尝试了一种GnRH脉冲疗法来改善唐氏综合征小鼠的症状，这种疗法本身适用于治疗先天性GnRH缺乏症，而通过脉冲可以恢复正常的激素分泌节律。小鼠中，与对照组相比，定期接受脉冲治疗的小鼠嗅觉和认知功能在15天后就能得到一定的恢复。

研究还招募了数名唐氏综合征的患者参与临床试验，7名男性志愿者会接受定时的GnRH皮下注射，持续6个月。治疗前后，研究者分别对他们进行了认知能力和嗅觉测试。治疗之后，7名患者中有6名的认知功能得到了提升，他们能更好地理解指令，完成推理并拥有更好的注意力和情景记忆能力。不过患者的嗅觉基本没有什么变化。

研究团队计划进一步开展一项包括女性在内的大规模临床研究，确认新治疗方式的综合疗效。

(编译自GnRH replacement rescues cognition in Down syndrome. Science 02 Sep 2022)

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微语

在中华民族几千年绵延发展的历史长河中，爱国主义始终是激昂的主旋律，始终是激励我国各族人民自强不息的强大力量。不论树的影子有多长，根永远扎在土里；不论留学人员身在何处，都要始终把祖国和人民放在心里。

——习近平

END

策划：李泽红、贺彦平

编译：杨希洪、刘  悦

编辑：李 平