無數(shù)個“一小步”

關(guān)毅 (本刊特約記者)

無數(shù)個“一小步”

關(guān)毅 (本刊特約記者)

被譽為地球“大表哥”的“開普勒-452b”行星走到了各路媒體的聚光燈下。美國航天局將其找到這顆疑似與地球最相似的太陽系外行星稱為又一個“里程碑式的發(fā)現(xiàn)”。但不少人認為這種“大新聞”實在不算新鮮。在過去幾年，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不少地球“親戚”。對此美航天局埃姆斯研究中心的開普勒數(shù)據(jù)分析主管喬恩?詹金斯表示，如未來能確認這種發(fā)現(xiàn)，那將是“人類的第一步”。太空探索，道路漫長，需要無數(shù)個“一小步”：比如阿姆斯特朗在月球上的一小步，例如探測車登上火星的一小步，又如“新視野”號探測器對冥王星的匆匆一瞥，以及今天確認1 400光年之外的一個亮點為系外行星……“你我永遠無法前往，但是我們孩子的孩子的孩子，總有希望抵達那里?！?/p>

埃博拉疫苗為接種者提供100%保護有望最終結(jié)束西非疫情

在幾內(nèi)亞進行的一項不同尋常的臨床試驗第一次顯示，一種埃博拉疫苗可以保護人體免遭這種致命病毒的侵害。2015年7月31日在線發(fā)表于英國《柳葉刀》雜志上的這項研究表明，注射這種由默克公司生產(chǎn)的疫苗能夠在10天后對埃博拉病毒接觸者提供100%的保護?？茖W(xué)家認為，這種疫苗將有助于最終結(jié)束在西非暴發(fā)的埃博拉疫情，該疫情已經(jīng)持續(xù)了18個月之久。

并未參與該項研究的美國明尼蘇達州雙子城傳染病研究與政策中心主任Michael Osterholm表示：“這將是載入史冊的一項公共衛(wèi)生成就?！彼f：“我們將在公共衛(wèi)生學(xué)校教授這一課?！?/p>

同樣并未參與該項研究的英國牛津大學(xué)疫苗研究人員Adrian Hill表示：“這是一個極好的結(jié)果，并且完美地闡釋了疫苗如何能被快速地研發(fā)出來，從而在一次疫情暴發(fā)中用于控制疾病?！?/p>

該疫苗最初由加拿大公共衛(wèi)生局的研究人員開發(fā)出來，包含有能夠在牲畜而非人類中導(dǎo)致疾病的水皰性口炎病毒(VSV)，該病毒能夠與埃博拉病毒表面蛋白綁定在一起。這是目前正在埃博拉疫情暴發(fā)國家進行測試的兩種疫苗中的一種，另一種疫苗由葛蘭素史克公司生產(chǎn)。

默克公司的疫苗研究由瑞士日內(nèi)瓦世界衛(wèi)生組織(WHO)的Ana Maria Henao-Restrepo負責，并聯(lián)合了來自奧斯陸挪威公共衛(wèi)生研究所、幾內(nèi)亞衛(wèi)生部的同事以及其他研究人員。

有關(guān)疫苗測試的決定最早在2014年10月作出，但直到2015年3月才開始真正起步。當時的埃博拉病人數(shù)量已經(jīng)在逐漸減少，并且他們分散在幾內(nèi)亞的一大片區(qū)域中。為了在一個標準的隨機對照試驗中顯示療效，研究人員不得不招募更多的受試者，而這顯然是不可行的。

最終，研究人員選擇了一種被稱為“包圍接種”的方案——曾在20世紀70年代用于清除天花，即為埃博拉患者家人、鄰居、朋友等接觸者接種疫苗，在患者周圍形成“保護圈”，保護接觸對象并阻斷病毒進一步傳播。

試驗中，接觸圈內(nèi)的對象被隨機分為兩組，一組立即接種疫苗，一組延遲3周后接種。目前初步結(jié)果顯示，2 014名立即接種者在接種10天后沒有人感染埃博拉病毒，2 380名延緩接種者中，16人感染埃博拉病毒。

在WHO、幾內(nèi)亞衛(wèi)生部等機構(gòu)資助或支持下，該試驗于2015年3月下旬起在幾內(nèi)亞受疫情影響的社區(qū)內(nèi)實施。對試驗結(jié)果進行評估的國際獨立專家組“數(shù)據(jù)與安全監(jiān)測委員會”建議，繼續(xù)進行的試驗應(yīng)停止隨機接種并立即接種所有接觸者，接種對象擴大為13～17歲的青少年接觸者，甚至涵蓋兒童接觸對象。

Osterholm指出，“包圍接種”的想法之前從未在正式疫苗研究中被使用過，“這絕對是非常具有創(chuàng)造性的”。

世界衛(wèi)生組織助理總干事瑪麗-波勒?基尼說：“對幾內(nèi)亞這個受埃博拉疫情影響最嚴重的國家來說，今天的結(jié)果具有十分積極的意義。如果疫苗能獲得監(jiān)管機構(gòu)許可并投入生產(chǎn)，未來埃博拉疫情暴發(fā)后人們可獲得有效保護?！?/p>

世衛(wèi)組織總干事陳馮富珍7月31日表示：“這項初步結(jié)果富有前景并令人興奮，如果疫苗被證實有效，將是應(yīng)對目前和今后埃博拉疫情中的規(guī)則‘改變者’?！?/p>

但WHO警告說，埃博拉疫情很容易突然發(fā)作。例如，5月的一周曾只有12名病例，但隨著病毒的反彈，在7月的每周都有30多名病例。

硫化氫創(chuàng)高溫超導(dǎo)新紀錄研究人員正在嘗試復(fù)制并理解這一里程碑式成果

硫化氫因臭雞蛋氣味而人盡皆知，但這種化合物卻在一個創(chuàng)紀錄的高溫下——203 K(-70 ℃)——擁有導(dǎo)電零電阻。科學(xué)家于2015年8月17日在《自然》雜志上報告了這一研究成果。

這項研究的第一個結(jié)果發(fā)表在2014年12月的arXiv預(yù)印本服務(wù)器上——它被認為是朝著發(fā)現(xiàn)一種室溫超導(dǎo)體邁出的歷史性一步，后續(xù)成果于2015年6月問世。它們已經(jīng)在超導(dǎo)研究領(lǐng)域激起了一波興奮的浪潮。

一種在室溫下工作的超導(dǎo)體將使日常發(fā)電和傳輸變得更為高效，同時可以大幅提升當前對于超導(dǎo)體的使用，例如用于醫(yī)學(xué)成像儀器的巨大磁體。

在《自然》雜志網(wǎng)站同時發(fā)表的一篇新聞與觀點文章中，美國華盛頓哥倫比亞特區(qū)海軍研究實驗室Igor Mazin將這項關(guān)于硫化氫的發(fā)現(xiàn)描述為“超導(dǎo)體的圣杯”。達拉斯市得克薩斯大學(xué)物理學(xué)家Fan Zhang對此表示贊同，認為這一發(fā)現(xiàn)是“歷史性的”并且其影響將“極為深遠”。

這項研究由德國美因茨市馬普學(xué)會化學(xué)研究所Mikhail Eremets、Alexander Drozdov和同事共同完成。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當他們將硫化氫樣品置于極高的壓力下——約150萬個大氣壓(150 GPa)，并冷卻至203 K以下，這些樣品便會顯示出超導(dǎo)電性的經(jīng)典標志：零電阻和一個被稱為邁斯納效應(yīng)的現(xiàn)象。當一個超導(dǎo)材料被放置在一個外部磁場中同時材料內(nèi)部并沒有磁場便發(fā)生了邁斯納效應(yīng)，這一點與普通材料不同。

奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)Christoph Heil表示，其他科學(xué)家對這一發(fā)現(xiàn)極為感興趣，因為它并沒有使用一些特殊材料便實現(xiàn)了這一壯舉。這些特殊材料包括含有銅的化合物，名為銅氧化物，迄今為止它保持著最高超導(dǎo)溫度的紀錄——常壓下133 K(-140 ℃)、高壓下164 K(-109 ℃)。Heil說，加壓的硫化氫似乎是一個“傳統(tǒng)”的超導(dǎo)體，即在材料晶格中的振動驅(qū)動電子形成“庫珀對”，從而能夠在晶體中移動而沒有遭遇電阻。

在2015年4月的一份計算報告中，法國巴黎第六大學(xué)Matteo Calandra及其同事發(fā)現(xiàn)，美因茨的硫化氫研究成果能夠用一個基于晶格振動的低溫超導(dǎo)性傳統(tǒng)理論的修改版本加以解釋。這不免讓人感到驚訝，因為科學(xué)家曾推斷，超過幾十開氏度溫度下的超導(dǎo)性需要一些并不具有傳統(tǒng)超導(dǎo)性的特殊材料。

然而對于其他人而言，這樣的理論分析是多余的，直到由Eremets和同事取得的這一成果被其他獨立研究團隊的試驗所證實。一些科學(xué)家已經(jīng)在朝著這一目標努力，包括日本大阪大學(xué)的Katsuya Shimizu及同事，他們已經(jīng)觀察到加壓后硫化氫的電阻消失，但還沒有發(fā)現(xiàn)邁斯納效應(yīng)。與此同時，有4個研究團隊——3個來自中國1個來自美國——表示他們已經(jīng)證實了電或磁效應(yīng)。

如果Eremets及其同事是對的，那么其他氫化物或許也將成為高溫超導(dǎo)的優(yōu)質(zhì)候選者。例如，已經(jīng)有研究人員在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上發(fā)表理論文章，提出取代了硫的由鉑、鉀、硒或碲與兩個氫原子構(gòu)成的化合物。

超導(dǎo)是指導(dǎo)電材料在溫度接近絕對零度的時候，物體分子熱運動下材料的電阻趨近于0的性質(zhì)。超導(dǎo)體是指能進行超導(dǎo)傳輸?shù)膶?dǎo)電材料。零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個重要特性。使超導(dǎo)體電阻為零的溫度，叫超導(dǎo)臨界溫度。

第一朵花或水中盛開科學(xué)家認為一種1.25億年前水生植物代表被子植物開端

在查爾斯?達爾文描述的所有地球生命中，讓他永遠感到困惑的便是開花植物，并將其爆發(fā)性演化稱為一個“難解之謎”。如今，對化石標本進行的一項新分析有望闡明這些所謂的被子植物到底是從哪里起家的。這個令人驚訝的答案便是淡水。

植物學(xué)家長期以來一直認為被子植物——大約在距今1.6億年前開始統(tǒng)治陸地景觀——出現(xiàn)于旱地，而且是由當時存在的陸生植物進化而來的。支持這一假說的是1999年發(fā)現(xiàn)的名為互葉梅屬的且位于被子植物系譜圖基部的一種小型陸生灌木。

美國耶魯大學(xué)進化生物學(xué)家Michael Donoghue表示：“大家的共識是開花植物起源于陸地，隨后向水中遷徙?！?/p>

然而布盧明頓市印第安納大學(xué)古植物學(xué)家David Dilcher卻對上述共識產(chǎn)生了懷疑。

在對名為Montsechia vidalii的一種古植物的1 000多塊化石進行了緊張的分析后，Dilcher和一個研究團隊斷定，這種1.25億年前的水生植物是狐尾草(一種現(xiàn)代被子植物)的近親。這種化石與狐尾草之間的聯(lián)系以及來自其他古代水生植物的證據(jù)表明早期——也許就是其開端——被子植物曾在淡水湖泊與池塘中茁壯成長。

研究人員在2015年8月17日出版的美國《國家科學(xué)院院刊》上報告了這一研究成果。

自從150年前在西班牙的巖石礦床中被發(fā)現(xiàn)以來，植物學(xué)家在最終把Montsechia vidalii確定為一種開花植物之前，曾將其分類為一種馬尾草、一種針葉樹、一種熱帶常青樹以及一種地錢。

為了更好地了解這些化石，Dilcher與同事用6年的時間煞費苦心地溶解了包裹在Montsechia vidalii周圍的石灰?guī)r，從而揭示其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

古植物Montsechia vidalii化石(圖片來源：David Dilcher)

Dilcher指出，這一化石物種與現(xiàn)今的狐尾草似乎擁有許多類似的特征。例如，分析表明它們都是在水下授粉。一旦被釋放，它們的花粉便會下沉并生長出一些管子，其中一根最終會連接到雌株結(jié)種子結(jié)構(gòu)的一個孔洞中，而該結(jié)構(gòu)恰好是發(fā)生授精和種子及果實形成的地方。

Dilcher表示，Montsechia vidalii與狐尾草的這種親緣關(guān)系非常有趣，因為在20世紀90年代，后者被廣泛認為處于開花植物系譜圖的基部。后來，分子研究讓它與睡蓮——被子植物根基的另一競爭者——向互葉梅屬放棄了它們的頭銜。Dilcher認為，是時候使用新的形態(tài)學(xué)和分子數(shù)據(jù)重新對關(guān)于互葉梅屬的假設(shè)進行評估了。

基于對Montsechia vidalii的分析，Dilcher想知道被子植物是否最早出現(xiàn)在淡水中。

有兩件事尤其促使他這樣想。Dilcher指出，如果與Montsechia vidalii的緊密聯(lián)系確實存在，則狐尾草要比之前的預(yù)想古老1 000萬年，從而將其置于同被子植物起源的年代更近的時間段中。此外，其他古代水生被子植物也像Montsechia vidalii一樣獨立出現(xiàn)。例如睡蓮最早在距今1.25億年前出現(xiàn)在葡萄牙。并且就像Dilcher及其同事在1998年描述的那樣，另一種“最早的花”的競爭者——同樣是一種水生被子植物——于1.25億年前出現(xiàn)在中國。

并未參與該項研究的蓋恩斯維爾市佛羅里達大學(xué)植物生物學(xué)家Pamela Soltis表示，Dilcher最近的工作“表明水生被子植物在同一時間出現(xiàn)在地球的不同地區(qū)，并且在被子植物進化的早期適應(yīng)了淡水環(huán)境”。

Soltis對被子植物起源于淡水表示了懷疑，但她說自己更愿意保持開放的心態(tài)。她說，找到更多水生開花植物化石并將這些化石置于系譜圖中“將告訴我們第一批被子植物到底是水生還是陸生的”。

被子植物又名綠色開花植物，在分類學(xué)上常稱為被子植物門。它們是植物界最高級的一類，是地球上最完善、適應(yīng)能力最強、出現(xiàn)最晚的植物，自新生代以來，它們在地球上占著絕對優(yōu)勢?，F(xiàn)知被子植物共1萬多屬，20多萬種，占植物界的一半。被子植物能有如此眾多的種類，有極其廣泛的適應(yīng)性，這和它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、完善化分不開的，特別是繁殖器官的結(jié)構(gòu)和生殖過程的特點，提供了它適應(yīng)、抵御各種環(huán)境的內(nèi)在條件，使它在生存競爭、自然選擇的矛盾斗爭過程中，不斷產(chǎn)生新的變異、新的物種。

揮別冥王星 飛赴柯伊伯帶美宇航局敲定“新視野”號新目標

就在2019年新年的那一天，美國宇航局(NASA)的“新視野”號探測器將“俯沖轟炸”一顆名為2014 MU69的冰凍天體。繼冥王星之后，它將成為這架探測器拜訪的第二顆天體。

NASA于2015年8月28日向外界公布了它的選擇。比較實際的考慮支配了最終的決定：2014 MU69在其他的候選天體中脫穎而出，這是因為“新視野”號探測器到達那里所需的燃料最少。

“新視野”號的控制人員將在2015年10月的晚些時候點燃探測器的引擎，從而將其送上飛往2014 MU69的旅途。此次的軌道調(diào)整將用光“新視野”號探測器所剩35 kg燃料中的12 kg。

當“新視野”號探測器抵達2014 MU69后，它將在距離小行星表面不超過12 000 km的軌道上飛行。這一高度大概與其在7月14日歷史性地飛越冥王星時的高度相似。

項目組成員之一、科羅拉多州博爾德市西南研究所行星科學(xué)家John Spencer表示：“我們想與目標更近一些，但我們不知道能不能做到?！碧綔y器距離天體表面的高度取決于任務(wù)控制團隊能夠多快地旋轉(zhuǎn)照相機進行拍攝，同時避免生成模糊的圖像。

項目科學(xué)家是在利用哈勃空間望遠鏡為“新視野”號探測器搜索冥王星之后的可能目的地時發(fā)現(xiàn)2014 MU69的。這顆天體屬于柯伊伯帶(KBOs，在海王星之外圍繞太陽運行的冰凍天體)的一批“冷經(jīng)典”天體。

冷經(jīng)典KBOs被認為是來自太陽系早期原始物質(zhì)的剩余物。與在一個被“野蠻”拉伸了的軌道上搖擺的冥王星不同，它們的軌跡似乎因為太陽系外圍的巨行星的存在而相對平靜。

迄今為止，人們對于2014 MU69幾乎一無所知，除了它的大小——直徑約為45 km。

Spencer表示，在與2014 MU69相遇的前后，“新視野”號探測器將能夠從遠處拍攝約12顆KBOs其他天體的圖像。這并不足以讓科學(xué)家看清這些天體表面的細節(jié)，卻能夠讓研究人員發(fā)現(xiàn)這里是否存在任何雙星KBOs，即兩顆天體圍繞一個共同的重心運轉(zhuǎn)，就像冥王星及其最大衛(wèi)星卡戎那樣。同時這些圖像還能夠幫助科學(xué)家對KBOs的一般亮度展開一次普查。

除了2014 MU69，與“新視野”號探測器最近的KBOs天體的距離約為1 500萬km，這相當于日地距離的1/10。

“這是一個很大的距離?！盨pencer說，“但即便是用探測器上裝載的小型望遠鏡，我們也能夠獲得比哈勃空間望遠鏡具有更高分辨率的圖像。”

“新視野”號探測器于2006年1月17日發(fā)射升空，主要目的是對冥王星、冥衛(wèi)一等柯伊伯帶天體進行考察。該探測器將成為人類有史以來最快速的人造飛行物體，它飛越月亮繞地球軌道不到9 h，到達木星引力區(qū)只用了13個月?！靶乱曇啊碧柼綔y器現(xiàn)在正以每小時約3.1萬英里(4.99萬km)的速度前進。它于美國東部時間2015年7月14日近距離飛過冥王星，成為首個探測這顆遙遠矮行星的人類探測器。

“新視野”號探測器(圖片來源：NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker)

美宇航局宣布發(fā)現(xiàn)迄今最像地球的系外行星

美國航天局于2015年7月23日在音頻新聞發(fā)布會上宣布，天文學(xué)家通過開普勒太空望遠鏡確認在宜居帶發(fā)現(xiàn)第一顆與地球大小相似、圍繞類似太陽的恒星運行的太陽系外行星。

開普勒-452b(圖片來源：SETI Institute/Danielle Futselaar)

這顆被命名為開普勒-452b的行星比地球大60%，公轉(zhuǎn)周期為385天，只比地球公轉(zhuǎn)周期長5%。其繞轉(zhuǎn)的恒星也與太陽相似，“年齡”為60億歲，比太陽大15億年，它與太陽的溫度類似，質(zhì)量比太陽大4%，直徑比太陽大10%，比太陽明亮20%。

新發(fā)現(xiàn)的開普勒-452b在距離地球1 400光年的天鵝座，位于宜居帶中。宜居帶溫度條件適宜，理論上其表面可能有適宜生命存在的液態(tài)水。盡管目前尚不能確認開普勒-452b是否為固態(tài)行星，也不能確認其是否有水或者空氣，但這顆行星無疑是與地球最相近的一顆系外行星。

在當天公布的開普勒太空望遠鏡的新發(fā)現(xiàn)中，共包括12顆在宜居帶圍繞各自恒星運行、直徑介于地球直徑1～2倍之間的系外行星。其中，第一個被確定存在的是開普勒-452b。在這些行星繞轉(zhuǎn)的恒星中，有9顆與太陽的大小和溫度相近。

美國航天局當天在聲明中說，這12顆宜居帶小行星的發(fā)現(xiàn)，是人類在尋找“另一地球”道路上里程碑式的事件。

開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)的與地球體積近似、位于宜居帶中的行星并不只有開普勒-452b。2014年，天文學(xué)家曾借助開普勒望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一顆和地球體積近似、位于宜居帶中的行星開普勒-186f。不過，由于它繞轉(zhuǎn)的是一顆紅矮星而非太陽那樣的恒星，天文學(xué)家說它只是地球的“堂兄弟”，而非“孿生兄弟”。

23日，美國航天局還公布了開普勒望遠鏡發(fā)現(xiàn)的521顆“疑似”系外行星，使人類發(fā)現(xiàn)的這一類別的行星數(shù)量達到了4 696顆。迄今，人類已找到的系外行星總數(shù)已超過1 900顆，其中開普勒望遠鏡確認的就有1 030顆。

耗資6億美元的開普勒太空望遠鏡于2009年3月發(fā)射升空，是世界上首個專門用于搜尋太陽系外類地行星的航天器。2013年，開普勒望遠鏡曾因反應(yīng)輪故障而被宣布報廢，但在科學(xué)家的努力下，2014年5月得以“復(fù)活”。

科學(xué)家培育出“減排水稻”可減少甲烷排放并生產(chǎn)更多稻米

一種新的轉(zhuǎn)基因(GM)水稻或許能夠顯著減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對地球氣候產(chǎn)生的影響。這種新作物攜帶了來自大麥的脫氧核糖核酸(DNA)，其釋放的甲烷——一種強大的溫室氣體——僅相當于常規(guī)水稻的1%，并能夠生產(chǎn)更多的稻米。

從工業(yè)革命以來，甲烷已經(jīng)導(dǎo)致了約20%的全球變暖。由人類活動造成的主要甲烷來源是農(nóng)業(yè)，多來自于牲畜的腸道與糞便，還有便是水稻。

為什么是水稻呢？因為這種農(nóng)作物大部分生長在淹水土壤中，這里缺少氧氣，是生產(chǎn)甲烷的微生物的理想的“家”。稻田排放的80%～90%的甲烷是由生長在植物根部的微生物產(chǎn)生的；其中一些氣體溶解于水，但大部分甲烷與水一道被植物的根吸收，隨后傳送到莖和葉，并最終逃逸到大氣中。

如今已經(jīng)有一種方法能夠顯著減少稻田排放的甲烷——暫時排干農(nóng)田并向土壤中加氧，從而消滅產(chǎn)生甲烷的微生物。此舉同時還有另一個好處：中國農(nóng)民已經(jīng)在給他們的稻田排水，因為這能夠提高產(chǎn)量；而在美國加利福尼亞和其他地方，排水則有助于涵養(yǎng)水源。但是這種類型的水管理實施起來并不容易，特別是在那些稻田排水不均衡或是雨水充沛的地方。并且一旦發(fā)生錯誤，將對稻田造成損害。Searchinger說：“如果能夠改變一粒種子則要簡單得多。”

因此人們一直渴望出現(xiàn)一種新的水稻。2002年，科學(xué)家注意到，水稻生成的谷物越多，釋放的甲烷就越少。這是因為碳都被鎖在了米粒的淀粉之中，而無法供給土壤中的微生物。

水稻和其他植物通常都會通過根系釋放富含碳的糖以及其他化合物，從而為土壤生態(tài)系統(tǒng)作出貢獻。這些營養(yǎng)物質(zhì)有利于能夠釋放甲烷的微生物的生長。此外，微生物還能夠利用根系腐爛后釋放的碳。

這種新水稻是由烏普薩拉市瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)植物生物化學(xué)家Chuanxin Sun率領(lǐng)的研究團隊培育出的，而其中發(fā)揮主要功效的則是大麥DNA。

2003年，Sun與同事發(fā)現(xiàn)一種轉(zhuǎn)錄因子，它能夠開啟合成淀粉的基因。研究人員添加了另一段DNA序列，稱為啟動子，從而確保淀粉主要被生產(chǎn)于植物的種子當中。隨后他們將這個聯(lián)合體嵌入一個主要類型的水稻——粳稻。

結(jié)果顯示，就像預(yù)期的那樣，GM稻種的淀粉含量更高，大約占其干重的86.9%，相比之下，傳統(tǒng)水稻僅占76.7%。研究人員日前在《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告了這一研究成果。

稻田會釋放出大量甲烷(圖片來源：Feng Wang)

至于甲烷，基因測試表明，與傳統(tǒng)水稻相比，生存在GM水稻根系中的生成甲烷微生物的數(shù)量要少得多。對溫室氣體以及小塊試驗田進行的測量證實，基于不同的季節(jié)，GM植物釋放的甲烷從0.3%到10%不等。

這種改良的農(nóng)作物還能夠促進糧食安全。一項對稻米產(chǎn)量的測量顯示，米粒的干重從每株植物的16 g暴漲到GM水稻的24 g，這是一個巨大的增長。

Sun說：“我被深深地打動了?！钡推渌麑W(xué)者強調(diào)，還需要進行更多的研究以便確定這種趨勢在現(xiàn)實的田間試驗中是否能夠繼續(xù)保持。Linquist表示：“我看過很多在控制情境中有希望的東西，在實地中卻不靈了?！?/p>

“就像在冥王星上看到了麥當勞”海底2 400 m下采集到微生物

如果你想要找到一些奇怪的尚未被發(fā)現(xiàn)的生物體，海底2 000 m以下的沉積層應(yīng)該是一個不錯的選擇。那里的熱量和壓力都非常大，而食物則供不應(yīng)求。研究人員如今在這一深度獲得了首批微生物樣本，然而它們卻出乎意料的普通。這些細胞與生活在陸地上的一個不太苛刻的棲息地——森林中的土壤——的微生物非常類似。

從炙熱的溫泉到南極冰下的湖泊，微生物往往能夠在一些非常艱難的環(huán)境中生存。然而在海底的下面多深的地方依然能夠有微生物生存卻一直沒有答案。研究人員曾經(jīng)從海底下方1 900多米深處采集過細胞，同時它們也曾在海底4 000 m深處探測到生命存在的化學(xué)跡象。

為了尋找其他被深埋的微生物，一個國際研究團隊在遠離日本東北海岸的沉積層中向下鉆探了2 400多米。這項研究的聯(lián)合作者、德國不來梅大學(xué)生物地球化學(xué)家Kai-Uwe Hinrichs介紹說，大約2 300萬年前，這片海域曾是包含濕地與瀉湖的沿海環(huán)境，有點類似于今日美國佛羅里達州的一部分。然而隨著陸地位置的改變，該地區(qū)逐漸下沉并最終被沉積層覆蓋。如今，這個深層含有豐富的煤炭資源。

研究人員采取了多個防范措施以免有其他微生物污染他們的樣本。在鉆探船上，他們用一部X射線CT掃描儀仔細檢查了沉積巖心，并挑選了最堅實的部分。研究人員隨后對巖心的中間部分進行了分析。

在實驗室中，科學(xué)家對巖心中的微生物以及可能污染樣本的微生物進行了基因測序。隨后他們又利用一種統(tǒng)計方法糾正了當闖入者存在時的測量值。

研究人員日前在《科學(xué)》雜志上報告說，他們的分析表明，少量的微生物來自于最深的沉積層——距離海底2 466 m。1 cm3的深海沉積層中含有10到1萬個微生物細胞。Hinrichs說，相比之下，你家后院相同大小的泥土中大約有幾十億個微生物。他說，在這樣的深度，“生命依然存在，但只是很少的生命”。

當研究人員在40 ℃培育這些微生物并將其投入少量煤塵中后，他們檢測到代謝活動的跡象，這意味著來自如此深度的微生物以煤炭為食并且會釋放甲烷。

這項研究的共同作者、日本橫須賀海洋地球科學(xué)與技術(shù)機構(gòu)地球微生物學(xué)家Fumio Inagaki認為，這項研究表明“微生物能夠在距離海底2.5 km的地方存活”。

地球上最重要的過程之一便是碳循環(huán)，即碳原子穿梭于生物與非生物的環(huán)境之間，而人類通過燃燒化石燃料、向大氣中釋放大量二氧化碳而扭曲了碳循環(huán)。Inagaki表示，微生物以煤炭為食并釋放甲烷表明它們同時扮演了“碳循環(huán)中的一個重要生態(tài)角色”。

研究表明，遠離海底的微生物組并不同于那些生活在淺層的微生物。但令研究人員感到吃驚的是，深海微生物更類似于那些生活在森林土壤中的微生物。

“這真是一項有價值的研究”，因為它提供了關(guān)于這些微生物的如此之多的數(shù)據(jù)。并未參與該項研究的美國特拉華大學(xué)微生物學(xué)家Jennifer Biddle指出。她說，你曾以為來自這樣一種奇異環(huán)境中的微生物一定非常不同，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)它和人們熟悉的微生物是如此類似。“就像你到了冥王星卻看到了麥當勞?！?/p>

生活在海底2 000 m以下的微生物(圖片來源：Hiroyuki Imachi)

科學(xué)家發(fā)布“菲萊”著陸器科學(xué)收獲改變對彗星認知 或許成其絕唱

歐空局(ESA)的“菲萊”號彗星著陸器在2015年7月9日之后就再也沒有與地球打過招呼，而科學(xué)家們或許永遠也無法再次聽到它的聲音。

然而“菲萊”在2014年11月冬眠之前的3天采集并發(fā)回地球的7份數(shù)據(jù)分析報告，卻揭示了它所處的這顆彗星的更多令人困惑的信息，而后者正旋轉(zhuǎn)著向太陽飛去。一些科學(xué)家表示，這些發(fā)現(xiàn)意味著彗星并非像研究人員推測的那樣是一個來自太陽系黎明時期的一成不變的時間膠囊。

英國米爾頓凱恩斯開放大學(xué)物理化學(xué)家、著陸器托勒密儀器負責人Geraint Morgan表示：“似乎是我們知道得越多，才發(fā)現(xiàn)我們知道得很少?！彼f：“彗星可能比我們想象的要復(fù)雜得多。”

根據(jù)2015年7月30日發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上的相關(guān)論文，其中一個未解之謎是彗星67P/ Churyumov Gerasimenko的表面要比科學(xué)家之前的預(yù)想硬得多。

當“菲萊”在2014年11月12日于彗星表面著陸時，它竟然被彈了起來，在掠過一個隕石坑的邊緣后，又再次被彈了起來，直至停止不動。

通過測量“菲萊”的腿部在撞擊彗星表面時的壓縮過程，及其嘗試刺入彗星表面未果，科學(xué)家推斷這顆彗星具有一個牢固而堅硬的外殼。

科隆市德國宇航中心著陸器項目主管Stephan Ulamec認為，這一發(fā)現(xiàn)將有助于改變今后的著陸器設(shè)計。在此次任務(wù)之前，一些人擔心著陸器會陷入幾米厚的柔軟塵埃中。他說：“將來會考慮一套新的機制，能夠應(yīng)付非常堅硬的材質(zhì)。”

發(fā)表在這一期《科學(xué)》雜志上的初步分析結(jié)果還顯示，“菲萊”收集到的彗星表面塵埃中共存在16種化合物。其中，除了乙醛、甲胺等在其他彗星上發(fā)現(xiàn)過的有機化合物外，還有4種有機化合物首次在彗星上發(fā)現(xiàn)，它們分別為乙酰胺、異氰酸甲酯、丙醛和丙酮。

許多科學(xué)家認為，糖、氨基酸、肽、核苷酸等復(fù)雜分子是生命形成的基石，而地球上的這些分子

[][]很可能來自彗星?！胺迫R”攜帶的彗星取樣與成分實驗(COSAC)研究小組負責人、德國慕尼黑馬普學(xué)會太陽系研究所的Fred Goesmann表示，彗星上是否存在這些“生命基石”眼下尚不清楚，但最新發(fā)現(xiàn)的多種化合物中，許多化合物可參與重要生化反應(yīng)，生成可合成糖等“生命基石”的關(guān)鍵分子。

本次發(fā)現(xiàn)的16種化合物中有水、一氧化碳和甲烷，卻不包括二氧化碳和氨。二氧化碳是彗星冰的主要成分之一，氨則是含氮化合物的原材料。Goesmann說，研究人員本以為彗星表面塵埃中肯定會存在這兩種分子，卻沒有發(fā)現(xiàn)，原因可能是在“菲萊”著陸的地區(qū)，二氧化碳和氨早已蒸發(fā)。

“菲萊”在開展大約60 h科學(xué)實驗后，因電量不足進入休眠。實驗期間，“菲萊”攜帶的COSAC相關(guān)設(shè)備收集到了彗星表面的塵埃并傳回相關(guān)數(shù)據(jù)。

“菲萊”2004年3月隨母船“羅塞塔”升空，2014年11月12日成功登陸目標彗星67P/Churyumov Gerasimenko。由于著陸點處于陰影中，“菲萊”于11月15日因電力不足進入休眠。隨著彗星接近太陽，受到光照逐漸增多的“菲萊”再次蘇醒，并于2015年6月13日起多次向地球傳回數(shù)據(jù)，但聯(lián)系時有時無，并不規(guī)律。7月9日后，“菲萊”突然沉默，不再傳回任何數(shù)據(jù)。

“菲萊”是首個在彗星上軟著陸的人造探測器。登陸彗星67P/ Churyumov Gerasimenko是ESA“羅塞塔”彗星探測項目的一部分?？茖W(xué)家希望借此進一步了解形成于太陽系誕生初期的彗星，探究太陽系和人類的起源。

(2015年9月17日收稿)

(編輯：沈美芳)

Countless small steps in science

GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2015.05.009