天然藍(lán)鉆誕生地

藍(lán)色鉆石，是彩色鉆石的一種,是因?yàn)楫?dāng)非常低濃度的硼原子替代了鉆石的碳原子，就可以使鉆石產(chǎn)生藍(lán)灰色、灰藍(lán)色至藍(lán)色調(diào)。天然藍(lán)色鉆石十分罕見，也許是地球"藏"得最"深"的秘密。近期，研究者發(fā)現(xiàn)這種稀有鉆石誕生于地幔深處，而使它們呈現(xiàn)藍(lán)色的硼元素可能是板塊運(yùn)動從地殼運(yùn)送到地幔中的。研究者分析了46塊藍(lán)色鉆石內(nèi)部的雜質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了一些特殊的礦物組合，它們只有在地幔下層才能形成。地球表面是厚幾十千米的地殼，往下是厚約2900千米的地幔。地幔分為上下兩層，分界線位于約660千米深處。天然鉆石都是在地幔中的高溫高壓下形成的，由火山活動運(yùn)送到地表，其中包裹的雜質(zhì)是研究地幔物質(zhì)的"窗口"。硼元素在地幔里含量極低，藍(lán)鉆里的硼來自何處？研究者提出，地殼巖石中的硼溶解在海水里，與礦物發(fā)生反應(yīng)形成蛇紋石。地殼板塊發(fā)生碰撞時(shí)，含有蛇紋石的板塊俯沖到另一個(gè)板塊下方，導(dǎo)致含硼礦物下沉至地幔。這項(xiàng)研究顯示，藍(lán)色鉆石可能成為一種獨(dú)特工具，幫助研究地殼與深層地幔之間的物質(zhì)流動。（Nature 2018,560:84-87）

導(dǎo)致肥胖的"唯一元兇"

吃什么對于人類調(diào)節(jié)體重的能力至關(guān)重要。一直以來，關(guān)于飲食中的哪種成分是增肥關(guān)鍵因素的爭論從未停止。20世紀(jì)80和90年代，人們普遍認(rèn)為膳食脂肪含量是最重要的因素。本世紀(jì)初，又有觀點(diǎn)認(rèn)為碳水化合物，尤其是糖類等精制碳水化合物的含量才是導(dǎo)致肥胖的主要因素。在此期間發(fā)表的幾本頗為流行的著作表示，吃脂肪反而可以使人們免于變胖。最近，學(xué)術(shù)界的研究焦點(diǎn)又轉(zhuǎn)向了蛋白質(zhì)，認(rèn)為人類攝入食物的主要目的是為了獲取蛋白質(zhì)而不是能量，因此，當(dāng)膳食中的蛋白質(zhì)含量下降時(shí)，為了滿足一定的蛋白質(zhì)攝入量，我們不得不攝入更多的食物，導(dǎo)致攝入更多能量從而變胖。近期，研究者在小鼠中開展了大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)，以探究究竟飲食中的哪種組分是導(dǎo)致小鼠體脂積累的元兇。該研究設(shè)計(jì)了30種不同的食物，這30種食物的脂肪、碳水化合物（糖）和蛋白質(zhì)含量各不相同，分別用這些食物飼喂5種不同品系的小鼠，為期3個(gè)月（相當(dāng)于人類壽命的9年）。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)總共采集了超過100,000例小鼠體重變化和體脂數(shù)據(jù)，這項(xiàng)大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果非常明確——導(dǎo)致小鼠肥胖的唯一因素就是它們飲食中的脂肪含量。糖含量高達(dá)30%的食物并沒有導(dǎo)致體重的增加，糖和脂肪的共同作用也沒有在脂肪單獨(dú)作用的基礎(chǔ)上增加，同時(shí)，低蛋白質(zhì)（最低5%）也不會導(dǎo)致能量攝入過高，這表明并不存在所謂的"蛋白質(zhì)含量目標(biāo)值"。該研究中，膳食脂肪通過其特有的對腦部獎(jiǎng)賞機(jī)制的激活作用，導(dǎo)致了能量攝入的增加。該研究提供的證據(jù)為我們了解人類飲食結(jié)構(gòu)的影響提供了很好的線索。（Cell Metabolism 2018,28：415-431.e4）

全球生態(tài)多樣性的危急

生態(tài)系統(tǒng)指在自然界的一定的空間內(nèi)，生物與環(huán)境構(gòu)成的統(tǒng)一整體，在這個(gè)統(tǒng)一整體中，生物與環(huán)境之間相互影響、相互制約，并在一定時(shí)期內(nèi)處于相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)的范圍可大可小，生物圈是地球最大的生態(tài)系統(tǒng)。目前，隨著人類社會的急速發(fā)展，全球生態(tài)系統(tǒng)陷入深深的不穩(wěn)定狀態(tài)。近期，研究者深入分析了全球熱帶大草原、雨林、湖泊、河流以及珊瑚礁的狀況。盡管這些生態(tài)系統(tǒng)僅覆蓋了地球表面的40%，但它們卻是全球超過四分之三物種的棲息地，包括90%以上的鳥類。如今這些生態(tài)系統(tǒng)中的物種生存狀況非常令人擔(dān)憂，許多物種面臨來自過度捕撈、伐木等人類活動以及干旱等極端天氣帶來的巨大生存壓力，并且隨著氣候變化的加深，這種壓力也在加大。生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定還會影響許多地區(qū)的人口。以珊瑚礁為例，盡管它們僅覆蓋了0.1%的海洋表面，但為全球2億人提供了魚類資源和海岸保護(hù)；而熱帶雨林、大草原能夠存儲陸地生物圈中40%的碳，并對一些重要農(nóng)業(yè)區(qū)的降雨起到支撐作用?？梢哉f全球最具多樣性的生態(tài)系統(tǒng)已處在一個(gè)臨界點(diǎn)，如果不及時(shí)采取有效措施，這些生態(tài)系統(tǒng)中的物種流失就會達(dá)到前所未有的 程 度 且 不 可 逆 轉(zhuǎn) 。（Nature 2018，559：517-526）

生命基本成分或許源自太空

地球是目前人類已知的生命的唯一家園。地球生命起源于何處？生命所需的分子源自何處？一種可能是小的有機(jī)分子最先出現(xiàn)在地球上并在隨后被結(jié)合成較大的分子，比如蛋白質(zhì)和碳水化合物。近期，研究者創(chuàng)建了模擬太空的環(huán)境。在這種環(huán)境下，含有甲烷和氧氣的冰薄膜被電子束輻射。當(dāng)電子或者其他形式的輻射撞擊所謂的分子冰時(shí)，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生并且有新的分子形成。此項(xiàng)研究利用了若干先進(jìn)技術(shù)，包括電子誘導(dǎo)脫附、X射線光電子能譜學(xué)和程序升溫脫附。試驗(yàn)是在真空條件下開展的。采用的分析技術(shù)以及模擬外太空的高真空環(huán)境均需要這種條件。這些試驗(yàn)利用的含有甲烷和氧氣的結(jié)冰薄膜進(jìn)一步模擬了像太空一樣的環(huán)境，因?yàn)楦鞣N冰（不只是凍結(jié)的水）在星際物質(zhì)中致密、寒冷的分子云層中的塵埃顆粒附近形成。這些種類的冰環(huán)境還存在于太陽系的天體中，比如彗星、小行星和月亮。所有這些太空中的結(jié)冰表面都會接受各種形式的輻射，并且經(jīng)常是在磁場的作用下發(fā)生的。當(dāng)諸如X射線或者重粒子同物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)，大量的次級電子便會產(chǎn)生。這些被稱為低能電子（LEE）的電子仍然擁有足夠的能量誘導(dǎo)進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)。最新研究分析了同冰薄膜發(fā)生相互作用的LEE。該團(tuán)隊(duì)此前開展的研究考慮的是被LEE輻照的冰產(chǎn)生的帶正電荷反應(yīng)產(chǎn)物，而日前報(bào)告的工作擴(kuò)展了此前研究，將在產(chǎn)生后仍嵌在薄膜中的負(fù)離子和新分子包括進(jìn)來。研究者發(fā)現(xiàn)，各種小型有機(jī)分子在受LEE輻照的冰薄膜中產(chǎn)生。丙烯、乙烷和乙炔均在由凍結(jié)甲烷構(gòu)成的薄膜中形成。當(dāng)甲烷和氧氣的凍結(jié)混合物被LEE輻照時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了乙醇形成的直接證據(jù)。諸如甲醇、醋酸、甲醛等很多其他小型有機(jī)分子的間接證據(jù)也被發(fā)現(xiàn)。此外，X射線和LEE均產(chǎn)生了類似結(jié)果，盡管速率不同。因此，很有可能生命的基本成分通過太空中暴露于任何形式電離輻射的冰表面上的次級電子誘導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。（The Journal of Chemical Physics 2017，147：224704）

喜馬拉雅山"雪人"其實(shí)是熊

在尼泊爾的民間傳說中，雪人會像龐然大物一樣突然出現(xiàn)。這種生物通常被描述為有著蓬松散亂毛發(fā)的巨大猿人，在喜馬拉雅山脈腹地游蕩。多年來，一直有人聲稱目擊到雪人。再加上藏在寺院中或者被僧人持有的七零八落的殘骸，這些跡象讓一些人相信，雪人不僅僅是神話中的"惡魔"。不過，迄今為止，科學(xué)并不支持這一觀點(diǎn)。此前對收集自印度和不丹的兩個(gè)毛發(fā)樣本進(jìn)行的基因分析顯示，其線粒體DNA（mtDNA）中有一小段和北極熊的很相似。mtDNA是細(xì)胞能量產(chǎn)生機(jī)器中的遺傳物質(zhì)，僅通過女性遺傳。近期，研究者分析了所獲得的9份所謂雪人的樣本，并與當(dāng)?shù)卦a(chǎn)的若干棕熊亞種，包括喜馬拉雅棕熊、藏棕熊和黑熊身上收集的樣本進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，在這9個(gè)"雪人"樣本中，有8個(gè)被證明來自當(dāng)?shù)卦a(chǎn)的熊?，F(xiàn)在，到西藏和喜馬拉雅山的徒步旅行者不必害怕巨大的雪人了，但他們最好攜帶上防熊噴霧劑。（Proc.R.Soc.B 284:20171804）

體內(nèi)T細(xì)胞"警察"記憶之謎

免疫系統(tǒng)是人體內(nèi)最復(fù)雜且最精密的系統(tǒng)之一，它就如同一個(gè)國家的防御體系，一旦遇到敵情，就可以馬上排兵布陣，予以還擊。在人體內(nèi)的防御體系中，T細(xì)胞與B細(xì)胞當(dāng)屬最精干的"警察"隊(duì)伍。B細(xì)胞主要的職責(zé)是產(chǎn)生抗體或免疫球蛋白，當(dāng)遇到病毒、細(xì)菌等"不速之客"，它就會盡力擊退。每個(gè)人的體內(nèi)都有成千上萬種的抗體，來對付形形色色的"敵人"。并且，這些抗體有出色的記憶力和識別力，即便"敵人"喬裝打扮，也能憑借超凡記憶，獲取勝利。相比B細(xì)胞，T細(xì)胞則是通過自身的智慧，直接擒敵。它們能時(shí)刻保持警覺，不斷地在體內(nèi)巡邏，一旦發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo)，則不惜一切代價(jià)，快速組織各方兵力，進(jìn)行殲敵。雖然活化的CD8+T細(xì)胞能高效殺滅病毒感染的細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞，但其發(fā)揮效應(yīng)后，極少數(shù)T細(xì)胞存活下來，而存活下來的就成為了記憶性的T細(xì)胞，等再次遇到同樣的病毒或腫瘤細(xì)胞時(shí)，T細(xì)胞便能夠迅速將它們清除，從而在機(jī)體抗腫瘤和抗感染免疫過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。目前，國內(nèi)外對T細(xì)胞的活化與殺傷理解相對較清楚，但在闡明CD8+T細(xì)胞記憶形成與維持的機(jī)理方面，迄今為止，這仍然是一個(gè)待解之謎。近期，研究者從糖代謝入手，發(fā)現(xiàn)糖異生-糖原代謝-磷酸戊糖途徑是CD8+T細(xì)胞記憶形成與維持的關(guān)鍵途徑。通常葡萄糖分解代謝（糖酵解）是細(xì)胞獲得能量的根基，與之相反的是，葡萄糖的合成（糖異生）是機(jī)體神經(jīng)細(xì)胞、紅細(xì)胞獲取能量的根本途徑，糖異生被認(rèn)為主要在肝細(xì)胞中發(fā)生，然而該研究發(fā)現(xiàn)糖異生在記憶性T細(xì)胞中非?；钴S。通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CD8+記憶性T細(xì)胞非常高地表達(dá)糖異生的關(guān)鍵限速酶胞漿型磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PCK1），其催化草酰乙酸向6-磷酸葡萄糖生成方向進(jìn)行，但6-磷酸葡萄糖并不轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，而是轉(zhuǎn)向糖原的合成。合成的糖原經(jīng)分解后又生成6-磷酸葡萄糖，而此時(shí)的6-磷酸葡萄糖則進(jìn)入磷酸戊糖途徑，從而產(chǎn)生還原型NADPH，維持高水平的還原性谷胱甘肽，及時(shí)將細(xì)胞內(nèi)的自由基予以清除，從而維持記憶性T細(xì)胞的長期存活。此項(xiàng)研究是國際上首次在記憶性T細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了大量的糖原，并且詳細(xì)描述了糖原在記憶性T細(xì)胞儲存，以及走向抗氧化的過程。（Nature Cell Biology 2018，20：21-27）