彈道蛆蟲、合成眨眼以及你為什麼不是粘液:本週最佳科學 GIF

盡情欣賞並迴圈播放

經《實驗生物學雜誌》許可轉載/改編,Farley, G. M., Wise, M. J., Harrison, J. S., Sutton, G. P., Kuo, C. 和 Patek, S. N., 2019,《實驗生物學雜誌》,第 222 卷,doi:10.1242/jeb.201129

您可能認為 GIF 是分享模因和反應的完美載體。我們認為這種格式可以更進一步,它具有真正的力量,可以用簡短、易於理解的迴圈來捕捉科學並解釋研究。

因此,每個星期五,我們都會彙總本週最適合製作 GIF 的科學內容。盡情欣賞並迴圈播放。 

天哪,跳躍的蛆蟲!


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想象一下,您可以輕鬆跳過一架波音 747 客機。現在想象一下,在沒有腿或胳膊的情況下做到這一點。這基本上就是癭蚊幼蟲所達到的規模,只不過它們不是跳過飛機,而是在植物之間跳躍。這些小生物在金邊菊植物上產生稱為癭的異常生長囊,並在內部生活和以它們為食。但是,如果機會對它們不利,癭破裂了,那麼似乎進化已經選擇了一次信仰的飛躍,而不是爬行到安全的地方。 

但是,一個沒有腿的桶狀幼蟲是如何獲得跳躍能力的?三毫米長的蛆蟲在中間彎曲,將其上半身閂鎖到後端,並擴張其下半部分以增加該閂鎖的張力。最後,幼蟲彎曲的香腸狀身體突然伸直,以研究人員所謂的“彈道軌跡”彈射出去。 

此外,顯然科學家花了整整三年時間才完善了捕獲空降蛆蟲的成像技術。

沒有這些,你就會變成粘液

你的細胞支撐著你;它們構成你的骨骼和肌肉。它們在為你對抗重力,防止你變成某種粘液。但是,我們單個的細胞是如何避免同樣的糊狀命運的?它們從微管獲得結構,微管是排列細胞壁的空心支架。然而,從未完全瞭解的是,微管究竟是如何形成的。現在,普林斯頓大學的研究人員表示,他們已經弄清了這一點。 

在 5 月發表的一篇論文中,科學家們展示了不同的蛋白質如何在細胞中協調,以促進每個微管的生長。研究人員還開發了一種成像技術,可以在背景分子的視覺雜亂中分離並實際看到微管生長的一薄片。您可能很少考慮您的細胞,但在看到此 GIF 後,您將永遠不會以同樣的方式看待它們。

死亡的珊瑚升起 

隨著海洋溫度升高,珊瑚礁遭受重創。本週,澳大利亞研究人員發現,持續的熱浪(例如 2016 年摧毀了大堡礁的那次)不僅會使珊瑚白化,有時還會殺死它們,危及整個珊瑚礁生態系統。

當研究人員在實驗室中將珊瑚暴露在類似 2016 年熱浪的條件下時,珊瑚死亡並迅速腐爛。微生物層迅速在它們的骨骼上生長並分解它們,使殘骸變得多孔並充滿氣泡。這就是為什麼死珊瑚在上面的 GIF 中漂浮到水箱頂部的原因。這個影像表明,氣溫上升不僅對珊瑚構成威脅,而且對珊瑚礁本身的結構也構成威脅。對生態系統的影響——以及5 億人口的生計依賴於珊瑚礁——令人震驚。

進化:被當場抓獲

此 GIF 顯示了為什麼花卉 Lapeirousia anceps 和長舌蠅是完美搭配:蒼蠅的異常長的舌頭正是從植物窄頸花朵中採集花蜜的合適工具。但是,這種南非花正在發生變化。它現在以兩種形式存在:一種管子較長(左側),另一種管子較短(右側)。長舌蠅會為兩者授粉,這應該會混合兩種形式的基因。那麼,這些花是如何以及為什麼會發生分歧的?

南非研究人員透過一種令人驚訝的工具解決了這個生物難題:稱為量子點的奈米顆粒。它們會發出熒光,或者根據其大小發出不同的顏色。透過使用不同顏色的點標記兩種花型別的花粉,科學家們瞭解到每種型別都將花粉沉積在蒼蠅的不同部位:一種在舌頭中間,另一種在頭部。這種安排防止了兩種花的花粉混合,從而在基因上隔離了它們。隨著時間的推移,這些花可能會變得更加獨特,最終在進化樹中創造出下一個枝條。

通往靈魂的人造視窗

儘管乾眼症影響著許多人,但幾乎沒有治療方法。人眼的複雜性使其成為難以研究的器官,因此賓夕法尼亞大學的研究人員開發了一種新的“晶片上的眼睛”模型來研究乾眼症等疾病。

上面的 GIF 中顯示的眼睛模型使用來自人角膜(染成黃色)和結膜(染成紅色)的細胞,這是眼睛最外層的兩層。這些細胞被假淚管(深藍色)潤溼。該模型甚至可以“眨眼”:一塊薄薄的明膠(淺藍色)以與人眼大致相同的速度掠過眼細胞。人工器官具有侷限性,因為它缺少血管、神經和免疫系統,但它可以作為研究乾眼症等疾病治療方法的有希望的方式。

一切盡在掌握

人類在地球上的每個生態系統中都留下了他們的印記。在水下山脈(稱為海山)的情況下,該印記是字面上的。從 1960 年代開始,夏威夷群島以北的海山被大量捕撈並被拖網漁網劃傷。但是在 1977 年,美國在夏威夷周圍建立的專屬經濟區保護了其中的一些地點,使其恢復了 40 多年。 

新的研究顯示瞭如上圖所示的場景。珊瑚再次生長,甚至在丟失的拖網漁網上。大型海洋動物也回來了。這一發展令人鼓舞,尤其是在這些海山上生活的許多深海珊瑚每年僅生長几微米到幾毫米的情況下。

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Jeff DelViscio is currently chief multimedia editor/executive producer at 大眾科學. He is former director of multimedia at STAT, where he oversaw all visual, audio and interactive journalism. Before that, he spent more than eight years at the New York Times, where he worked on five different desks across the paper. He holds dual master's degrees from Columbia University in journalism and in earth and environmental sciences. He has worked aboard oceanographic research vessels and tracked money and politics in science from Washington, D.C. He was a Knight Science Journalism Fellow at the Massachusetts Institute of Technology in 2018. His work has won numerous awards, including two News and Documentary Emmy Awards.

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Kelso Harper is an award-winning senior multimedia editor at 大眾科學. As a producer, editor and host, they work on short documentaries, social videos and 大眾科學's podcast Science Quickly. They have a bachelor's in chemistry from Johns Hopkins University and a master's in science writing from MIT. Previously, they worked with WIRED, Science, Popular Mechanics, and MIT News. Follow them on LinkedIn and Instagram.

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