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Nature 首发,2021 开年 9 张最佳科技图片,清华这项研究上榜!

丁香学术

作者|Emma Stoye 来源|丁香学术(ID:dingxiangshiyan)

图片是科学研究中最常见的呈现方式之一,同样的研究成果,清晰优美的照片甚至可能决定它最终的影响因子。

新年伊始,Nature 发布了 1 月最精彩的科学图片,生命之树、太空快递、AI 艺术家、破碎的大地、游动的精子、微型大脑、荧光壁虎、水熊、新冠 3D 图像等 9 项上榜。

其中新冠病毒 3D 图像是由清华大学李赛课题组与维也纳 Nanographics 公司利用 Cryo-ET 技术获得的结果。

丁香学术在此对 Nature 这篇 News feature 进行编译(原文作者 Emma Stoye),将 9 张图片分别介绍给大家,供君赏析!

1

图片来源:Nature

Credit: Derry Moroney Photography

生命之树

澳大利亚摄影师德里・莫罗尼 (Derry Moroney) 在新南威尔士州的卡科拉湖 (Lake Cakora) 用无人机拍摄航拍照片时,偶然发现了这些巨大的树状图案。

卡科拉湖周围茶树 (Melaleuca alternifolia) 的油水流入湖中时,神奇地形成了五颜六色的排水通道,恰似一棵生命之树。 这些照片是在风暴之后拍摄的。「当我第一次看到它的时候,我以为它是一棵生命之树,」德里・莫罗尼告诉 BBC 新闻。「每隔几周,当我们遇到不同的天气时,它就会完全改变。」

1

图片来源:Nature

Credit: NASA

太空快递

「天鹅座」NG-14(Cygnus NG-14)宇宙飞船刚刚从国际空间站 (ISS) 释放出来,它在那里完成了迄今为止第二重的货物再补给任务。

「天鹅座」号向国际空间站运送了超过 3500 公斤的物资和研究设备,包括测量地球电离层等离子体和研究微重力下火和烟行为的仪器。

此次交付还包括一个耗资 2300 万美元的钛升级版太空厕所,供宇航员测试,之后类似的模型将安装在美国宇航局的猎户座乘员舱中,以进行月球之旅。

3

图片来源:Nature

Credit: OpenAI

AI 艺术家

来认识一下 DALL-E: 一个人工智能程序,但它几乎可以画出你想要的任何东西。

当被要求画一支形状像猪的扶手椅时,DALL-E 创造了上图的作品(部分截图)。

DALL-E 是一个神经网络,以西班牙艺术家萨尔瓦多 Dalí 和皮克斯机器人角色瓦力命名,训练接收了超过 120 亿张在线图像和相应的说明文字。

它是由加州旧金山的 OpenAI 公司设计的,只要给出一段简短的文字描述 (比如「戴墨镜的猫」,甚至是「穿着芭蕾舞裙遛狗的小白萝卜」) 就能生成图片。

3

图片来源:Nature

Credit: Jes Aznar/Getty

破碎的大地

2020 年 1 月,菲律宾 Batangas 的塔尔火山 43 年来首次爆发,引发地震、熔岩流和火山灰羽流,覆盖了周围地区,摧毁了房屋,造成了广泛的环境破坏。

此后,当地传统行业已经无法维持(如捕鱼),人们仍然无法返回火山爆发中心的岛屿。

一年后,一位科学家在塔尔山顶收集土壤样本,探索如何让该地区恢复生产力。

5

图片来源:Nature

Credit: S. Gadadhar et al./Science

游动的精子

这些电脑增强的显微镜图像显示了影响精子鞭毛 (或尾巴) 微结构的基因突变如何影响这些「小蝌蚪」的游泳能力。

顶部的精子遵循一条正常的线性游动路线,由彩色的轨迹显示。中间和底部的精子携带的突变会影响它们尾巴的结构,导致它们绕着圆圈或对角线游动。

微管蛋白(tubulin)是尾核的主要成分。图中两种突变都缺乏对微管蛋白进行重要修饰的酶。

这些发现给某些类型不孕不育的潜在机制提出了新的见解。

6

图片来源:Nature

Credit: HEPIA

微型大脑

这是一个 7 个月大的「迷你大脑」—— 共聚焦显微镜下一个由不同类型的人类脑细胞组成的针尖大小的细胞球。

科学家利用微型大脑来研究大脑发育和疾病进展。

研究人员通常要先把它切成薄片,才能观察到内部状态。但是,日内瓦工程、建筑与景观学院 (HEPIA) 和瑞士日内瓦的威斯生物与神经工程中心 (Wyss Center for Bio and Neuroengineering) 的团队开发了一种技术,可以生成完整迷你大脑的 3D 图像,详细揭示单个神经元的结构和位置。

「尽管在培育微型大脑方面取得了进展,但直到现在,我们才得以详细了解微型大脑内部发生了什么,」HEPIA 的生物工程师阿德里安・鲁 (Adrien Roux) 说。

7

图片来源:Nature

Credit: David Prötzel

发光的壁虎

这是一只在紫外线下发出荧光的纳米布蹼足壁虎幼体 (Pachydactylus rangei, 厚趾壁虎)。

这种强烈的霓虹绿色和蓝色荧光是所有脊椎动物中最亮的荧光之一,由鸢尾藻的修饰色素细胞产生的。

为什么很多动物会发出荧光仍然是一个谜 —— 但在这个案例中,荧光帮助这些群居动物跨越月光照耀的沙漠向彼此发出信号。

7

图片来源:Nature

Credit: Penelope Fenton

行动缓慢的轮子

图中的缓步类动物,也被称为水熊,以坚不可摧而闻名 —— 它们可以在极端高温、辐射甚至外太空的真空环境中生存。

这段在显微镜下拍摄的缓步类动物的视频,显示了它是如何与金黄色团藻 ( Volvox aureus,一种绿藻) 的球形菌落相互作用的。

拍摄这段视频的英国伊普斯维奇萨福克大学博士生彭妮・芬顿说:「在光滑的玻璃滑梯上,缓步动物喜欢有东西可以抓住,所以它们一晃荡就会抓住任何东西。它们确实吃海藻,它们在持续运动时团藻是安全的。」

芬顿研究水生毒物学,业余时间从事显微摄影。

她培养了这些藻类,并从凋落叶和棚内雨水中找到了野生的缓步动物样本。她在 Instagram 上发布的视频吸引了数千人点赞。(https://z-p42.www.instagram.com/p/CJ9bqegj48I/)

9

图片来源:Nanographics

荆棘的冠冕

在过去的一年里,SARS-CoV-2 的各种示意图可谓屡见不鲜。

但是这组图片则是首张清晰 3D 图像,前所未有的展示了真实的新冠病毒颗粒。

9

1

此前,大多数图像要么是由多次扫描合成,或者是由计算机进行可视化处理而成。这组图片则是由 Cryo-ET 冷冻断层电镜技术单次扫描而成,维也纳 Nanographics 公司研究人员添加了颜色以区分病毒的不同部分。

据 Nanographics 官网介绍,Cryo-ET 扫描是由清华大学李赛课题组完成。

以上即是 2021 率先进入视野的最佳科技图片,其中缓步类动物以及新冠 3D 结构分别有精彩的短视频可查看,感兴趣的伙伴们可以在参考资料找到相应链接。

参考资料

https://www.nature.com/immersive/d41586-021-00095-y/index.html

https://z-p42.www.instagram.com/p/CJ9bqegj48I/

https://nanographics.at/projects/coronavirus-3d/

编者按:本文转载自微信公众号:丁香学术(ID:dingxiangshiyan)


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