北京
9月4日（星期三）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：
《自然》网站（www.nature.com）
人工智能正在帮助我们进一步理解气味
我们理解气味所面临的一个主要问题是，分子的化学结构几乎不能揭示它的气味。两种结构非常相似的化学物质闻起来却截然不同，而两种完全不同的化学结构却可能产生几乎相同的气味。另一个难题是理清气味之间的关联。视觉有一个简单的光谱调色板：红、绿、蓝和所有的中间颜色；声音有频率和音量。而气味却没有明显的参数，这使得预测嗅觉成为一项挑战。
然而，随着结构生物学、数据分析和人工智能（AI）的进步，这一局面开始发生改变。许多科学家希望，通过破解嗅觉密码，可以帮助他们了解动物如何利用这种基本的感觉来寻找食物或配偶，以及它如何影响记忆、情绪、压力、食欲等。
另一些科学家正试图将气味数字化，开发新技术：用于根据气味诊断疾病的设备；更好、更安全的驱虫剂；以及为价值300亿美元的香精和香水市场提供价格更为亲民或更加有效的香气分子。至少已有20家初创公司正尝试制造可用于健康和公共安全的电子鼻。
研究人员已经提出了一些计算模型，试图将化学结构与气味联系起来，但现有模型往往基于相当狭窄的数据集，或者只能在气味被校准为相同的感知强度时做出预测。2020年，一支研究团队报告了一种模型，该模型能够预测现实世界中混合气味的相似度，并成功识别出玫瑰与紫罗兰气味的相似性。
《科学》网站（www.science.org）
地震可能促进地壳中黄金的形成
长期以来，科学家们一直对地壳中如何形成大块黄金感到困惑。最近发表在《自然地球科学》（Nature Geoscience）上的一项研究表明，地震可能会使石英产生电荷，从而使自由悬浮的金颗粒聚集在一起，形成勘探者梦寐以求的金块。
这一效应目前只在实验室中被观察到，是否能在现实条件下形成大量金矿仍需进一步研究。
大多数大块金块都是在石英矿脉中被发现的，石英是地壳中常见的矿物。科学家们早已知道，富含金的热液通过数千次地震造成的裂缝渗透进石英脉中。
然而，黄金并不易溶解，意味着它在热液中的含量很低。科学家们一直无法解释，这些金粒是如何在一个地方开始聚集，最终形成重达数百公斤的金块的。
澳大利亚莫纳什大学的研究人员猜测，电可能是答案。石英是一种压电材料，当受到机械应力时，它会产生电荷——这一特性使它在手表和电子设备中有重要应用。电荷也可以使流体中的金离子获得电子，从而生成固态金。
这些固体金可以在石英的电场中作为导体，吸引更多金离子聚集在同一位置，最终形成金块。实验显示，即使对石英施加适度的压力，也会导致金在晶体表面积聚。研究人员指出，随着时间的推移，这些金粒会逐渐聚集变大。
此外，研究人员指出，积累的黄金会加强电反应，促进金块形成过程。
《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）
研究人员开发了一种工具，可测量人体肠道微生物群的健康状况
美国妙佑医疗国际（Mayo Clinic）的一组研究人员开发了一种创新的计算工具，可通过分析肠道微生物群来评估人体的整体健康。肠道微生物群是消化系统中由数万亿细菌、真菌、病毒及其他微生物构成的复杂生态系统。
在《自然通讯》（Nature Communications）上发表的最新研究中，该工具能够以至少80%的准确率区分健康个体和患病个体。该工具通过分析来自不同疾病、地理区域和人口群体的8000多个粪便样本开发而成。
这一工具名为“肠道微生物群健康指数”，可以检测肠道健康的细微变化，帮助判断个体是否患病或处于康复状态。
研究人员通过识别关键的微生物种类、选择最相关的特征并优化机器学习模型，开发了这一工具。最终结果是一个能够筛选肠道样本并量化其健康程度的指数。
该团队还在各种临床情况下测试了其工具，包括接受过粪便微生物群移植的人，以及改变膳食纤维摄入量或接触抗生素的人，以证明其检测肠道健康变化的能力。
《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）
1、突破性超声设备在临床试验中成功治疗慢性疼痛
疼痛是人体重要的生物预警系统，但多种原因可能导致这些信号失灵。对于慢性疼痛患者，问题常常源于大脑深处错误的信号，这些信号引发了对已愈合的伤口、截肢或其他复杂难解情况的错误警报。
患者们一直在寻找新的治疗方案。如今，美国犹他大学开发的一种名为 Diadem 的新型生物医学设备，可能为这种长期问题提供了一个实用的解决方案。
Diadem 利用超声波非侵入性地刺激大脑深层区域，潜在地阻断导致慢性疼痛的错误信号。该方法基于神经调节技术，直接调控特定大脑回路的活动。相比之下，传统的神经调节方法，如电流或磁场，难以有效地作用于研究人员当前实验中的大脑结构——前扣带皮层。
研究人员在初步功能性核磁共振扫描后，调整了Diadem的超声波发射器，以修正声波在头骨及其他大脑结构中的偏离。该研究成果发表在《自然通信工程》（Nature Communications Engineering）杂志上。
目前，研究团队正准备进入三期临床试验，这是美国食品和药物管理局（FDA）批准 Diadem 用于大众治疗的最后阶段。
2、大自然的意外法则：过多和谐会导致混乱
达尔文曾困惑于自然界的合作行为——这种行为似乎违背了自然选择和适者生存的观念。然而，过去几十年里，进化数学家们利用博弈论更好地理解了进化为何在支持自私行为的同时，仍然保留了合作的存在。
在基本层面上，合作只有在成本低、收益大的情况下才会兴盛。当合作变得过于昂贵，它便会消失——至少在纯数学领域如此。物种间的共生关系，如传粉者与植物间的相互依赖，也遵循类似的模式。
不过，发表在《PNAS Nexus》期刊上的新模型为这一理论增加了一个新的复杂维度。研究表明，哪怕在理论上适宜繁荣的环境中，物种间的合作也可能会崩溃。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的一组进化动力学数学家开发了这一模型。他们表示：“当我们在模型中优化合作条件时，两个物种的互惠行为频率如预期增加。”
“然而，在我们的模拟中，当合作频率接近50%时，突然出现了分裂。在一个物种中，更多合作者集中，而在另一个物种中，不对称性随着条件改善而加剧。”
虽然先前已经有“合作对称性破坏”的模型存在，但这一新模型首次允许每个群体的个体以更自然的方式互动和联合。
3、科学家开发新的分子策略，突破电子小型化障碍
随着电子设备越来越小，物理尺寸的限制开始阻碍摩尔定律的持续应用，即硅基微芯片晶体管密度每两年翻一番。分子电子学利用单个分子作为电子器件的基本组件，为进一步缩小电子设备提供了可能。
分子电子设备需要精确控制电流流动，但单分子组件的动态特性会影响器件的性能和一致性。
美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员提出了一种独特的策略，通过使用具有刚性骨架的分子——即形状持久的阶梯型分子，来控制分子的电导。此外，他们还展示了一种简单的“一锅法”合成这些分子。此策略也成功应用于蝴蝶状分子的合成，展示了其在控制分子电导上的普遍适用性。
阶梯型分子由不间断的化学环序列构成，环之间至少有两个共享原子，使分子“锁定”在特定构象中。这一结构提供了形状的持久性，并限制了分子的旋转运动，从而最小化了电导的变化。
为了优化此类分子的电导特性，研究小组开发了一种“一锅”合成方法，能够产生化学上多样化的带电阶梯分子。与传统的合成方法相比，该方法所需的起始材料更简单且易于商业获取。
此外，研究团队还通过设计、合成和表征蝴蝶状分子，验证了这种形状持久分子的广泛应用性。（刘春）
