4月14日外媒科学网站摘要：突破性血液检测技术精准追踪肿瘤动态

4月14日外媒科学网站摘要：突破性血液检测技术精准追踪肿瘤动态

4月14日（星期一）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《自然》网站（www.nature.com）

国际能源署：2030年数据中心能耗将翻倍，AI成主要推手

国际能源署（IEA）最新报告预测，到2030年，全球数据中心的电力消耗将增长一倍以上，达到945太瓦时（1太瓦时= 10亿度电），接近日本当前用电量。相比之下，2024年数据中心耗电量为415太瓦时，占全球总用电量的1.5%。这一激增的主要驱动因素是人工智能（AI）的快速发展。

报告指出，AI服务器在2024年已占数据中心服务器电力需求的24%，占数据中心总能耗的15%。尽管数据中心还承担其他计算任务，但AI应用的快速普及将显著增加未来能耗。国际能源署同时强调，由于AI技术发展速度的不确定性，实际能耗可能超出预期。

目前，全球数据中心能耗的85%来自于美国、欧洲和中国。预计到2030年，发达经济体的能耗增长将超过20%，而发展中经济体仅占5%。为满足需求，各国正加速建设发电设施和升级电网，但国际能源署预测，约20%的数据中心可能面临并网延迟的挑战。

报告警告称，尽管全球三分之二的新增电力将来自可再生能源，但部分国家仍在扩建天然气发电设施，这可能延缓能源结构转型。数据中心能耗的快速增长可能对实现全球气候目标构成威胁。此外，数据中心的集中建设模式可能给区域电网带来额外压力。

《科学通讯》网站（www.sciencenews.org）

拟南芥隐藏百年的秘密：一种酶让种子增大17%

拟南芥（Arabidopsis thaliana）是植物学研究的模式生物，因其繁殖快、基因组简单而被广泛研究。然而，日本名古屋大学研究团队在《当代生物学》（ Current Biology）发表的最新研究表明，这种植物仍存在未知机制——其花朵会选择性为受精卵提供营养，促进种子发育。这一发现可能为农业增产提供新思路。

作物产量通常取决于种子数量和大小。从农业起源至今，人类一直在筛选大籽粒作物。现代育种学和分子生物学虽已识别相关基因，但其生理机制仍不明确。

该研究的突破在于视角创新。多数研究聚焦花粉与胚珠的结合过程，而名古屋大学团队另辟蹊径，追踪营养物质通过韧皮部输送至胚胎的路径。他们发现，韧皮部末端的细胞会形成胼胝质屏障，其开闭状态直接决定营养分配：受精胚珠的屏障打开，未受精胚珠的屏障则保持封闭，确保资源高效利用。

团队进一步锁定关键酶AtBG_ppap。实验显示，缺乏该酶的拟南芥种子比正常小8%，而过表达该酶的植株种子增大17%。在水稻中验证时，同样操作可使稻粒增大9%，表明该机制可能适用于大豆、玉米、小麦等作物。

有学者指出，这一发现看似简单却意义重大。该研究不仅揭示了植物资源分配的新机制，更为作物改良提供了潜在工具。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、一滴血测癌症？突破性血液检测技术精准追踪肿瘤动态

美国威尔康奈尔医学院和纽约基因组中心的研究团队开发出一种新型纠错方法，能够通过血液样本高灵敏度、高准确地检测癌症，有望用于患者治疗后的病情监测。这项基于全基因组DNA测序的技术，为实现血液检测筛查早期癌症的目标迈出了重要一步。

研究发表于《自然·方法》（Nature Methods）期刊，团队利用基因测序公司的低成本测序平台，实现了超高深度的全基因组测序，能够检测血液中极低浓度的循环肿瘤DNA（低至百万分之一水平）。结合纠错技术后，检测误差率大幅降低，使该方法在无肿瘤组织样本的情况下仍能准确识别癌症信号。

血液“液体活检”技术有望革新癌症诊疗，但如何从微量肿瘤DNA中精准识别突变特征一直是重大挑战。威尔康奈尔医学院的研究团队通过全基因组测序（而非传统靶向测序）提升了检测能力，此前已成功应用于晚期黑色素瘤和肺癌的血液检测。

在新研究中，团队进一步优化技术，证明低成本测序平台可大幅提高数据质量，并通过双链DNA的冗余信息纠错，使检测更加可靠。与多机构合作的研究显示，该方法能通过血液样本监测膀胱癌和黑色素瘤患者的癌症动态，例如治疗后肿瘤DNA水平的变化与疾病进展或缓解高度相关。

该技术的成功应用标志着癌症监测迈向无创化，未来或可通过常规血液检测实现早期发现和动态追踪，为精准医疗提供新工具。

2、阻止纳米塑料扩散：土壤酸碱度或是关键防线

纳米塑料对生态系统的威胁日益严重，但其在土壤中的迁移行为仍需深入研究。日本早稻田大学和日本产业技术综合研究所（AIST）的团队通过实验分析了不同土壤类型及pH条件下纳米塑料的吸附与聚集特性，为理解其环境行为提供了新视角。研究成果于最近发表在《整体环境科学》（Science of The Total Environment ）期刊上。

塑料广泛存在于包装、纺织品等领域，其降解后产生的纳米颗粒（1-100纳米）可能渗入土壤，影响植物生长并威胁生物健康。为探究纳米塑料的迁移规律，研究人员选取了性质差异显著的火山灰土和细砂作为实验对象，并测试了聚苯乙烯纳米颗粒在不同pH条件下的行为。

实验通过激光衍射、紫外光谱和Zeta电位分析等技术，重点研究了纳米塑料的自聚集、土壤吸附特性及其对土壤颗粒聚集的影响。结果显示，聚苯乙烯纳米颗粒因表面带高负电荷而未发生自聚集，但其在土壤中的吸附行为受pH值显著影响。例如，在特定pH条件下，纳米塑料会吸附于土壤颗粒并引发土壤聚集，从而影响其迁移能力。

研究表明，土壤类型和pH值是决定纳米塑料迁移的关键因素。这一发现为制定针对性的塑料污染治理政策提供了科学依据，强调了土壤环境特性在污染防控中的重要性。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、当DNA变成电路：科学家打造可自编程的分子机器人

科学家正致力于开发可在活细胞内稳定运行的DNA纳米器件，这项技术有望在分子层面实现对生物系统的精准控制。

《智能计算》（Intelligent Computing）近期发表的综述《从试管到细胞：DNA计算电路的回归？》（From the Test Tube to the Cell: A Homecoming for DNA Computing Circuits?）指出，DNA链置换电路是动态DNA纳米技术的核心。该技术通过“立足点介导的链置换”实现动态反应：外来DNA链通过“立足点”结合并置换现有链。基础系统如“跷跷板门（Seesaw gates）”和杂交链式反应支持复杂逻辑运算和信号放大，而协作门则需多输入触发输出，实现精细调控。这些组件可组合成网络，模拟化学反应路径，并与DNA折纸等结构器件结合，扩展生物应用范围。

DNA链置换可由核酸、蛋白质、小分子等生物成分触发。核酸（如DNA、RNA）通过互补设计直接输入，用于转录组分析和活细胞监测；适配体则能高特异性结合靶标，实现信号检测。为连接适配体与电路，研究人员开发了结构转换适配体、远程立足点、DNAzyme等方法，确保信号精准传导。

目前，DNA链置换主要应用于体外，体内应用仍面临挑战，如DNA降解酶的破坏。为提高稳定性，科学家尝试结构修饰（如发夹终端保护）和化学修饰（如2'-O-甲基化）。此外，细胞天然排斥DNA，需依赖转染技术递送纳米器件。进入细胞后，盐浓度、分子拥挤等因素可能干扰反应。为此，研究团队正开发可编码至质粒或染色体的RNA纳米器件，通过细胞自身表达电路。

该技术还推动了计算模型的创新，将传统算法与生化过程结合，实现生物兼容计算。未来，自主运行的DNA纳米机器或能精准操控生物过程，为医疗和生命科学带来突破性进展。

2、纳米结构创造奇迹：科学家让铜合金拥有“超合金”般的神奇性能

由美国亚利桑那州立大学、美国陆军研究实验室（ARL）等联合研发的新型铜合金Cu-3Ta-0.5Li，在高温强度和热稳定性方面取得重大突破。这项发表在《科学》（Science）期刊的研究成果，标志着铜基材料在极端环境应用领域迈出了关键一步。

研究团队通过创新的合金设计方法，在传统Cu-Ta体系中精准添加0.5%的锂元素，成功构建了独特的纳米结构。这种结构由铜锂沉淀相和钽原子双层组成，使材料在接近熔点的温度下仍能保持优异的性能稳定性。测试数据显示，该合金在800℃高温环境下持续工作10,000小时后，力学性能几乎没有衰减。其室温屈服强度达到1120MPa，同时展现出卓越的抗蠕变性能，这些指标均显著优于现有商用铜合金。

这种材料的突破性性能源于其特殊的微观结构设计。研究人员借鉴了镍基超合金的强化机制，通过精确控制锂元素的含量，将原本球形的沉淀相转变为稳定的立方体结构。这种结构转变不仅大幅提升了材料强度，还使其具备了出色的高温稳定性。

在应用前景方面，该合金特别适合航空航天、国防装备和能源系统等领域的极端工况需求。其优异的综合性能使其有望用于制造高性能热交换器、耐高温电子元件以及新一代武器系统等关键部件。（刘春）

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分享： 2025-04-15 17:11:59 共81款