导 读
1、问世150周年的元素周期表是否需要重新修订？
2、肥胖、糖尿病，也有可能是肠道免疫细胞惹的祸
3、人工智能赋予武器类人智慧，可自主决定击杀目标
4、长寿三要素：苹果、茶和自律
5、韦伯定律的重大突破：一个困扰200年的谜题
6、中老年的血压模式与其患老年痴呆症的风险相关
编辑 | 徐颖、陈航
编译 | 徐颖、陈航
化学·材料
Chemistry & Materials
重写元素周期表
Squeezing All Elements in the Periodic Table: Electron Configuration and Electronegativity of the Atoms under Compression
元素周期表自问世以来的150年间，一直是化学和材料科学领域研究的重要基础工具。近期，来自瑞典查尔姆斯理工大学的Martin Rahm和诺贝尔奖得主Roald Hoffmann等共同发表了一篇新文章，为元素周期表增加了一个全新的维度（压强），为化学和材料研究提供了一套全新的原则。目前，该文章已发表在杂志Journal of the American Chemical Society上[1]。
在高压下，原子的性质可以发生根本性的变化，会产生具有不寻常性质的极其迷人的化学结构，并且可能发生在正常条件下不可能发生的反应。在压力这一全新维度下，要研究的原子的新组合数之多令人难以想象 | 图片来源：Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology
在高压下，原子的性质可以发生根本性的变化。这项新研究表明，随着压力的增加，原子的电子构型和电负性会发生变化。电子构型（电子排布）是元素周期表结构的基础，它决定了系统中不同元素属于哪个组。电负性也是化学中的核心概念，可以视为元素周期表的第三维，它表明不同的原子吸引电子的强度。总的来说，电子构型和电负性对于理解原子如何相互作用形成不同的物质非常重要。在高压下，通常情况下不能结合的原子可以产生新的，前所未见的具有独特性质的化合物，一个众所周知的例子就是如何用石墨形成钻石。该研究便从理论上预测了元素周期表中118个元素中93个元素的性质是如何随着压力的变化（从0帕斯卡增加到300千兆帕斯卡）而发生变化的。
正如Martin Rahm所说[2]，该研究的重大意义在于：“首先也是最重要的，我们的研究为提出新的实验提供了令人兴奋的多种可能，这些实验可以提高目前我们对元素的理解。即使这些实验产生的许多材料在常压下不稳定，它们也可以让我们深入了解哪些属性和现象是可能的，此后的步骤将是找到达到相同结果的其他方法。”
[1]https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b02634
[2]https://www.chalmers.se/en/departments/chem/news/Pages/Rewriting-the-periodic-table-at-high-pressure-.aspx
肠道免疫
Gut immunity
肠道免疫细胞在肥胖相关的胰岛素抵抗中发挥关键作用
UHN scientists discover the critical role played by gut immune cells in obesity-related insulin resistance
人体肠道微生物| 图片来源：COLLECTIVE EVOLUTION
肠道免疫系统保护我们免受潜在的感染以及食物引发的不良反应。研究人员发现，不仅挑食会引发肠道免疫系统的削弱并导致糖尿病的发生，越来越多的研究证实，肥胖同样如此：在肥胖发生过程中，我们的免疫系统通常会对肠道组织“渗漏”的细菌成分做出反应，并引起炎症，而这些炎症可以驱动胰岛素进行“抵抗”，使人易患糖尿病。
Dan Winer博士（多伦多全科医院（Toronto General Hospital）和多伦多健康大学网络（University Health Network , UHN）病理系的科学家）长期以来一直对肠道在糖尿病中发挥的作用感兴趣。Winer博士及其团队近日在《自然通讯》杂志上发表的最新研究成果，便阐明了高脂饮食如何影响肠道免疫系统的一个组成部分——B细胞，尤其是那些产生IgA的类群[1]。
IgA由我们的身体自然产生，对于调节肠道中的细菌至关重要。它可以作为一种防御机制，帮助中和潜在的有害细菌（这些细菌可以利用环境变化的优势，如消耗不均衡或高脂饮食）。而在肥胖发生过程中，肠道中能够产生IgA抗体的B细胞水平较低。
通过研究，Dan Winer博士发现，IgA缺乏的临床前模型（缺乏保护性IgA）在喂食高脂肪饮食时伴随着血糖水平的恶化。同样，将来自这些IgA缺陷模型的肠道细菌移植到没有肠道细菌的模型中能够造成疾病的转移，这证明IgA可以在饮食伴随的肥胖中调节肠道中有害细菌的数量。另外，在肥胖的IgA缺陷模型中，小鼠肠道内的细菌在物理距离上更接近肠壁，因此更容易破坏肠壁。这些模型还存在肠壁渗漏，这导致肠道和脂肪组织出现更多的炎症，也是引起胰岛素抵抗和糖尿病的重要危险因素。除此之外，研究人员通过外科减肥手术发现，在减肥手术后不久能够看到患者粪便中IgA水平升高，表明IgA和肠道免疫系统在肥胖人群中的重要性。
总体而言，该研究强调了高脂肪饮食、肥胖和缺乏肠道IgA这三方面因素与促进炎症和胰岛素抵抗之间的紧密联系。肠道IgA抗体可以调节病原菌，防止“漏肠”和肥胖带来的其他并发症，了解这方面知识将有助于抗击糖尿病。
Winer博士说：“如果我们能够增加这些产生IgA的 B细胞或它们的产物，那么我们就可以控制肠道中的细菌类型，尤其是那些更容易与炎症和胰岛素抵抗相关的细菌。（Gommerman等人在《细胞》杂志也曾提出这种构想，以通过调节肠道菌群治疗多发性硬化症[2]）” “这项工作为新的肠道免疫生物标志物的研发以及治疗肥胖及其并发症等（如胰岛素抗性和II型糖尿病）提供了研究基础。”
[1] https://www.uhn.ca/corporate/News
[2] https://www.sciencedirect.com
人工智能·武器
AI & Weapon
人工智能武器或将来临
The US Army is developing AI missiles that find their own targets
武器可以脱离人类掌控，自行判断并决定是否击杀目标，这是科技的进步还是灾难？不可否认的是，人工智能武器或成为第一个可自行决定谁该被杀的战争机器。
图片来源：Capt. Brian Harris, 16th Combat Aviation Brigade
近期，美国陆军的一项名为Cannon-Delivered Area Effects Munition（C-DAEM）的计划[1]，企图利用人工智能技术制造出具有类人智慧的炮弹导弹，使用人工智能来选择目标，这意味着该武器将不受人类监督。
该项目引发了人们的担忧，因为该技术意味着导弹将成为一种致命的自主武器，因此，许多人正在努力尝试禁止这种技术在武器领域的应用。
[1] https://www.newscientist.com
食品与保健
Food and Health Care
长寿三要素：苹果、茶和自律
Apples, tea and moderation – the 3 ingredients for a long life
富含类黄酮的食物，如苹果、茶和红酒可降低患癌症和心脏病的风险 | 图片来源：EDITH COWAN UNIVERSITY
埃迪斯科文大学（Edith Cowan University）近日在《自然通讯》杂志发布了一项最新研究成果，研究人员通过分析丹麦的饮食、癌症和健康人群的数据，评估了23年来53,048名丹麦人的饮食情况，结果表明食用富含类黄酮的食物，如苹果和茶，可以预防癌症和心脏病，这对吸烟者和酗酒者更为有效[1]。
习惯性食用富含类黄酮（这类化合物多存在与以素食为基础的饮食和饮料中,如水果、蔬菜、黑巧克力、茶、红酒等）食物的人，极少死于癌症或心脏病。这项研究发现那些食用富含类黄酮食物的人死亡风险较低，对于那些因吸烟和酗酒而患有慢性疾病风险的人来说，保护效果尤其明显。
然而，值得注意的是，摄入类黄酮并不能完全抵消因吸烟和酗酒导致的死亡风险增加。酒精摄入和吸烟都会增加炎症和血管的损坏，这会增加患一系列疾病的风险。因此，保持健康的最佳方式就是自律——戒烟和减少酒精摄入量。正如作者所说，“我们知道改变这种生活方式（戒烟戒酒）可能非常具有挑战性，因此鼓励人们摄入黄酮类化合物可能是一种减轻风险增加的新方法，同时我们也鼓励人们戒烟和减少酒精摄入量。”
研究发现，每天摄入约500 mg总黄酮的参与者患癌症或心脏病死亡的风险最低。从各种不同的植物性食物和饮料中获取不同的黄酮类化合物，是非常重要的。这一目标很容易通过饮食实现：一杯茶，一个苹果，一个橙子，100克蓝莓（蓝莓可以降低血压和减少患心血管疾病的风险）和100克西兰花提供的多种类黄酮化合物总量即可超过500毫克。
虽然这项研究已经证实摄入类黄酮与降低死亡风险之间的联系，但这种保护作用的确切机制尚不清楚。目前已知黄酮类化合物具有抗炎和改善血管功能的作用，这或许可以解释为什么它们与降低患心脏病和癌症的风险有关。
[1] https://www.ecu.edu.au/news/latest-news/2019/08/apples-tea-and-moderation-the-3-ingredients-for-a-long-life
神经科学
Neuroscience
韦伯定律的重大突破：一个困扰200年的谜题
The mechanistic foundation of Weber’s law
下图中，每一边下面的正方形都比上面的正方形多10个点。然而，人类对此的感知却是不同的：在左边，人类感知中上下正方形之间的差异是清晰可见的。而在右边，我们很难发现上下两个正方形的差异。
图片来源 | 维基百科
这就是著名的韦伯定律。如何用物理世界的数学法则来量化精神世界行为的大门成为困扰了神经科学家200年的谜题。
8月12日，Nature Neuroscience在线发表文章，描述了一个独特而准确的数学模型，揭示了韦伯定律背后的认知过程，使得这一困扰200年的谜题迎来了巨大的突破[1]。
[1] https://dx.doi.org/10.1038/s41593-019-0439-7
医疗健康
Medical Health
中老年的血压模式与其患老年痴呆症的风险相关
Blood pressure patterns in middle-age, older adults associated with dementia risk
与具有正常血压模式的人群相比，在中年患有高血压并持续至晚年以及中年时为高血压，而在晚年变成低血压的人群，患有痴呆症的风险更高。
这项“观察性研究”包括近4,800名参与者，在24年间的五次就诊中，这些参与者通过测量血压，以及详细的神经认知评估，来评估他们是否患有痴呆症。结果表明，利用前五次的诊断结果，在第六次就诊中诊断出516例新的痴呆病例。
研究作者在报告中说[1]，与始终维持正常血压的人群相比，人群中痴呆症风险的增加与在中年时期（54~63岁）具有高血压（高于140/90 mm Hg或服用抗压药）并持续到晚年或在中年为高血压而晚年为低血压（低于90/60 mm Hg）这些血压模式相关。中年高血压兼晚年低血压的血压模式也与轻度认知障碍的风险增加有关。
然而，这一研究具有一定局限性。除了一些参与者在中年时期由于血压较高或认知能力较差退出研究外，这些参与者的地域因素也使得该结果无法推广到其他区域。
[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/jn-bpp080819.php
《返朴》，一群大科学家领航的好科普。国际著名物理学家文小刚与生物学家颜宁共同出任总编辑，与数十位不同领域一流学者组成的编委会一起，与你共同求索。关注《返朴》参与更多讨论。二次转载或合作请联系fanpusci@163.com。
