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·天文學·
重磅！引力波又迎突破性發(fā)現(xiàn)，四團隊分別觀測到納赫茲引力波關(guān)鍵證據(jù)
圖片來源：CAS New Media Lab
愛因斯坦的廣義相對論曾預(yù)測，如果有質(zhì)量的物體發(fā)生劇烈的加速運動，如兩個黑洞或中子星的并合，會使時空本身產(chǎn)生“波紋”，這被稱為引力波。2015年，激光干涉引力波天文臺（LIGO）首次探測到了兩個黑洞并合產(chǎn)生的引力波，此后天文學家從數(shù)十起此類事件中捕獲了引力波。
理論預(yù)測，納赫茲引力波主要由超大質(zhì)量黑洞并合產(chǎn)生，但由于納赫茲引力波引起的時空改變非常微弱，周期長達數(shù)年，其探測非常困難。目前唯一已知的探測手段，就是利用大型射電望遠鏡長期觀測一批自轉(zhuǎn)極其穩(wěn)定的毫秒脈沖星。近日，中國脈沖星測時陣列（CPTA）、北美納赫茲引力波天文臺（NANOGrav）、歐洲脈沖星測時陣列（EPTA）和澳大利亞帕克斯脈沖星測時陣列（PPTA）利用各自的大型射電望遠鏡，分別探測到了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)。
如果一列引力波經(jīng)過了地球和脈沖星中間的區(qū)域，就會改變脈沖到達的時間。因此，如果利用大型射電望遠鏡長期測時觀測一批自轉(zhuǎn)極其穩(wěn)定的毫秒脈沖星，并發(fā)現(xiàn)多顆脈沖星同時發(fā)生某種規(guī)律性變化，就代表著探測到了引力波。四個研究團隊分別于《天文和天體物理學研究》（Research in Astronomy and Astrophysics）、《天文學與天體物理學雜志》（Astronomy & Astrophysics）和《天體物理雜志快報》（Astrophysical Journal Letters）（1, 2）獨立發(fā)表了相關(guān)觀測成果。據(jù)相關(guān)研究者介紹，目前四個研究團隊均發(fā)現(xiàn)了納赫茲引力波預(yù)期特征，但尚未達到“確鑿發(fā)現(xiàn)”的統(tǒng)計確定性，研究團隊也無法確定納赫茲波段引力波的主要物理來源。接下來，隨著觀測數(shù)據(jù)時間跨度增加，有望進一步明確該引力波的來源，從而幫助理解宇宙結(jié)構(gòu)的起源，洞察宇宙超大質(zhì)量黑洞的增長、演化和并合過程。（科技日報，科學大院，Nature news）
·基因編輯·
張鋒團隊發(fā)現(xiàn)真核生物中類似CRISPER的基因編輯系統(tǒng)
CRISPR-Cas最早發(fā)現(xiàn)于原核生物中。長久以來，科學家一直想知道類似的系統(tǒng)是否也存在于真核生物當中。今日，張鋒教授團隊在《自然》（Nature）發(fā)表的一項突破性研究顯示，他們在動物中發(fā)現(xiàn)了能對人類基因組進行編輯、類似于CRISPR的基因編輯系統(tǒng)。
研究團隊通過分子系譜的分析發(fā)現(xiàn)，微生物基因組中的轉(zhuǎn)座子OMEGA家族中的TnpB蛋白可能是CRISPR-Cas12內(nèi)切酶以及真核生物蛋白Fanzor的祖先，這使得他們懷疑也許Fanzor也具有基因編輯的能力。隨后，他們通過生化特性分析證實，F(xiàn)anzor蛋白是可切割DNA的核酸內(nèi)切酶。接著，通過低溫電子顯微鏡對真菌Spizellomyces punctatus中的Fanzor蛋白（SpuFz）的結(jié)構(gòu)解析證實，F(xiàn)anzor是存于真核生物、類似于OMEGA的系統(tǒng)。進一步分析時發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)anzor蛋白可對人類細胞基因組的特定位點進行靶向的插入與缺失編輯。此外，他們還發(fā)現(xiàn)真菌來源的Fanzor蛋白并沒有表現(xiàn)出“附帶活性”（collateral activity），因此Fanzor蛋白具有被開發(fā)為更具專一性、更有效率基因編輯器的潛力。通過進一步的優(yōu)化，F(xiàn)anzor有望成為較現(xiàn)有CRISPR/Cas系統(tǒng)更為精確、更易被遞送至人類細胞的基因編輯工具。（藥明康德）
·人類學·
打破固有印象，女性也是熟練的狩獵者
“男性打獵，女性采集”是長期以來對人類狩獵采集歷史的固有印象。而最新發(fā)表于《公共科學圖書館·綜合》（PLOS ONE）上的一項研究指出，在眾多狩獵-采集者社會中，女性也時常是狩獵者。
此前全新世（Holocene）的考古研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了婦女狩獵的證據(jù)。研究人員為調(diào)查近期歷史中女性參與狩獵的普遍性，整理了民族志學者所撰寫的文獻數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，在19世紀末至今來自不同大陸的人類狩獵-采集者群體的數(shù)據(jù)中，近80%社會中的婦女會參與狩獵；且87%有女性獵人的社會中，女性獵人是主動狩獵，而非因碰巧遇見獵物而狩獵。此外，研究團隊還調(diào)查分析了男性獵人和女性獵人的不同狩獵策略，并指出女性狩獵與照看孩子并不沖突。這些結(jié)果說明了女性在狩獵中的重要作用，并打破了男性是狩獵者、女性是采集者的固有印象。（Sciencenews）
·新技術(shù)·
利用人類心肌細胞 3D 打印心腔，可自主跳動超過100天
在2019年的一項研究中，科學家曾利用3D打印技術(shù)打印出一整顆心臟，但卻不具備跳動的能力。而在最新發(fā)布于預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv上的一篇研究中（未經(jīng)同行評審），研究者使用新技術(shù)打印出了能夠自行跳動的微型心室。
研究團隊用活的心肌細胞、膠原蛋白和透明質(zhì)酸的混合體作為3D打印的“墨水”。首先將“墨水”注入一種凝膠，以維持打印過程中心室的形狀，然后融化凝膠，只留下打印的結(jié)構(gòu)。研究者表示，利用該技術(shù)，他們能打印出14mm高、直徑8mm的氣球狀心室結(jié)構(gòu)（約比真實人類心室小6倍）。打印出的心室在一周后開始跳動，且100天后仍在跳動，并且可使用藥物使其跳動速度加快。盡管仍有許多挑戰(zhàn)，研究者希望最終能用這種技術(shù)打印出擁有4個心腔的可跳動心臟。（New Scientist）
·量子計算·
基于分數(shù)量子霍爾態(tài)的穩(wěn)定量子系統(tǒng)
圖片來源：Eric Anderson/University of Washington
穩(wěn)定的量子系統(tǒng)是構(gòu)建量子計算機的關(guān)鍵，但現(xiàn)有的量子系統(tǒng)很容易受到外部擾動?；诜謹?shù)量子霍爾態(tài)（FQAH）和任意子的系統(tǒng)能夠在小的局部擾動下保持穩(wěn)定，但是，如何構(gòu)建無需外加強磁場保持穩(wěn)定的FQAH是個難題。近日，在發(fā)表于《自然》（Nature）和《科學》（Science）的兩篇論文中，科學家找到了構(gòu)建FQAH，以進一步制造可容錯量子比特系統(tǒng)的方法。
科學家將兩片超薄半導(dǎo)體材料二碲化鉬（MoTe?）以特定的扭曲角度堆疊在一起，制造出了特殊的“蜂窩狀”晶格，讓電荷能夠在獨特的拓撲結(jié)構(gòu)中流動。雖然二碲化鉬沒有磁性，但當冷卻到接近絕對零度后，材料能自發(fā)出現(xiàn)磁性，并在無需外界強磁場的情況下產(chǎn)生FQAH。同時，電荷間的強相互作用使FQAH能夠穩(wěn)定存在。后續(xù)研究中，科學家希望在FQAH的基礎(chǔ)上引入非阿貝爾任意子，構(gòu)建能抵抗擾動的強大量子計算機系統(tǒng)。（University of Washington）
撰文：馬一瑗、冬鳶、二七
編輯：二七
封面圖來源：Aurore Simonnet for the NANOGrav Collaboration. This image is provided under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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