一滴水测出水中的17种污染物

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一滴水测出水中的17种污染物

饮用水安全与我们的健康息息相关，但已有的饮用水污染监测技术往往昂贵且使用不方便。据一项发表于《自然·化学生物学》的新研究，科学家基于核酸分子等设计了一个可编程的小型电子网络，并以此制造出了滴水可检的水质检测仪，能在几分钟内测出水是否可安全饮用。

该检测仪基于该研究团队在2020年发布的一种检测仪。该检测仪类似于生物传感器，能感知污染物输出荧光等数字信号。它能检测一滴水中的17种污染物，但不能检测其浓度。在新研究中，研究人员优化了一代的检测仪，添加了由DNA、RNA和蛋白质形成的模拟-数字转换器，利用DNA和RNA不同的结合方式，设计了12种不同的微型通路，使得二代检测仪能计算污染物的浓度。二代检测仪中有8个小试管，当污染物浓度超过一定阈值时，试管才会发光。发光的试管越多，也说明污染物浓度越高，水质污染越严重。由于其高效、简易且便宜，该技术或有望在家庭中得到普遍使用。

用AI控制核聚变反应

核聚变需要在极高的温度下进行，此时参与聚变的氢过热成等离子态。没有任何材料可以容纳这样高温的等离子体，于是研究人员设计出托卡马克装置，用强大的磁场将等离子体悬浮在装置内部，迫使其保持形状并阻止其接触反应堆壁。近日，发表于《自然》的一项研究中，Deepmind公司和瑞士洛桑联邦理工学院的科学家合作，利用AI精准控制托卡马克装置内部的磁场。

研究团队用一个大型神经网络每秒对90种等离子体的形状和位置完成一万次训练，从而不断对磁场变化如何塑造等离子体进行长程预测，并相应地调整托卡马克装置19块电磁铁的电压。然后用这个神经网络来训练一个小的系统，学习执行第一个网络所推荐的最佳决策。最终，这个AI系统成功地在托卡马克上产生和控制了一系列不同形状的等离子体。研究人员表示，他们的成果代表了托卡马克反馈控制的显著进步。

适当锻炼能增强老年人记忆

锻炼会影响我们的身心健康。已有研究表明运动可改善小鼠记忆力，但在人类身上，运动与记忆的联系却非常复杂。其中，受年龄影响最大的记忆系统是情景记忆：这指的是个体亲身经历的、发生在一定时间和地点的事件的记忆，它会随着人类年龄增长而衰退。昨日，一项发表于《通讯医学》的研究表明，坚持规律锻炼能够防止情景记忆力的衰退。

科学家整理了1279项相关研究，发现其中只有36项符合特定研究标准。研究者汇总并转换处理这些数据后发现，有氧运动的确可以改善情景记忆。并且与69岁到85岁的人相比，55岁到68岁的人在锻炼后记忆力有更大的改善。此外，研究提出，每周锻炼三次，持续至少四个月，这或许是情景记忆能力得到改善的最低限度。但论文中也提出，目前的分析无法回答运动影响记忆力的具体机制。

壁虎能断尾自救的原因

包括壁虎在内，很多种蜥蜴在遇到危险时，都能快速断尾求生。此前的研究发现蜥蜴的尾巴包含多个断面，这些断面通过类似于插座和插头的方式形成连接。在一项发表于《科学》的新研究中，科学家在多尺度上模拟并解析了蜥蜴尾巴连接的方式和蜥蜴断尾的过程。

研究人员通过显微镜观察了几种蜥蜴尾巴断面的情况，发现每个断裂平面上都布满了高度致密的蘑菇状微柱，而每个微柱顶部还分布着大量的微孔。这种结构使得蜥蜴的尾巴在安全状况下，能牢固连接，微孔间的缝隙又使得蜥蜴的尾巴能灵活运动。在遇到危险时，蜥蜴会将尾巴轻微侧向扭曲，断裂平面就会有裂纹，此时用力尾巴就能断裂。如果蜥蜴笔直发力，尾巴并不会断开。这项研究或能促进再生医学和仿生学的发展。

用超表面制造出可变焦镜头

超表面是用纳米结构来操纵光线的平面。目前大多数包含超表面的系统都是静态的，这意味着其光学功能在制造后是锁定的，然而许多相机、激光雷达等的光学系统需要有变焦能力。近日，发表于《光学快报》的一项研究中，研究人员制造出一种超表面镜头，在施加小电压时，其压电薄膜变形，改变两个超表面镜头的距离，从而实现了变焦。

研究人员将超表面悬挂在由压电材料锆钛酸铅制成的薄膜环上，施加电压时薄膜会移动超表面。研究人员又在后方放置了第二个超表面，两个超表面的间距通过薄膜控制，从而整体构成了一个微机电系统。在施加23伏电压时，薄膜将超表面移动7.2微米，产生约250微米的焦距变化。研究人员表示，这种新型镜头非常紧凑和轻便，可以用于便携式医疗诊断仪器、基于无人机的3D绘图和其他微型化成像设备。

厨房海绵比培养皿更适合多种细菌生长

有的细菌更容易在多样化的群落中生长，而有的细菌则倾向于独自生存。然而在工业生产中，往往需要将多种细菌放在同一个空间里共同培养，如何让不同习性的细菌共存成为了一个重要的问题。近日，发表于《自然·化学生物学》的一项研究指出，厨房里的海绵比实验室的培养皿更适合多种细菌群落共同生长。其原因并非只有厨房海绵中残留的食物，还有海绵本身独特的结构。

在这项研究中，研究者标记了约80种大肠杆菌菌株，追踪了它们在不同生存环境中的种群规模。研究发现，在最普通的家用厨房海绵中，存活下来的菌群多样性远高于各类培养皿：无论是在分为6个大区的培养皿，代表各菌群可以自由混合；还是划分出1536个小区的培养皿，代表各菌群可以维持独立，最终都只有一两个菌株存活下来。研究者提出，海绵的结构与自然土壤很像，可以同时满足不同菌群的生存需求。

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