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·天文學(xué)·
重磅！引力波又迎突破性發(fā)現(xiàn)，四團(tuán)隊(duì)分別觀測(cè)到納赫茲引力波關(guān)鍵證據(jù)
圖片來(lái)源：CAS New Media Lab
愛因斯坦的廣義相對(duì)論曾預(yù)測(cè)，如果有質(zhì)量的物體發(fā)生劇烈的加速運(yùn)動(dòng)，如兩個(gè)黑洞或中子星的并合，會(huì)使時(shí)空本身產(chǎn)生“波紋”，這被稱為引力波。2015年，激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）首次探測(cè)到了兩個(gè)黑洞并合產(chǎn)生的引力波，此后天文學(xué)家從數(shù)十起此類事件中捕獲了引力波。
理論預(yù)測(cè)，納赫茲引力波主要由超大質(zhì)量黑洞并合產(chǎn)生，但由于納赫茲引力波引起的時(shí)空改變非常微弱，周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年，其探測(cè)非常困難。目前唯一已知的探測(cè)手段，就是利用大型射電望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)期觀測(cè)一批自轉(zhuǎn)極其穩(wěn)定的毫秒脈沖星。近日，中國(guó)脈沖星測(cè)時(shí)陣列（CPTA）、北美納赫茲引力波天文臺(tái)（NANOGrav）、歐洲脈沖星測(cè)時(shí)陣列（EPTA）和澳大利亞帕克斯脈沖星測(cè)時(shí)陣列（PPTA）利用各自的大型射電望遠(yuǎn)鏡，分別探測(cè)到了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)。
如果一列引力波經(jīng)過了地球和脈沖星中間的區(qū)域，就會(huì)改變脈沖到達(dá)的時(shí)間。因此，如果利用大型射電望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)期測(cè)時(shí)觀測(cè)一批自轉(zhuǎn)極其穩(wěn)定的毫秒脈沖星，并發(fā)現(xiàn)多顆脈沖星同時(shí)發(fā)生某種規(guī)律性變化，就代表著探測(cè)到了引力波。四個(gè)研究團(tuán)隊(duì)分別于《天文和天體物理學(xué)研究》（Research in Astronomy and Astrophysics）、《天文學(xué)與天體物理學(xué)雜志》（Astronomy & Astrophysics）和《天體物理雜志快報(bào)》（Astrophysical Journal Letters）（1, 2）獨(dú)立發(fā)表了相關(guān)觀測(cè)成果。據(jù)相關(guān)研究者介紹，目前四個(gè)研究團(tuán)隊(duì)均發(fā)現(xiàn)了納赫茲引力波預(yù)期特征，但尚未達(dá)到“確鑿發(fā)現(xiàn)”的統(tǒng)計(jì)確定性，研究團(tuán)隊(duì)也無(wú)法確定納赫茲波段引力波的主要物理來(lái)源。接下來(lái)，隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間跨度增加，有望進(jìn)一步明確該引力波的來(lái)源，從而幫助理解宇宙結(jié)構(gòu)的起源，洞察宇宙超大質(zhì)量黑洞的增長(zhǎng)、演化和并合過程。（科技日?qǐng)?bào)，科學(xué)大院，Nature news）
·基因編輯·
張鋒團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)真核生物中類似CRISPER的基因編輯系統(tǒng)
CRISPR-Cas最早發(fā)現(xiàn)于原核生物中。長(zhǎng)久以來(lái)，科學(xué)家一直想知道類似的系統(tǒng)是否也存在于真核生物當(dāng)中。今日，張鋒教授團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）發(fā)表的一項(xiàng)突破性研究顯示，他們?cè)趧?dòng)物中發(fā)現(xiàn)了能對(duì)人類基因組進(jìn)行編輯、類似于CRISPR的基因編輯系統(tǒng)。
研究團(tuán)隊(duì)通過分子系譜的分析發(fā)現(xiàn)，微生物基因組中的轉(zhuǎn)座子OMEGA家族中的TnpB蛋白可能是CRISPR-Cas12內(nèi)切酶以及真核生物蛋白Fanzor的祖先，這使得他們懷疑也許Fanzor也具有基因編輯的能力。隨后，他們通過生化特性分析證實(shí)，F(xiàn)anzor蛋白是可切割DNA的核酸內(nèi)切酶。接著，通過低溫電子顯微鏡對(duì)真菌Spizellomyces punctatus中的Fanzor蛋白（SpuFz）的結(jié)構(gòu)解析證實(shí)，F(xiàn)anzor是存于真核生物、類似于OMEGA的系統(tǒng)。進(jìn)一步分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)anzor蛋白可對(duì)人類細(xì)胞基因組的特定位點(diǎn)進(jìn)行靶向的插入與缺失編輯。此外，他們還發(fā)現(xiàn)真菌來(lái)源的Fanzor蛋白并沒有表現(xiàn)出“附帶活性”（collateral activity），因此Fanzor蛋白具有被開發(fā)為更具專一性、更有效率基因編輯器的潛力。通過進(jìn)一步的優(yōu)化，F(xiàn)anzor有望成為較現(xiàn)有CRISPR/Cas系統(tǒng)更為精確、更易被遞送至人類細(xì)胞的基因編輯工具。（藥明康德）
·人類學(xué)·
打破固有印象，女性也是熟練的狩獵者
“男性打獵，女性采集”是長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)人類狩獵采集歷史的固有印象。而最新發(fā)表于《公共科學(xué)圖書館·綜合》（PLOS ONE）上的一項(xiàng)研究指出，在眾多狩獵-采集者社會(huì)中，女性也時(shí)常是狩獵者。
此前全新世（Holocene）的考古研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了婦女狩獵的證據(jù)。研究人員為調(diào)查近期歷史中女性參與狩獵的普遍性，整理了民族志學(xué)者所撰寫的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，在19世紀(jì)末至今來(lái)自不同大陸的人類狩獵-采集者群體的數(shù)據(jù)中，近80%社會(huì)中的婦女會(huì)參與狩獵；且87%有女性獵人的社會(huì)中，女性獵人是主動(dòng)狩獵，而非因碰巧遇見獵物而狩獵。此外，研究團(tuán)隊(duì)還調(diào)查分析了男性獵人和女性獵人的不同狩獵策略，并指出女性狩獵與照看孩子并不沖突。這些結(jié)果說(shuō)明了女性在狩獵中的重要作用，并打破了男性是狩獵者、女性是采集者的固有印象。（Sciencenews）
·新技術(shù)·
利用人類心肌細(xì)胞 3D 打印心腔，可自主跳動(dòng)超過100天
在2019年的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家曾利用3D打印技術(shù)打印出一整顆心臟，但卻不具備跳動(dòng)的能力。而在最新發(fā)布于預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv上的一篇研究中（未經(jīng)同行評(píng)審），研究者使用新技術(shù)打印出了能夠自行跳動(dòng)的微型心室。
研究團(tuán)隊(duì)用活的心肌細(xì)胞、膠原蛋白和透明質(zhì)酸的混合體作為3D打印的“墨水”。首先將“墨水”注入一種凝膠，以維持打印過程中心室的形狀，然后融化凝膠，只留下打印的結(jié)構(gòu)。研究者表示，利用該技術(shù)，他們能打印出14mm高、直徑8mm的氣球狀心室結(jié)構(gòu)（約比真實(shí)人類心室小6倍）。打印出的心室在一周后開始跳動(dòng)，且100天后仍在跳動(dòng)，并且可使用藥物使其跳動(dòng)速度加快。盡管仍有許多挑戰(zhàn)，研究者希望最終能用這種技術(shù)打印出擁有4個(gè)心腔的可跳動(dòng)心臟。（New Scientist）
·量子計(jì)算·
基于分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)的穩(wěn)定量子系統(tǒng)
圖片來(lái)源：Eric Anderson/University of Washington
穩(wěn)定的量子系統(tǒng)是構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵，但現(xiàn)有的量子系統(tǒng)很容易受到外部擾動(dòng)?；诜?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)（FQAH）和任意子的系統(tǒng)能夠在小的局部擾動(dòng)下保持穩(wěn)定，但是，如何構(gòu)建無(wú)需外加強(qiáng)磁場(chǎng)保持穩(wěn)定的FQAH是個(gè)難題。近日，在發(fā)表于《自然》（Nature）和《科學(xué)》（Science）的兩篇論文中，科學(xué)家找到了構(gòu)建FQAH，以進(jìn)一步制造可容錯(cuò)量子比特系統(tǒng)的方法。
科學(xué)家將兩片超薄半導(dǎo)體材料二碲化鉬（MoTe?）以特定的扭曲角度堆疊在一起，制造出了特殊的“蜂窩狀”晶格，讓電荷能夠在獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中流動(dòng)。雖然二碲化鉬沒有磁性，但當(dāng)冷卻到接近絕對(duì)零度后，材料能自發(fā)出現(xiàn)磁性，并在無(wú)需外界強(qiáng)磁場(chǎng)的情況下產(chǎn)生FQAH。同時(shí)，電荷間的強(qiáng)相互作用使FQAH能夠穩(wěn)定存在。后續(xù)研究中，科學(xué)家希望在FQAH的基礎(chǔ)上引入非阿貝爾任意子，構(gòu)建能抵抗擾動(dòng)的強(qiáng)大量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（University of Washington）
撰文：馬一瑗、冬鳶、二七
編輯：二七
封面圖來(lái)源：Aurore Simonnet for the NANOGrav Collaboration. This image is provided under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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