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撰文 | 王爍 茴香 油麥菜

責編 | 攸淇

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魚鰭背后的秘密：強度和韌性如何兼得？

圖片來源：pixabay

魚鰭內(nèi)不含肌肉組織，但是卻異常靈活。魚類通過控制魚鰭，可以輕易的實現(xiàn)加速、體態(tài)變化，而且在保證一定強度的同時，又擁有非常好的韌性。這一特性對于工程上研究柔性器械有非常高的參考意義。8月11日發(fā)表在《科學-機器人學》雜志的文章稱

，研究人員已經(jīng)揭示了魚鰭背后的工程秘密。

他們發(fā)現(xiàn)魚鰭是由

20-30根堅硬的線條

組成，但是每根鰭條可以像手指一樣單獨操縱，這些硬質(zhì)鰭條又包裹在柔軟的膠質(zhì)之中，然后達成強度和韌性的完美平衡。這樣使得魚鰭有雙重能力，它可以很容易的變形來改變體態(tài)，但是在推水的時候又可以保持剛度，保證推水的力度。這些特性對于裝甲、飛行器的設(shè)計有極高的參考價值。

文章鏈接：

http://dx.doi.org/10.1126/scirobotics.abf9710

科學家首次獲得二維狀態(tài) “超固體”

超固體雖然叫 “固體”，可是它卻一點都不堅硬。超固體是一種矛盾相，這種狀態(tài)下的原子會排列成有規(guī)則的晶體，但是同時可以像超流體一樣無摩擦地流動。你可以想象一個冰做成的管子放到水里的感覺。此前這種物質(zhì)狀態(tài)一直僅存在于理論之中，直到2019年，才在實驗室內(nèi)實現(xiàn)了超固體狀態(tài)，但是當時只有一維狀態(tài)。

8月19日在《自然》雜志發(fā)布的文章稱，他們

通過超冷原子體系首次把超固體拓展到了二維狀態(tài)。

研究人員本想利用氦

（He）

原子來做這項研究，因為隨著壓力的變化，氦原子狀態(tài)非常容易進入超流體態(tài)，但是最后沒有成功。后來研究人員又將實驗對象換成

鏑（Dy）原子

，因為它在現(xiàn)有元素中磁性最強，在磁相互作用下，原子能夠自發(fā)地組織成液滴，并按照一種特定的模式進行排列。研究人員最終用它成功創(chuàng)造出3排原子組成的二維超固體。二維超固體的發(fā)現(xiàn)極大拓寬了物理學家的研究視角，也給物理學家進一步研究這種奇異物質(zhì)狀態(tài)提供了機會。

圖片和文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/d41586-021-02191-5

壁虎仿生機器人，能在垂直平面安全著陸

熱帶雨林中的動物為了躲避天敵和捕食，常常需要緊急跳躍并降落在垂直的平面上。延時攝像機記錄了亞洲扁尾壁虎的著陸過程，它們不擅于滑翔，當進行緊急跳躍或短距離俯沖時，頭朝下接觸到垂直平面時的速度能達到6.0±0.9米/秒。如果是一輛汽車以這種速度撞上樹干那一定是異常慘烈的事故，但是扁尾壁虎卻 “毫發(fā)無損”。機器人與生物學交叉領(lǐng)域的研究人員近期在《自然通訊生物學》上發(fā)表的一項科學研究表明，壁虎在跳躍時利用柔性的大尾巴調(diào)整姿勢，然后在前肢接觸到垂直平面時，

尾巴和后肢已準備好支起頭部和軀干向后傾斜103±34°保障軟著陸。

研究人員據(jù)此建立了一個

動態(tài)的數(shù)學模型

，指出尾巴在落地時有防墜反應(yīng)

（FAR）

，并通過測量一個具有由前足接觸觸發(fā)的主動尾反射的柔性機器人在著陸時的腳部力量來驗證這一模型。實驗表明，帶有主動尾巴反射的機器人可以穩(wěn)定成功著陸在垂直平面，并且在一定區(qū)間內(nèi)尾巴越長，腳部需要輸出的力量就越低。

視頻和文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s42003-021-02378-6

在你做夢的時候，大腦正忙著 “清理垃圾”

圖片來源：小編自己

為什么動物會做夢？做夢的時候大腦在忙些什么？近期發(fā)表在《細胞報告》上的研究對這一問題做了解答。研究人員通過雙光子顯微鏡，在非麻醉狀態(tài)下直接觀察了小鼠在清醒和睡眠狀態(tài)下

大腦毛細血管

（腦細胞和血液之間交換營養(yǎng)和廢物的地方）

中紅細胞的流動情況。

他們發(fā)現(xiàn)，在多個大腦皮層區(qū)域，

平均毛細血管腦血流量在快速眼動睡眠期間

（也就是夢境活躍期）

大量增加

，而在主動清醒和非快速眼動睡眠期間則沒有差異，而腦血流量對于維持能量供應(yīng)和清除神經(jīng)元活動產(chǎn)生的 “垃圾”——代謝副產(chǎn)物至關(guān)重要。在分子水平上，這一機制主要由腺苷

A2a

受體負責，如果敲除小鼠的A2a基因，睡夢期間的腦血流量不會明顯增加，清理 “廢料” 的能力也就明顯下降。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109558

熬夜會 “傷心”，尤其是女孩子

圖片來源：pixabay

房顫一般隨著年齡的增長，發(fā)病率顯著提高，然而，在現(xiàn)在年輕人中，房顫的發(fā)病率也明顯提高。除了遺傳因素外，以及我們常說的戒煙、限制飲酒外，

還有哪些方式可以預防房顫，改善心臟健康？

近期在《歐洲心臟雜志》發(fā)表的一篇論文中，研究人員分析了283657名參與者平均時長達10.4年的數(shù)據(jù)，探索了熬夜對房顫的影響。研究發(fā)現(xiàn)，

經(jīng)常熬夜的人房顫和冠心病的發(fā)生風險顯著提高。

尤其是

經(jīng)常熬夜的女性和缺乏鍛煉的人

，發(fā)病風險相比其他人更高。這一研究意味著熬夜會 “傷心”，減少熬夜、增強體育鍛煉可以改善心臟健康。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03779-7

做運動選白天還是夜晚？生物鐘或起決定作用

圖片來源：pixabay

通過運動可以達到強身健體或者減肥增肌的目的。如果在每天運動時間有限或者不變的情況下，如何實現(xiàn)運動表現(xiàn)最優(yōu)呢？近日，魏茨曼科學研究所 Gad Asher 團隊在《美國科學院院報》發(fā)表新論文，利用小鼠模型系統(tǒng)地研究了

生物鐘和運動能力之間的聯(lián)系

。

研究者發(fā)現(xiàn)，小鼠日間運動耐力的差異是由生物鐘決定的，并依賴于兩種生物鐘蛋白

PERIODs

和

BMAL1

。這兩種蛋白以一種時間依賴的方式，通過食物消耗和肝糖原儲存的差異改變運動能力。不僅如此，

可能晚間運動比日間運動，運動表現(xiàn)會更優(yōu)。

這一研究也許意味著，合理飲食，晚間運動，也許效果更佳。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1073/pnas.2101115118.