内容提要

1. 考古新发现:2025年7月3日,《科学》杂志报道了一批史前东亚最古老的木制工具,如此古老的木器遗存极为罕见。这些器件的发现挑战了所谓“东亚古人类技术保守”的传统认知。

2. 生命新机制:我们都清楚知道DNA损伤可能带来的致命风险。找到阻止、修复DNA微小损伤的方法,相当于找到了一把抗衰老的关键钥匙。有研究团队打破了对“蛋白质二硫键异构酶”的已有认识,发现其在细胞核内发挥着相当于修复DNA损伤的胶水功能。相关研究刊载在《衰老细胞》(Aging Cell)杂志上。

3. 新奇新材料:在一项由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的研究中,科学家成功将人的尿液转换为羟基磷灰石,也就是我们骨骼与牙齿的主要成分。这种材料具有广泛应用的潜力。研究成果发表于5月份的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志。

Science:云南出土东亚最古老的木制工具

7月3日,《科学》杂志报道了一批史前东亚最古老的木制工具。

木器共计35件,保存完好,来自大约30万年前的中国云南甘棠箐,其中有由松木和硬木制成的掘棒、用于切割根茎的钩状工具以及可从地里挖出植物食材的尖头器件。它们展现了旧石器时代早期的古老而又先进的工艺和认知,也提示了关于古人类食谱的更多线索。

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甘棠箐出土的部分木器

新发现的作者团队由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和云南省文物考古研究所的专家学者主导。他们在甘棠箐遗址的古湖畔沉积层中发掘出这些木器。缺氧的黏土沉积物环境完好保存了工具表面被人刻意打磨刮削的痕迹,部分器具刃口处的植物和土壤残留物也成为揭示其用途的关键。

事实上,如此古老的木器遗存极为罕见,因为有机物极易分解。全球仅有少数考古遗址出土过类似物件。但与德国舍宁根遗址的木制狩猎长矛不同,甘棠箐的工具专为挖掘设计。

研究团队指出,这些经过精心规划使用的工具表明,30万年前的东亚远古人类已能针对特定需求制作工具,相当有远见有目标,对于可食用的植物种类及其部位也有深刻了解。

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甘棠箐遗址发掘现场

研究作者之一、澳大利亚卧龙岗大学教授李波表示:甘棠箐的木器所体现的规划能力和工艺水平,完全挑战了所谓“东亚古人类技术保守”的传统认知。此类观点之所以形成,原因是东亚地区过往出土的古老石器相较于欧亚大陆西部和非洲地区的显得更为“原始”。

值得一提的是,通过李波教授开发的一种红外释光测年技术或另一种电子自旋共振测年法,都可测算出木器的年代在25万至36.1万年前。

尽管工具表面附着的植物残存因降解严重难以辨识,但甘棠箐遗址出土的其他植物化石显示,这里的古人类曾采集浆果、松子、榛子、猕猴桃和水生块茎为食。

李波认为:此项发现挑战了先前关于早期人类适应环境的假说。当同时期欧洲遗址(如德国舍宁根)的古人类主要通过猎捕大型哺乳动物获取食物,甘棠箐生活的古人类却有独特的植物性生存策略。

资料来源:

Oldest wooden tools unearthed in East Asia show that ancient humans made planned trips to dig up edible plants

天然的抗衰“分子胶水”:修复DNA双链断裂

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PDI,全名“蛋白质二硫键异构酶”(Protein Disulphide Isomerase),是负责催化蛋白质二硫键形成、断裂和重排的关键酶类,长久以来也被认为与癌症相关——促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移。不过现在科学家发现了PDI的另一重惊人功能——进入细胞核内,像胶水般黏合断裂的DNA双链,帮助修复严重损伤。

研究团队在小鼠细胞和人类癌细胞中均验证了新发现:当去除PDI时,细胞自我修复能力明显受损;而重新引入PDI后,DNA修复功能随即恢复。他们甚至还通过实验证实,PDI能帮助活体斑马鱼(常用模式生物)抵御衰老相关的DNA损伤。

我们都清楚到DNA损伤可能带来的致命风险,这种风险在神经元等无法通过互补链的简单复制来修复损伤的细胞中尤为突出,而且DNA分子时刻都面临损伤威胁。

DNA微小损伤的累积被很多科学家视作导致衰老和多种年龄相关疾病恶化的主要原因,大脑在这方面尤为脆弱。

从某种意义上来说,找到阻止、修复DNA微小损伤的方法,相当于找到了一把抗衰老的关键钥匙。沙德法尔及其同事主导了关于PDI酶的新发现。他们于《衰老细胞》(Aging Cell)杂志撰文指出:

过去认为只存在于细胞质、履行折叠蛋白质之职的PDI,其实能潜入细胞的控制中心细胞核,帮助修复最危险的DNA双链断裂损伤。

“原来我们一直不明白PDI为何会出现在细胞核内。这项新研究首次揭示,PDI就像一种分子胶或者说催化剂,为能够分裂的细胞或非分裂细胞修复DNA损伤。”

引用沙德法尔的说法:“PDI就像个双面特工。在健康细胞中,它修复DNA并帮助预防疾病;而在癌细胞里,它被劫持,转而保护肿瘤而非人体。这也是为什么我们需要全面理解其中机制。”

这项突破性发现的影响将辐射多个领域。

首先就要说抗衰老研究。如何在不引入过多突变的前提下,增强神经元的自我修复能力?此问题的答案一直是整个领域的终极追求,PDI酶或许能开辟通往圣杯的新路。

关于神经退行性疾病,我们知道其通常伴随氧化应激加剧和DNA修复功能受损,PDI则似乎与渐冻症、阿尔茨海默症等存有些许关联,此次新发现引出一种可能机制:若PDI功能异常,DNA修复就受损,神经损伤可能加速。学界开始畅想开发用于调控PDI氧化还原功能的药物——既可增强脆弱神经元中的修复活性,又能抑制癌细胞中的破坏作用。

资料来源:

Scientists uncover anti-aging “glue” that naturally repairs damaged DNA

如果将尿液转化为补牙材料,你乐意用吗?

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当我们谈论坚硬的人体骨骼和牙齿时,应该不会有人联想到尿液。但在一项由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的研究中,科学家成功将人的尿液转换为羟基磷灰石,也就是我们骨骼与牙齿的主要成分。该成果发表于5月份的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志。

羟基磷灰石由钙离子、磷酸盐离子和氢氧根离子组成,其应用极为广泛。除了以骨齿移植为代表的医疗应用——不易引发排异且能促进组织再生——它还可用于考古修复,作为塑料的可降解替代品,甚至在建筑工程中有用武之地。

新研究的作者之一、加州大学欧文分校学者戴维·基赛勒斯(David Kisailus)指出:“转化尿液为羟基磷灰石的技术可谓一石二鸟。一方面,它有助于从废水中去除尿液,减轻环境污染和有害营养物积累;另一方面,它可产出具有商业价值、广泛应用的材料。”

人工合成羟基磷灰石的成本高昂,某些制备方法还会产生有毒的中间化学物质。

为寻找羟基磷灰石的新生产方式,基赛勒斯等人将目光投向了布拉氏酵母(Saccharomyces boulardii)——常见于荔枝等热带水果的表皮,常用作益生菌。

通过对布拉氏酵母进行基因改造,研究团队将其转化为一种“成骨酵母”(osteoyeast),可用以分解尿素、产生羟基磷灰石。尿素是人体分解蛋白质时产生的废物,经肾脏过滤后随尿液排出。数据显示,这套以成骨酵母为核心的尿素转化工艺能从每升尿液里制得1克羟基磷灰石。

基赛勒斯表示:该工艺过程耗时不足一天,所用的酵母成本低廉,且能于较低温度下大规模地培养(参考啤酒发酵工艺的成熟体系),无需引入复杂基础设施。”

研究团队已验证该方法可行性,现正探索规模化生产途径。他们表示,希望将该工艺应用于3D打印技术,生产基于羟基磷灰石的植入体、塑料替代品、建筑材料及能源领域组件。

资料来源:

Scientists transform pee into material fit for medical implants

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