今日科技话题：嫦娥四号着陆器、巡视器、生物材料形态变化的“控制键”、首次解析硅藻的光合膜蛋白结构、“CRISPR工具箱”又一利器

手指轻轻触碰，叶子迅速闭合起来——含羞草的特性启发了科研人员。中国科学院深圳先进技术研究院一个科研团队近日称，他们从含羞草获得灵感，成功控制了传统生物材料的形态变化，这一发现有望拓展人工器官的材料来源。

这篇研究论文发表在近期的《Research》杂志上。《Research》是被国际权威期刊《Science》纳入合作计划的刊物之一，是中国科协与《Science》主办方——美国科学促进会合办的权威学术期刊。

论文通讯作者、中国科学院深圳先进技术研究院副研究员杜学敏告诉记者，从海带中提取的海藻酸钠可以形成一种柔软的水凝胶，其力学和生物特性都与人的软体组织类似。但是，这种水凝胶缺乏形态变化的能力，难以成为人工器官的材料。

含羞草给了科研人员灵感。杜学敏的科研团队发现，含羞草之所以会“害羞”，核心是植物细胞内部离子的调节作用。因此，他们花了9个月时间，在海藻酸钠制成的水凝胶上，设计出了类似含羞草的结构，并将水凝胶放在特制溶液中，通过调节溶液中钠离子和钙离子相互作用，成功控制了水凝胶“从螺旋状到反向螺旋状”的形态变化。

——新华网

近日，《科学》杂志发表了中科院植物所沈建仁和匡廷云团队的一篇论文，介绍了他们在世界上首次解析了硅藻的光合膜蛋白结构。这为研究硅藻的光能捕获、利用和光保护机制提供了重要的结构基础。

科学家发现，硅藻特有的捕光天线蛋白“岩藻黄素-叶绿素a/c蛋白复合体”（FCP）具有出色的蓝绿光捕获能力和极强的光保护能力，是硅藻能够在海洋中繁盛的重要原因之一。硅藻捕获蓝绿光，是为了适应深水下的弱光环境，这也使得硅藻细胞呈现红褐色。同时，FCP结合的岩藻黄素和硅甲藻黄素等色素参与形成了强大的光保护机制，有助于硅藻将过剩的光能转化为热量，以适应海水表面快速变化的光环境。

中科院植物所研究人员凭借样品纯化优势和制备高分辨率晶体的经验，获得了非常规则的硅藻FCP晶体，通过结构解析发现，叶绿素c是存在于硅藻和褐藻等杂色藻中的一类特殊叶绿素，其分子结构上没有其他叶绿素中常见的长疏水尾部，每个叶绿素c分子分别与2个叶绿素a分子成簇，并与其中1个叶绿素a分子紧密耦合；每个叶绿素簇内的叶绿素距离都在0.35纳米左右，可以使能量快速高效地传递。

——《科技日报》

英国《自然》杂志近日发表了一项遗传学最新研究：美国加州大学伯克利分校科学家报告了一种能调控人类基因组的新型酶CasX，其编辑功能与先前已描述的CRISPR-Cas系统都不相同，这为人类的“CRISPR工具箱”再添一员。

有“基因魔剪”之称的CRISPR于上个世纪90年代初被发现，并在出现7年后首次用于生化实验，此后迅速成为人类生物学、农业和微生物学等领域研究人员手中最流行的基因编辑工具。与其他基因工程工具相比，CRISPR拥有更精确、廉价，且相对易于使用、功能强大的优点。

而CRISPR-Cas系统在Cas核酸酶家族成员的帮助下进行基因组编辑，这些酶能切割DNA。Cas9与Cas12a为这项技术奠定了基础，但研究人员也在寻找其他的Cas酶。

此次，加州大学伯克利分校科学家詹妮弗·唐纳与同事，从地下水的微生物中分离得到了一种此类核酸酶，并将其命名为CasX。CasX的一大重要应用特点，在于其比Cas9或Cas12a都要小得多——不到1000个氨基酸。分析显示，CasX能同时修饰人类和大肠杆菌的基因组。

——《科技日报》

据美国每日科学网站近日报道，有史以来第一次，美国科学家研制出的一套新系统，借助语音合成器和人工智能，通过监控某人的大脑活动，将其想法直接转化成了可理解、可识别的语音。研究人员称，最新研究为那些言语能力有限或无法说话的人重新获得与外界沟通的能力奠定了基础，也有望为计算机直接与大脑通信开辟新途径。

几十年的研究表明，当人们说话（甚至想象说话）时，大脑中会出现明显的活动模式。当我们倾听某人说话或想象聆听时，大脑也会出现可识别的信号模式。专家们试图记录和解码这些模式，希望将人们的想法翻译成口头语言。

但实现这一壮举极具挑战性。以前科学家进行的脑部信号解码工作主要集中于构建一些用于分析频谱图（声音频率的视觉表示）的简单计算机模型，但这种方法不能产生任何类似于可理解的语音的东西。哥伦比亚大学莫蒂默·B.祖克曼心脑行为研究所的莫斯尕拉尼团队因此求诸声码器，这是一种计算机算法，可在接受人们说话的录音训练后合成语音。

——《科技日报》

美国一项新研究显示，成年女性的大脑会比同龄男性的大脑年轻大约3岁。这或许有助于解释为何老年女性常比老年男性思维更敏锐。

人类大脑的新陈代谢会随年龄增长而逐渐放缓，而这一衰老过程也可能存在性别差异。为探明其中究竟，美国华盛顿大学医学院研究人员扫描了121名女性和84名男性的大脑，以获取他们大脑的新陈代谢数据。这些人的年龄20岁至82岁不等。

在向计算机输入了男性的年龄和大脑代谢数据后，研究人员利用机器学习算法找到年龄与大脑代谢之间的关系，然后再输入女性大脑代谢数据，算出其对应的大脑年龄。结果显示，女性大脑年龄比实际年龄平均小3.8岁。

反向操作中，研究人员先利用女性数据让机器学习，再输入男性大脑代谢数据。结果显示，男性的大脑年龄比实际年龄平均大2.4岁。

——新华网