9月9日外媒科學網站摘要：大腦如何覺得是咳嗽還是打噴嚏
9月9日（星期一）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
咳嗽還是打噴嚏？大腦如何決定反應
科學家們已經發現了引起打噴嚏或咳嗽反應的不同神經細胞。根據在老鼠身上的研究，鼻腔中的“打噴嚏神經元”將打噴嚏信號傳遞給大腦，而另一類神經元則發送咳嗽信號。
這一發現爲過敏和慢性咳嗽等疾病的治療提供了新的可能。該研究發表在《細胞》（Cell）雜誌上。
先前的研究通過對小鼠氣道中的神經元進行分類，發現這些神經元依靠表面的離子通道蛋白傳遞信號。
爲了找出導致打噴嚏的神經元，研究人員將小鼠暴露在不同的化合物中，每種化合物能激活特定類型的離子通道。
當一種名爲BAM 8-22的化合物讓小鼠打噴嚏時，研究人員發現它激活了名爲MrgprC11的離子通道，由此推測該通道攜帶的神經元可能引發打噴嚏反應。事實證明，當研究人員刪除這些神經元中的MrgprC11並注射流感病毒後，儘管小鼠患病，但它們沒有打噴嚏。
沒有打噴嚏的神經元並不影響小鼠的咳嗽反應。通過追蹤類似的路徑，研究人員發現氣管中的一組神經元會對咳嗽反應起作用，這些神經元釋放一種叫做生長抑素的信號化學物質。
研究人員現正試圖進一步弄清打噴嚏和咳嗽信號傳遞給大腦後的具體反應機制。初步推測，這些信號會傳遞到大腦的呼吸控制中心，並調整呼吸模式，從而產生咳嗽或打噴嚏的反應。
下一個挑戰是確定在人類大腦中是否也存在類似的神經元。初步證據顯示人類可能具有相同的神經元組，但還需要更多研究驗證。
《科學》網站（www.science.org）
“冰桶挑戰”揭示細菌如何預測季節變化
美國範德比爾特大學的研究人員發現，細菌能利用體內的生物鐘預測季節的變化。此項發現對於理解生物鐘在物種適應氣候變化中的作用具有重要意義。
在實驗中，研究人員將藍藻暴露於不同的人工白晝長度下，包括短日（晝短夜長）、春分日（晝夜平分）和長日（晝長夜短），爲期8天。隨後，他們將藍藻放入冰中兩小時，並監測存活率。
結果顯示，經過短日（8小時光照和16小時黑暗）處理的藍藻在冰凍挑戰中的存活率高達75%，是未經處理藍藻的三倍。
研究人員還通過移除藍藻體內的生物鐘基因發現，不論光照條件如何變化，藍藻的存活率保持一致。這表明光周期在細菌適應季節或氣候變化中起着關鍵作用。
研究結果表明，自然界中的細菌通過內部時鐘來測量每日光照的時長。當短日達到一定數量時，細菌就會像進入秋季一樣，“切換”到另一種生理狀態，準備應對即將到來的冬季挑戰。
這項發表在《科學》（Cell）雜誌上的研究首次揭示，細菌的光周期已經進化出預測季節變化的能力。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、保護少量土地可拯救大量獨特和瀕危物種
英國帝國理工學院的一項新研究顯示，僅需保護全球0.7%的陸地面積，就能幫助拯救全球三分之一的瀕危和獨特四足動物物種。
該研究發表在《自然通訊》（Nature Communications）上，指出如果將保護重點放在那些擁有豐富生物多樣性且棲息着進化獨特性高和全球瀕危物種的區域，便可在物種保護方面取得巨大成效。
然而，該研究確定的地區中，目前僅有20%受到了某種程度的保護，大多數地區依然面臨持續的人類活動壓力。
該研究確定了進化歷史悠久且面臨威脅的關鍵保護區，這些地區集中了具有進化獨特性（ED）和全球瀕危（GE）物種的分佈。
進化獨特性衡量一個物種在進化中的獨特地位，某些物種的進化過程漫長且沒有近親，而全球瀕危則評估物種面臨的滅絕風險。得分較高的物種被稱爲EDGE物種，它們高度集中分佈的區域則稱爲EDGE區域。
研究繪製了近3000個EDGE物種的分佈圖，確定了25個EDGE區域，涵蓋東南亞、印度-恆河平原、亞馬遜盆地、大西洋森林、伊斯帕尼奧拉島、喀麥隆高地以及東非的東弧山脈等。這些區域的保護工作若得以實施，將產生極大的影響。
研究還指出，絕大多數EDGE區域正遭受高度的人類干擾，許多這些地區的國家也面臨着教育、健康和生活水平的挑戰。
2、新技術推動太陽能與農業共存
英國斯旺西大學的研究人員開發了一種新工具，能夠幫助確定最佳的光伏（PV）材料，這些材料既能生成太陽能，又能最大化作物生長。
這項發表在《Solar RRL》期刊上的研究探索了將半透明PV材料應用於農作物的效果——這正是農業光伏（Agrivoltaics）領域的核心理念，即太陽能電池板與農業環境相結合。研究團隊開發了一個創新的免費工具，能夠根據地理、物理和電氣特性預測全球各地PV材料的光傳輸、吸收和發電效率。
研究團隊指出，這項技術可以幫助比較不同類型的光伏材料，從而幫助我們找到平衡糧食生產與可再生能源生產的最佳方式。
優化農業光伏的關鍵在於選擇合適的光伏材料，這需要了解材料如何吸收不同波長（顏色）的光以及它的帶隙（Bandgap）。
更寬的帶隙意味着材料可以吸收更多高能短波長的光（如藍光），而窄帶隙材料則吸收更多低能長波長的光（如紅光）。通過合理選擇帶隙和光吸收特性的材料，研究人員可以調整半透明光伏透過到作物上的光色。作物主要依靠紅光和藍光進行光合作用，而反射綠光。
通過優化太陽能電池板與農業結合，農業光伏有潛力爲農業脫碳做出重大貢獻。該方法不僅能產生清潔能源，還能提升糧食安全。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、里程碑式發現：量子互聯網與傳統互聯網實現融合
德國漢諾威大學的研究人員開發出一種通過光纖傳輸糾纏光子的技術，使量子互聯網與傳統互聯網實現了首次融合。這一突破有望顯著提升互聯網的安全性，並更好地利用現有基礎設施。
研究人員創新性地開發了一種發送-接收系統，使得光子在光纖中傳輸時，即便與激光脈衝共同發送，糾纏光子的狀態依然保持不變。他們通過高速電信號改變激光脈衝的顏色，使其與糾纏光子的顏色相匹配，從而在光纖中成功傳輸兩者並分離。
這一技術突破使得量子互聯網與傳統互聯網在同一根光纖中共存成爲可能。在此之前，同色光子與激光脈衝無法在一根光纖中傳輸，糾纏光子會阻塞光纖數據通道，阻止傳統數據的傳輸。
該實驗首次驗證了這一概念，表明糾纏光子現在可以通過與激光相同的顏色通道傳輸，同時保留所有顏色通道用於傳統數據傳輸。這一發現展示了混合網絡的實際應用潛力。
2、大自然的工程奇蹟：蝴蝶翅膀或催生革命性新材料
麻省理工學院的研究團隊創新性地觀察和成像了蝴蝶在變態過程中翅膀鱗片的發育過程，揭示了鱗片脊狀結構是如何通過“屈曲（buckling）”過程形成的。
這一發現加深了對鱗片形成機械特性的理解，或能爲未來新型光熱管理材料的設計提供靈感。
蝴蝶的翅膀覆蓋着成千上萬的微小鱗片，像微型瓦片一樣排列。單個鱗片雖小如塵埃，卻極爲複雜，其脊狀表面不僅幫助蝴蝶管理熱量，還能反射光線，賦予其獨特的光澤。
研究人員利用先進的成像技術捕捉到蝴蝶蛻變過程中鱗片形成的早期階段，展示了鱗片表面從光滑到起皺，再到形成微觀平行波紋的過程。最終，這些波紋狀結構發育爲鱗片的紋脊，決定了成年鱗片的功能。
研究結果表明，鱗片的這種轉變很可能是“屈曲”過程的結果——一種描述光滑表面在有限空間內生長時如何起皺的機制。
該團隊正進一步研究蝴蝶翅膀的發育過程，力求爲未來先進材料的設計提供更多啓發。
這項研究發表在《細胞報告-物理科學》（Cell Reports Physical Science）雜誌上。（劉春）