白蚁丘是未来气候调节建筑的灵感来源

白蚁丘是未来气候调节建筑的灵感来源在非洲、澳大利亚和南美洲都发现了建丘白蚁的物种。一些土丘是复杂建筑的惊人例子，高达26英尺（8米），直径达98英尺（30米）。它们坚硬的结构意味着它们往往比居住在其中的白蚁群活得更长。现在，研究人员仔细观察了纳米比亚Macrotermesmichaelseni白蚁建造的土丘，这些土丘容纳了超过一百万只白蚁个体。他们对"出口复合体"特别感兴趣，这是一个密集的、格子状的隧道网络，在土丘周围捕风，在内部形成湍流，控制内部气候。在建造他们的土丘时，M.michaelseni必须考虑内部和外部因素，使能量、物质和信息能够双向流动。在土丘朝北的一面的出口复合体主要出现在土丘生长的雨季。在那个时候，它是土丘和外部环境之间的唯一开口。人们认为，这个建筑群有利于蒸发多余的水分，同时保持足够的通风。但研究人员希望更好地了解它的工作原理。他们使用一个3D打印的出口综合体模型碎片进行实验，并驱动二氧化碳和空气的振荡混合物通过它。研究人员使用传感器跟踪空气，发现出口隧道与吹在土丘上的风相互作用，增强了通风。气流在30赫兹和40赫兹之间的振荡频率下最大，10赫兹和20赫兹之间适中，50赫兹和120赫兹之间的频率最小。他们的结论是，由出口复合体产生的湍流使白蚁丘的风力通风成为可能。该研究的共同作者RupertSoar说："当给建筑物通风时，你想保持内部产生的温度和湿度的微妙平衡，而不妨碍陈旧空气向外和新鲜空气向内流动。大多数HVAC[供暖、通风和空调]系统都在努力解决这个问题。在这里，我们有一个结构化的界面，允许呼吸气体的交换，只是由一侧和另一侧的浓度差异驱动。内部的条件因此得到了维持。"研究人员预见，在人类建筑中复制白蚁的隧道结构可能是一种半被动地调节气候的方式。该研究的主要作者DavidAndréen说："我们想象未来的建筑墙体，用粉末床打印机等新兴技术制造，将包含类似于出口综合体的网络。这些将使空气的移动成为可能，通过嵌入的传感器和执行器，只需要极少量的能量。"研究人员意识到，可能需要一些时间才能将这些昆虫制造的房屋的复杂结构纳入建筑中，但他们仍然保持乐观。Soar说："只有当我们能够设计出像自然界中那样复杂的结构时，建筑规模的3D打印才有可能。我们正处于向自然界一样的建筑过渡的边缘：第一次有可能设计出真正有生命的、会呼吸的建筑。"这项研究发表在《材料前沿》（FrontiersinMaterials）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362257.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362257.htm

研究人员观察到白蚁相互协调工作以建造巨型巢穴的方式

研究人员观察到白蚁相互协调工作以建造巨型巢穴的方式最近的研究发现，白蚁是通过感知和响应湿度水平而不是使用信息素来建造它们复杂的巢穴的，这揭示了白蚁建造复杂结构的一种简单而有效的机制。自然环境中的白蚁巢穴（澳大利亚新南威尔士州的一个白蚁丘）。图片来源：AndreaPerna由卢卡国际高级研究学院（IMTSchoolforAdvancedStudiesLucca）复杂系统教授安德烈娅-佩尔纳（AndreaPerna）负责协调的一项新研究发表在《电子生命》（eLife）杂志上，现已查明白蚁完成这种非凡任务的独特机制。白蚁已基本完成拱形结构的建造。红灯是3D扫描仪用来量化施工进度的光束。图片来源：GiulioFacchini在对Coptotermesgestroi白蚁（原产于南亚，现已扩散到美国东海岸）进行实验室实验时，研究人员使用湿粘土建造了具有不同高度和形状的人工结构的小台子。然后，他们从一个较大的白蚁群中收集了小群白蚁，并通过视频跟踪白蚁群中所有白蚁的活动，同时描述三维结构的变化，量化它们对这些结构的建筑行为。通过这种方法，可以对各种假设进行检验，从而发现白蚁筑巢时所使用的协调机制。白蚁（Coptotermesgestroi）在实验场自发地建造了几根柱子。图片来源：GiulioFacchini比较观察和实验除了白蚁之外，蚂蚁是能够建造大型复杂建筑的另一大昆虫类群，以蚂蚁为例，人们认为，蚂蚁在建筑材料中浸渍了一种信息素，这种化学物质能够吸引其他蚂蚁来到建筑工地，并"告诉"它们在哪里建造。这样，一只工蚁的活动就会引发其他蚂蚁的活动，这是一个自我强化的过程。如果白蚁也像蚂蚁一样依靠信息素来指导它们的建筑活动，那么它们就不应该表现出偏好把建筑材料颗粒堆放在任何特定的位置，因为在实验人员准备的人工舞台上没有任何信息素。但事实并非如此：虽然场内到处都在收集颗粒，但沉积物都集中在已有建筑的顶部。也许他们可以评估地面上的小柱子和异质物的高度，这样，他们就会在已有结构的顶部不断添加建筑材料。但事实并非如此：事实上，白蚁在高低支柱上堆积建筑材料的概率是相同的。一小群Coptotermesgestroi白蚁在实验人员放置的人工支柱顶部添加粘土颗粒。图片来源：GiulioFacchini另一个假设是，白蚁可能能够感知建筑基质的曲率，因为之前的一些建模显示，在曲率最高的位置不断添加颗粒足以产生非常复杂的结构，类似于某些物种的白蚁巢穴。这项研究的第一作者、法国巴黎国家科学研究中心复合材料与系统研究所研究员朱利奥-法奇尼（GiulioFacchini）说："在我们的模拟中，我们观察到，表面的小异质具有比周围平坦基质更高的曲率，因此它们会膨胀形成支柱，支柱的尖端反过来又会吸引建筑材料进一步沉积并继续生长，直到它们分裂或与另一个支柱合并，以此类推；利用这一简单规则可以形成非常复杂的结构。"事实上，当白蚁面对实验中提供的人工刺激时，它们总是喜欢在曲率最大的地方建造，在柱子的顶端添加颗粒（与柱子的高度无关）；当提供一个小的墙壁刺激时，它们最常在墙壁的两个角落添加颗粒，也就是曲率达到最大的两个点。了解白蚁的感知能力问题是：白蚁怎么能如此可靠地感知到它们正在建造的建筑物的弧度？研究人员发现，这可能与水分蒸发和湿度有关。佩尔纳解释说："白蚁对湿度浓度非常敏感：与大多数其他昆虫不同，白蚁的外骨骼很薄，皮肤也很柔软，这意味着即使长时间暴露在低于70%的湿度水平下，也会对它们造成致命伤害。它们能够感知这些湿度梯度，并通过行为对其做出反应，这并不太令人惊讶。"但如何证明这一点呢？"我们找到了一种被《eLife》杂志的一位匿名审稿人称为'非常巧妙的低技术解决方案'的解决方案：我们准备了与白蚁相同的实验场地，但这次用碳酸氢钠盐溶液浸渍粘土。当盐溶液中的水分蒸发时，会留下微小的盐晶体，这些晶体的生长标志着蒸发量最大的区域：这些区域就是柱子的顶端和墙壁的角落：这正是白蚁选择进行建筑活动的区域！"Facchini解释道。佩尔纳评论说："真正让我们感到惊讶的是，我们发现白蚁用如此简单的方法解决了一个非常复杂的问题。在我们的实验中，巢穴的复杂性仅仅产生于一个简单的机制：白蚁只需要根据当地的湿度添加颗粒材料，但它们添加的颗粒材料反过来又会改变所有的蒸发和湿度模式，诱使其他白蚁在不同的位置建造巢穴，以此类推，直到产生非常复杂的结构"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427113.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427113.htm

新型玻璃膜可将温度降低7.2°C 显著减少建筑能源消耗

新型玻璃膜可将温度降低7.2°C显著减少建筑能源消耗在炎热的天气里，家中高达87%的热量是通过窗户散发的。阳光中的紫外线很容易穿过玻璃，使房间升温，从而增加了您需要打开空调的可能性，或者通过拉上窗帘或拉下百叶窗来放弃任何光线（同样，也放弃了美景）。不过，圣母大学的研究人员已经开发出一种窗户涂层，可以阻挡产生热量的紫外线和红外线，同时允许可见光进入，从而降低室温和制冷能耗。透明涂层在减少产生热量的紫外线和红外线的同时，还能提供完整的视野圣母大学MÖNSTER实验室（分子/纳米级传输和能源研究实验室）负责人罗腾飞说："就像偏振太阳镜一样，我们的涂层可以降低入射光的强度，但与太阳镜不同的是，我们的涂层即使在不同角度倾斜时也能保持清晰和有效。"2022年，罗和他的同事利用平面多层（PML）光子结构制造了一种玻璃涂层。这些堆叠的超薄层具有独特的折射率，可以根据光的波长选择性地透射或反射光线。他们将二氧化硅、氧化铝和氧化钛堆叠在玻璃基底上，再在上面覆盖一层薄薄的硅聚合物（PDMS），以反射热辐射（即受热表面向各个方向发射的电磁辐射），从而产生了一种透明涂层，他们说这种涂层的性能优于市场上的其他减热涂层。研究人员决心改进他们之前的工作。由于窗户通常是垂直安装的，一天中直射到窗户上的阳光会随着太阳的移动而变化。现有的窗户涂层往往针对以90度角进入的光线进行优化，因此它们阻挡光线的能力取决于所谓的太阳入射角。中午是一天中最热的时候，太阳光以斜角射入窗户，这意味着大多数涂层的阻挡效果较差。研究人员没有采用试错法来解决这个问题，而是使用了量子计算辅助机器学习模型。具体来说，他们使用了主动学习和量子退火，前者是机器学习的一个子集，其中学习算法可以交互式地询问用户以标注数据，后者则利用量子物理学来寻找最优或接近最优的元素组合。量子辅助主动学习方法使研究人员能够优化PML结构的配置，并为他们带来了绝对的优势，罗告诉《新图集》。"它可以用来解决非常复杂的优化和设计问题，"他说。"这项工作中的复杂优化问题很难用传统算法来解决。"研究人员利用以前使用过的元件，制造出了一种透明涂层，可以在很大的入射角度范围内选择性地透射和反射光线。然后，他们对其进行了测试。镀膜窗户和普通玻璃窗户被垂直放置在相同的室外试验室中。研究人员测量了每个室的白天温度。他们还将玻璃窗水平放置，面向天空，模拟机动车的天窗进行测试。与普通玻璃相比，镀膜玻璃表现出更优越的性能，在各种入射角度下都能将温度降低41.7°F至45°F（5.4°C7.2°C）。"阳光与窗户之间的角度一直在变化，"罗说。"无论太阳在天空中的位置如何，我们的涂层都能保持功能性和效率。"为了估算使用光子结构作为窗户的制冷节能效果，研究人员使用EnergyPlus软件模拟了不同城市标准办公室的能耗。结果表明，美国所有城市每年可节约高达97.5兆焦耳/平方米。这种节能效果在世界各地的城市都得到了体现，包括热带气候地区的城市。上图：地图显示美国使用窗户涂层后估计每年可节省的制冷能源。下图：全球16个选定城市的年制冷能耗估算。研究人员预计，他们的新型窗户涂层将有多种用途，包括商业、住宅建筑和汽车。"我认为它对汽车车窗特别有用，"罗告诉《新地图集》。"它可以用作天窗/月窗玻璃。它甚至可以用于挡风玻璃，你必须保持挡风玻璃的透明，但它会泄露大量的空间加热紫外线和红外（红外线）阳光。"研究人员仍需确定窗口涂层的可扩展性。"这还不得而知，"罗说。"我不能说它是否......更便宜，但随着我们努力扩大规模，它们可能会很便宜。这种涂层可以使用工业规模的涂层工艺制造。涂层中的材料都是非常普通的材料（没有外来材料）。"这项研究发表在《细胞报告物理科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426287.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426287.htm

【美CFTC主席：正在寻求研究和激励措施，以解决比特币的能源消耗问题】

【美CFTC主席：正在寻求研究和激励措施，以解决比特币的能源消耗问题】6月9日消息，在《华盛顿邮报》周三举办的"EvolutionofMoney"活动中，美国商品期货交易委员会（CFTC）主席RostinBenham表示，正在寻求研究和激励措施，以解决比特币开采中的能源使用问题。他说，就当前加密货币]用例与采矿能源消耗之间的关系而言，我认为现在存在相当大的错位；我们需要消除这种错位。Benham认为，需要解决错位问题，无论是通过技术转变（比如转向权益证明机制），或者其他方式。他说，一方面，我们需要行业转型和改变，让他们了解能源消耗这件事很关键，其次，消费者也需要了解其中的利害关系，以便通过经济激励措施让他们远离能源消耗更多的行为。

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱线粒体是细胞的"动力室"，在生物体的能量生产中发挥着关键作用，并参与各种代谢和信号过程。来自波恩大学医院和弗莱堡大学的研究人员现在已经对线粒体内的蛋白质组织有了系统的了解。线粒体的蛋白质图谱为进一步探索这些细胞动力源的功能奠定了重要基础，并对疾病的理解产生了影响。这项新研究最近发表在著名的《自然》杂志上。线粒体是细胞的重要组成部分，被一层双膜所包围，将它们与细胞的其他部分分开。它们产生维持这些活动所需的大部分能量。除了能量生产，线粒体在新陈代谢和信号传递中发挥着关键作用，作为炎症过程和程序性细胞死亡的表面。从线粒体进入门移除被捕蛋白质的质量控制机制的模型。资料来源：Schulte等人，2023年《自然》杂志线粒体的缺陷导致了许多疾病，尤其是神经系统的疾病。因此，对线粒体过程的分子理解对基础医学研究具有最重要的意义。细胞中的分子工作者通常是蛋白质。线粒体可以包含大约1000个或更多不同的蛋白质。为了执行功能，这些分子中的几个经常一起工作，形成一个蛋白质机器，也称为蛋白质复合物。蛋白质还在分子过程的执行和调节中相互作用。然而，人们对线粒体蛋白质在这种复合体中的组织结构知之甚少。英国广播公司的托马斯-贝克尔教授和法比安-登-布拉夫博士的研究小组与弗莱堡大学的贝恩德-法克勒教授、乌韦-舒尔特博士和尼古拉斯-普凡纳教授的研究小组一起，创建了一个蛋白质复合物中蛋白质组织的高分辨率图像，称为MitCOM。这涉及一种被称为复合体分析的特殊方法，以前所未有的分辨率记录单个蛋白质的指纹。MitCOM揭示了来自面包酵母的90%以上的线粒体蛋白在蛋白质复合物中的组织。这使得新的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质复合体的鉴定成为可能--这对进一步的研究非常重要。UKB的研究人员与合作研究中心1218"线粒体对细胞功能的调节"项目合作，展示了这一数据集如何被用来阐明新的过程。线粒体从细胞的液体部分（称为细胞膜）输入99%的蛋白质。在这个过程中，一种被称为TOM复合体的机制使这些蛋白质通过膜被吸收到线粒体中。然而，当蛋白质在运输过程中被卡住时，它们是如何从TOM复合体中移除的，这一点在很大程度上还不清楚。为了阐明这一点，Becker教授和denBrave博士领导的团队使用了MitCOM数据集的信息。结果表明，非输入的蛋白质被专门标记为细胞降解。博士生ArushiGupta的研究进一步揭示了这些被标记的蛋白质随后被定向降解的途径。了解这些过程很重要，因为蛋白质输入的缺陷可能导致细胞损伤和神经系统疾病。"我们研究中的例子证明了MitCOM数据集在阐明新机制和途径方面的巨大潜力。因此，这个蛋白质地图代表了进一步研究的重要信息来源，它将帮助我们了解细胞动力源的功能和起源，"UKB生物化学和分子生物学研究所所长贝克尔教授说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348957.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348957.htm

革命性三维快照揭示光合作用背后的“秘密机器”

革命性三维快照揭示光合作用背后的“秘密机器”图片显示的是植物RNA聚合酶PEP的高分辨率三维模型，它在光合作用中发挥着核心作用。图片来源：PaulaFavorettiVitaldoPrado和JohannesPauly/MPI-NAT,UMG没有光合作用，就没有空气可呼吸--光合作用是地球上所有生命的基础。这一复杂的过程使植物能够利用太阳光能将二氧化碳和水转化为化学能和氧气。这一转化过程在叶绿体中进行，叶绿体是光合作用的核心。叶绿体是在进化过程中形成的，当时今天植物细胞的祖先吸收了一种光合蓝藻。随着时间的推移，这种细菌越来越依赖于它的"宿主细胞"，但仍保留了一些重要的功能，如光合作用和细菌基因组的一部分。因此，叶绿体仍然拥有自己的DNA，其中包含"光合作用机器"关键蛋白质的蓝图。从PEP到能源马克斯-普朗克多学科科学研究所（MPI）研究组组长、哥廷根大学医学中心教授、哥廷根"多尺度生物成像"（MBExC）英才集群成员豪克-希伦（HaukeHillen）教授博士解释说："一种独特的分子复制机器，即名为PEP的RNA聚合酶，从叶绿体的遗传物质中读取遗传指令。希伦强调说，它对于激活光合作用所需的基因至关重要。没有正常运作的PEP，植物就不能进行光合作用，就会变成白色而不是绿色。"不仅复制过程复杂，复制机器本身也很复杂：它由一个多亚基核心复合体（其蛋白质部分在叶绿体基因组中编码）和至少12个相关蛋白质（称为PAPs）组成。植物细胞的核基因组为这些蛋白提供了蓝图。汉诺威莱布尼茨大学植物学研究所教授ThomasPfannschmidt博士说："到目前为止，我们已经能够从结构和生物化学角度描述叶绿体复制机的一些单独部分，但我们还缺乏对其整体结构和单个PAPs功能的精确了解。"3D详细快照通过密切合作，豪克-希伦（HaukeHillen）和托马斯-普范施密特（ThomasPfannschmidt）领导的研究人员现在首次成功地以3.5埃（比毫米小3500万倍）的分辨率对19个亚基的PEP复合物进行了三维可视化。"我们从植物研究的典型模式植物--白芥子中分离出了完整的PEP，"Pfannschmidt团队的成员、现发表在《分子细胞》（MolecularCell）杂志上的这项研究的第一作者之一弗雷德里克-阿伦斯（FrederikAhrens）介绍说。随后，科学家们利用冷冻电子显微镜创建了由19个部分组成的PEP复合物的详细三维模型。为此，研究人员对样本进行了超高速速冻。然后，研究人员从多个角度对复制机进行了数千次拍摄，直至原子级别，并通过复杂的计算机计算将它们组合成一个整体图像。"结构快照显示，PEP核心与其他RNA聚合酶（如细菌或高等细胞的细胞核）中的核心相似。然而，它包含叶绿体特有的特征，这些特征介导了与PAPs的相互作用。后者只有在植物中才能发现，而且它们的结构非常独特，"国际植物研究所博士生、MBExC赫莎-斯波纳学院成员、该研究的第一作者PaulaFavorettiVitaldoPrado解释说。科学家们已经假定，PAPs在读取光合作用基因的过程中发挥着各自的功能。"我们可以看到，这些蛋白质以一种特殊的方式排列在RNA聚合酶核心周围。根据它们的结构，PAPs很可能以各种方式与核心复合体相互作用，并参与基因读取过程，"Hillen补充说。了解光合作用的演变研究小组还利用数据库寻找进化线索。他们希望找出在其他植物中观察到的复制机结构是否相似。Pfannschmidt说："我们的研究结果表明，PEP复合物的结构在所有陆生植物中都是相同的。关于叶绿体DNA复制过程的新发现有助于我们更好地了解光合作用机器生物发生的基本机制。这些发现对未来的生物技术应用也很有价值。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422939.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422939.htm