仙人掌竟然会尖叫！它叫起来是什么声音？

欢迎收看一周科技。本期你将看到：①植物也会发声；②3D打印蛋糕；③贝多芬死因之谜；④非周期密铺图案；⑤纳米注射器。

尖叫植物

在缺水或受伤时，很多植物会发出颇为响亮的“尖叫”——只不过，这声音频率太高，人耳并不能直接感知。

研究者用麦克风记录了包括仙人掌在内多种植物发出的声音 | Tel Aviv University

最近，这一研究发现发表在了《细胞》期刊上[1]。研究者架起麦克风，记录下了番茄、烟草、仙人掌、葡萄等多种植物发出的声音。这些植物在健康时相当安静，但在缺水或受伤时，它们则会频繁产生40-80千赫兹的超声波，甚至1小时就会“叫”上几十次。这种声音的音量相当可观，在3-5米远处依然可以检测到。

植物发出的声音。这里的音频经过处理，降至了人耳可听的频率。这种声音听起来像是气泡破裂或敲击 | Liana Wait/Khait et al.

植物发出“尖叫”的原理尚不明确，它可能与维管系统中小气泡的生成和破裂有关。研究者认为，这些声音或许可以被昆虫等动物听到，也有可能被其他植物感知，但它具体会产生什么影响目前仍是未知数。监测声音或许也能帮助人类更好地了解植物的健康状况。

打印甜点

最近，哥伦比亚大学的工程师们创造了全新概念的甜品——一块3D打印蛋糕[2]。

未来甜品：3D打印蛋糕？| Columbia Engineering

虽然被叫做“蛋糕”，但这块甜品其实并不是人们想象中蓬松柔软的样子。它有超过70%都由全麦饼干加黄油和水调成的糊糊打印而成，因为在研究者测试的原料中，只有这一种足够牢固，能在打印中负责维持形状。“蛋糕”还加入了花生酱、巧克力酱、香蕉泥等成分的夹心，用激光加以“烤制”，并在表面加上樱桃淋酱与奶油霜作为点缀。每一块甜品需要30分钟左右时间打印。

在得到成形的3D打印蛋糕之前，人们首先经历了数次失败 | Columbia Engineering

在未来，食物打印机或许能让烹调过程完全自动化，并制造出全新的饮食体验——不过目前看来，这成果大概距离推广还差得很远……

贝多芬之死

著名作曲家贝多芬到底是得什么病死的？最近，科学家首次成功对贝多芬的头发进行基因分析，为这个延续近二百年的谜题带来了新的线索[3]。

画家约瑟夫·卡尔·斯蒂勒创作的贝多芬肖像 | wikipedia

研究者分析了8件据说是贝多芬头发的收藏品，确定了其中5个样本来自同一位欧洲男性——他大概率就是贝多芬本人。他们进一步对这些确认过真伪的样本进行了测序分析。

研究中保存最完好的贝多芬头发样本。在维多利亚时代，人们经常将小束头发作为纪念品保留。| Anthi Tiliakou

贝多芬生前长期受到听力减退与胃肠不适困扰，症状与尸检记录还显示他在生命最后阶段出现了严重的肝病。在基因检测中，研究者并未找到贝多芬耳聋的原因，但确实发现了不止一种增加肝病风险的基因，以及这位作曲家感染乙肝病毒的证据。看起来，他的死亡应该归因于基因、饮酒和病毒共同作用下出现的肝损伤。

帽子花砖

最近，几位数学家展示了一种特别的图形。他们声称，只用这一种图形就可以不留缝隙地铺满无限大的二维平面，同时拼砌图案永远不会出现周期性重复。

论文作者将这种非周期密铺图形称为“礼帽”（hats），它共有13条边 | David Smith, Joseph Samuel Myers, Craig S. Kaplan, and Chaim Goodman-Strauss

几十年来，数学家们一直在探索不同的非周期密铺图案，并想尽办法用最少的图形来实现它。在上世纪70年代，数学物理学家罗杰·彭罗斯成功将非周期密铺所需的图形种类降到了2种。在此之后，人们一直在寻找只用一种图形实现非周期密铺的方法。新论文作者宣称他们已经成功做到这一点，并附上了两种证明，目前论文尚未经过同行评议[4]。

彭罗斯密铺图案，这种非周期密铺方案需要2种不同的“砖块”来实现 | Wikipedia

不过，这个有趣的发现也引来了质疑：在密铺图案中，论文作者把部分“砖块”进行了镜像翻转，这依然算是只用了一种图形吗？

迷你注射器

科学家制造出了一种新型“纳米注射器”，它可以准确识别特定类型的人类细胞，并将药物注入细胞内[5]。这种精准的细胞内注射未来有望用于治疗疾病。

源于细菌的“纳米注射器”（电镜图像） | Joseph Kreitz, Broad Institute of MIT and Harvard, McGovern Institute for Brain Research at MIT

这种“纳米注射器”的原型源于自然界，它原本是光杆状菌（Photorhabdus属）用来杀死昆虫的武器。研究者利用AI蛋白质分析工具AlphaFold调整了“注射器”的分子结构，使它的结合目标转变为人类细胞表面的受体。

初步试验显示，经过重新设计的“纳米注射器”能够准确辨别特定类型的人类细胞，并能成功将蛋白质、基因编辑工具等成分注入目标细胞内。不过，要想将它用于医疗，还需要解决免疫反应等一系列问题。

参考文献

[1] https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00262-3

[2] https://www.nature.com/articles/s41538-023-00182-6

[3] https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)00181-1

[4] https://arxiv.org/abs/2303.10798

[5] https://www.nature.com/articles/s41586-023-05870-7

作者：窗敲雨

编辑：odette

封面图来源：Tel Aviv University