新發現40個基因與人類智力有關；大腦可檢測他人的潛在疾病 | 每周科技播報

撰文 | 黃華、蔣春暉、惠家明、馮梟

責編 | 葉水送

No. 1 智力是天生的？科學家發現40個新基因與智力有關

智力是目前被研究最多的人類性狀之一，基因研究在這一領域佔據著重要地位。但以前只有少量與智力有關基因被鑒定出來。近日，Nature Genetics雜誌發文稱，來自荷蘭的Danielle Posthuma教授及其團隊發現了52個與智力有關的基因，其中40個屬於全新的發現，這些基因大多在腦組織中表達。在本次研究中，研究人員利用全基因組關聯分析（GWAS）方法，分析了78000多個人（包括兒童和成人）與智力有關的遺傳數據（主要包括基因型和智力評分信息），鑒定、發現了大量與智力相關的新基因，這些基因涉及細胞發育的調控，並在突觸形成、軸突導向和神經元分化中起到重要作用。這一發現為智力相關的生物學機制研究提供了線索，可幫助研究人員將研究重點定位到具體的基因和通路上，更好地研究智力和大腦發育。

文章及圖片來自：New genetic roots for intelligence discovered

成年鬚鯨體重可達200噸，體長和一個籃球場差不多，無論從哪個角度審視，它都是這個星球上存在過的最大生物。人們不禁要問為什麼鬚鯨可以長這麼大？為了弄清這個問題，首先要確定它們何時開始變得這麼大。通過化石資料分析，科學家發現，450萬年前，原本最大體長只有10米的鬚鯨，開始轉變為現在我們看到的、體長達30米的巨型生物。而這個時間點恰好是第一次冰川期的開始。由於冰川的擴張，春夏兩季的地表徑流匯入了沿岸海洋，帶來了大量的營養物質、磷蝦等鯨類食用的小型動物得以爆髮式地繁殖，進而促進了鬚鯨的生長。冰川期導致鬚鯨的食物資源呈斑塊化分布，而鬚鯨巨大的體積可以保證它們一口吃下很多食物以及在不同食物斑塊間快速移動，從而提高取食效率。從此，鬚鯨變得越來越大，直到成為我們今天看到的如此壯觀的龐然大物。

文章來自：Why whales grew to such monster sizes；圖片來自：Are Your Smarter Than A Cetacean? - Julia de Guzman

人體免疫系統能夠有效對抗疾病，但也往往消耗大量的能量。避免疾病的能力應該成為我們的一項生存本能。近日，發表在《美國科學院院刊》上的一項新研究證明了這一點。來自瑞典Karolinska Institute的研究人員發現人類大腦在發現和避免疾病方面的能力，比早先認為的要強得多。視覺和氣味能夠讓人在疾病爆發之前就意識到疾病的存在，並激發機體的迴避行為，進而使得人們更傾向於與健康人進行社會交往，而不是潛在的病人，同時人體也可激活自身的免疫系統。該研究表明大腦善於捕捉分析與健康狀況有關的多種感官信號，即使信號很弱，這一發現也改變了科學界先前的認識。

文章及圖片來自：The brain detects disease in others even before it breaks out

對傳統的天然氣發電站來說，用於排放廢棄氣體煙囪是必不可少的裝備。然而，近期Science雜誌有篇報道稱，美國休斯頓新設立的天然氣發電站可實現二氧化碳零排放。該發電站從空氣中過濾出純氧用於與天然氣燃燒，所得的二氧化碳則並不會直接排放入大氣。部分的二氧化碳氣流會循環利用，幫助帶動渦輪裝置。另一部分的二氧化碳會被深藏入地下或充入油田中。

文章來自：Fossil power, guilt free；圖片來自：gizmag.com

猩猩的哺乳期非常長，多數猩猩直至8歲以後才會斷奶。在這漫長的哺乳期中，猩猩撫育幼兒的行為是否會有變化？近期，發表在Science Advances雜誌的一項研究對此有了新的解答。來自格里菲斯大學與哈佛大學等研究機構的學者，對猩猩牙齒進行了微量元素分析。牙齒對於靈長類而言猶如樹之年輪，可像磁帶一樣忠實記錄個體多年來的身體狀況。研究結果顯示，猩猩牙齒內的鋇元素含量在出生後第一年居高，其後半年內走低，如此高低分布在隨後幾年中周期性反覆出現。研究者認為，較高的鋇元素含量意味著猩猩幼崽主要以母乳為食，而較低的鋇元素含量意味著幼崽食譜中加入了更多固體食物。因此，猩猩漫長的哺乳期內存在周期性變化，母乳在食物結構中的地位會周期性上升和下降。

文章來自：Cyclical nursing patterns in wild orangutans；圖片來自：tehcute.com

No. 6 群體遺傳學可揭示現代人走出非洲的歷程

4萬多年前，現代人的祖先離開了他們先輩繁衍的非洲，踏上了探索全世界的偉大征程。他們穿過了高山平原，征服了江河湖海，在短短的數萬年間里，使自己的足跡遍布整個星球，建立起輝煌的人類文明。了解這一過程就是了解我們自己。在過去，研究者們使用化石以及其他考古學手段推測人類群體遷徙的時間、路徑和動力。近日，哈佛大學醫學院學者Lipson和Reich利用從西伯利亞阿爾泰山脈找到的人類化石，提取出基因組，結合群體遺傳學方法建立起一個人類基因組遺傳漂變模型。該模型可幫助研究者推斷人類群體分離的順序和時間，並且確定群體分離之後是否有重新融合，亦可作為驗證人類群體關係假說的跳板（springboard），有助於我們通過對基因的認識加深對人類文化、語言的了解。

文章及圖片來自：Population genetics: The deep roots of non-Africans

近日，美國伯克利勞倫斯國家實驗室的科研人員提出一種新的數學方法，這一方法可大幅度加速材料科學中激發態光譜相關的計算。計算機模擬這一類的計算使用的技術被稱為「時間依賴密度泛函理論」，但這一方法計算系統的吸收光譜需要很多計算資源和時間，使得它難以被用於計算大型系統。研究人員此次提出了一種新的數學模擬方法，新方法可直接計算系統的光譜，而不必像傳統方法一樣求解電子變化的特徵值問題。利用這一新方法，原來需要15小時的計算被降低到了2.5小時，與此同時科研人員還利用新的計算結果開發了更好的處理和凈化核材料的方法。

文章及圖片來源：A Fresh Math Perspective Opens New Possibilities for Computational Chemistry

近日，惠普公司研究人員正式推出他們新架構的計算機「the Machine」。這一新架構計算機被稱為「內存驅動計算」（memory driven computing），旨在加速海量數據的處理。「the-Machine」原型機有40個節點和160TB的內存，這些內存都是非易失性存儲器（NVM），即斷電後仍可以像磁碟一樣保存數據，但同時具有內存的帶寬和訪問速度。憑藉這一優勢，「the Machine」處理數據時不需要將數據反覆在磁碟和內存中傳輸，從而大幅度加速海量數據的處理。同時，「the Machine」使用了光互聯架構，使得跨節點數據交換更快，系統也可輕鬆擴展到更大的規模。惠普計劃在未來幾年推出新的相變隨機存取存儲器（PRAM）和憶阻器（memristors）作為其新的存儲架構，以進一步加速這一新架構機器的計算與處理速度。

文章及圖片來自：HPE Unveils New Prototype of Memory-Driven Computer

受哺乳動物視覺系統的啟發，近日密歇根大學研究人員構建了一個新的基於憶阻器（memristors）的計算機電路原型，這一原型可以以遠低於當今最先進系統的功耗，快速處理大量複雜的圖像數據。憶阻器是一種新型的電子設備，可根據施加到它們的電壓歷史來調整當前的電流，並且可同時存儲和處理數據。因此，憶阻器網路與生物神經網路類似，可同時執行許多操作而不必移動數據。神經科學研究發現，哺乳動物識別物體時只有少數的神經元被激活，這一結果啟發了研究人員使用「稀疏編碼」（sparse coding）技術，構建一個新的憶阻器網路，用於識別和處理複雜圖像數據。在灰度圖像模式中，這一新的憶阻器網路可重建著名繪畫、照片及其他測試圖像。

文章及圖片來自：Next-gen computing: Memristor chips that see patterns over pixels

製版編輯：葉水送丨

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