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染色体、晶体和无人机

2019-11-23 09:52 性质:转载 作者:生物通 来源:生物通微公号
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来自伯克利实验室、加州大学戴维斯分校、加州大学圣克鲁斯分校和加州大学伯克利分校的一组遗传学家通过研究染色体中围绕着丝粒的独特调节部分,揭示了人类进化的...

来自伯克利实验室、加州大学戴维斯分校、加州大学圣克鲁斯分校和加州大学伯克利分校的一组遗传学家通过研究染色体中围绕着丝粒的独特调节部分,揭示了人类进化的新细节。

探索人类染色体未知区域的起源

来自伯克利实验室、加州大学戴维斯分校、加州大学圣克鲁斯分校和加州大学伯克利分校的一组遗传学家通过研究染色体中围绕着丝粒的独特调节部分,揭示了人类进化的新细节。

这些被称为着丝粒近端区域(centromere-proximal regions,CPRs)的DNA片段高度重复,大多数为非基因编码序列组成,这些序列在生殖细胞分裂过程中不受序列重组的影响。

假设这些受保护的基因组区域可能生成大单倍型(邻近的基因群和作为单个单元代代相传的序列),伯克利实验室研究员Sasha Langley和她的合作者利用现代人类基因组数据库来研究CPRs的变异。他们的结果发表在eLife杂志上,揭示了着丝粒单倍型——或称“cenhap”——确实存在。

与基因组的其他部分一样,cenhap也含有遗传物质,且包含功能基因,这些基因是我们的祖先与其他原始人物种杂交时引入的;然而,与其他古老的遗传序列相比,这些序列数量却惊人地庞大。

“有趣的是,尼安德特人的cenhap中的一个变种包含了许多独特的基因变异,它们塑造了我们的嗅觉,”Langley说。“在一些个体中,我们发现了一个更古老的cenhap,这个cenhap似乎来源于一个以前未知的早期人类亲属。”

作者得出的结论是,尽管现有的化石含有有限的完整DNA,cenhaps也可以为探索CPRs和早期人类历史的功能差异提供了一个很好的工具。

扭曲的晶体:科学家们创造出了螺旋状的新材料

只要简单地转动手指,你就能用一副牌摆出一个美丽的螺旋。同样地,伯克利实验室和加州大学伯克利分校的科学家们也创造了一种新的无机晶体,这种晶体是由原子级的薄片叠成,像纳米级的扑克牌一样螺旋形排列。

该研究发表在Nature杂志上,研究人员说,该材料令人惊讶的结构可能会产生独特的光学、电子和热特性,包括超导性。

这些螺旋晶体是由成堆的硫化锗层构成的,这种半导体材料和石墨烯一样,很容易形成只有几个原子厚的薄片。这种“纳米片”通常被称为“二维材料”。

在伯克利先进光源(Advanced Light Source)实验室进行了本研究的X射线分析,并在分子工厂(Molecular Foundry)实验室测量了晶体的扭转角。

“没人料到二维材料会以这种方式组合。就像一个惊喜礼物,” 伯克利实验室材料科学部的教员,加州大学伯克利分校材料科学与工程助理教授Jie Yao说。“我们相信,这将为材料研究带来巨大的机遇。”

无人机续航

伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究人员刚刚打破了热光电效率的另一个纪录,这一成就可能会产生能够为无人机提供数天动力的超轻发动机。

在过去的15年里,利用热光电转换技术将热量转化为电能的效率一直在23%停滞不前。热光电转换技术是一种超轻型替代能源,可以让无人机和其他无人驾驶飞行器连续运行数天。

最近,由通讯作者Eli Yablonovitch领导的研究小组发现,安装在光伏电池背面的高反射镜可以反射低能红外光子来重新加热热源,为产生高能光子和发电提供了第二次机会。这一突破性的发现——近期发表在 Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS)杂志上——使研究人员将热光电技术的效率提高到了前所未有的29%。

根据伯克利实验室材料科学部门资深教授Yablonovitch的说法,目前的研究是建立在他们2011年发表的结果基础上,他们发现从强内发光光子气体中提取光是提高太阳能电池效率的关键。

研究人员现在正致力于通过应用这些新的科学概念,向着50%的热光电效率努力。


参考文献:

Haplotypes spanning centromeric regions reveal persistence of large blocks of archaic DNA

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