食物宏量营养素组成调控哺乳动物寿命的研究进展

随着人们生活质量的提高和社会老龄化的加剧,如何通过改善饮食结构来让人们活得健康长寿,逐渐成为大众密切关注的话题,这是生命科学研究领域最具挑战性的重大科学问题,同时也是当前科学研究的热点前沿.人类有史以来一直积极于探索长寿之法,基于对不同物种衰老相关现象的观察和认识,也逐步形成了多个衰老相关理论,如程序性控制理论、氧化应激基理论、基因组不稳定等,都有力地推动了衰老研究的进展.但现代衰老生物学研究的快速发展主要得益于饮食限制延长大鼠寿命的重大发现,目前饮食限制作为长寿研究中的黄金法则,被证明可以延长众多生物的寿命,包括灵长类恒河猴的寿命,并能改善人类衰老相关生理生化指标.在研究饮食限制延长不同物种的寿命及其相关分子机制的过程中,人们逐渐发现,食物营养的组成对生物寿命影响起到至关重要的作用.哺乳动物实验模型在这一研究过程中发挥了关键作用,尤其是大鼠和小鼠.本文总结了自1935年以来,以小鼠或大鼠作为实验模型,通过调整食物中三大宏量营养素碳水化合物、蛋白质(氨基酸)和脂肪的比例影响动物寿命的相关研究,并分析了其潜在的机制,以期为今后健康长寿相关研究提供理论参考.     

金属离子替换的有机-无机钙钛矿太阳能电池及其迟滞现象

注入金属离子替换有机-无机钙钛矿中参与成键的Pb~(2+)可以有效调控其结晶动力学、薄膜形貌和光电特性,因此,通过优化Pb~(2+)替换比例提高钙钛矿太阳能电池性能是当前的研究热点之一.但是, Pb~(2+)替换对器件异常迟滞现象的影响却缺乏深入的研究.本文采用Cd~(2+)替换的MAPbI_3为模型体系,研究了不同Cd~(2+)浓度下MAPbI_3材料性质及其平面异质结光伏器件(结构为ITO/NiO_x/Cd-MAPbI_3/PCBM/Ag)性能的变化趋势.研究结果表明,优化比例(0.5%)的Cd~(2+)可以有效增强材料结晶性、改善薄膜形貌,降低非辐射复合,提高光生载流子寿命,从而大幅提高器件性能.而Cd~(2+)替换比例过高(2.5%)时,钙钛矿薄膜中不仅会出现相分离阻碍电荷传输,而且其非辐射复合加剧,光生载流子寿命降低,最终导致器件性能下降.与此同时,过量的Cd~(2+)注入还会引起严重的迟滞现象,利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)证实这一现象与钙钛矿薄膜中显著的离子迁移有关.     

荷叶在水下的超疏水状态的寿命测试与分析

水下超疏水现象在金属防腐蚀保护、减阻和防止水下污垢等方面具有重要的应用价值.水下超疏水状态的寿命是制约超疏水材料在水下应用的重要因素.本文通过连续记录超疏水界面处反射光光强变化测试了荷叶在不同水深下的超疏水状态的寿命.荷叶在水下的润湿状态随时间变化可分为3个阶段:非润湿阶段、部分润湿阶段、完全润湿阶段.非润湿阶段持续的时间即是水下超疏水状态的寿命,随水深的升高呈指数下降,在水深高于毛细力所能抵抗的极限深度时寿命又进一步缩短.气液界面的稳定依靠毛细力产生的悬挂力和空气内部压力共同维持.提高毛细力所能抵抗的极限水深可以使超疏水材料在更深的水域下得到应用.     

高温退火对物理提纯多晶硅位错密度及其电学性能的影响

对纯度约为99.999%的物理提纯多晶硅片进行不同高温退火工艺热处理, 经机械抛光和表面刻蚀后再用扫描电子显微镜(SEM)观察硅片内部位错密度变化情况, 并通过WT2000少子寿命测试仪和双电四探针测试仪测试其少子寿命和电阻率变化情况. 结果表明, 在1100~1400℃之间退火6 h的情况下, 随着退火温度的升高, 物理提纯多晶硅片内部位错密度逐渐减小甚至消失, 然而硅片少子寿命和电阻率等电学性能不但没有随着位错密度的减小而提高, 反而呈现逐渐降低的趋势. 这一现象说明对于杂质含量高的低纯度物理提纯多晶硅片来说, 位错密度并不是影响材料对载流子复合性能高低的决定性因素, 高含量的杂质以及杂质在晶体内部造成的微缺陷(包括间隙态或替位态杂质以及纳米级杂质沉淀)才是决定其少子寿命等电学性能的主要因素.     

激基复合物发光器件中三重激发态之间的湮灭过程

激基复合物中三重态湮灭形成单重态发光是一个相邻四分子间的相互作用过程,通常很难发生.本文通过近些年发展起来的有机磁效应这一灵敏的非接触式研究新方法,在单重态和三重态间的能量差(?EST)较小和给体分子三重态能量较高的激基复合物发光器件中观察到了三重态湮灭这一过程.器件光谱证明激基复合物激发态的形成,结果显示:温度大于100 K时,激基复合物器件的电致发光磁效应(?EL/EL)未呈现出高场下降现象;只有当温度降低到最低(20 K)时,器件才会呈现高场下降现象,且这一趋势,与器件的外加偏压(即注入电流密度)有关;?EL/EL随温度变化的这一趋势进一步证实了这一湮灭过程的存在.基于上述实验结果,初步探讨了在激基复合物发光器件中的三重态激发态间湮灭的形成条件.利用有机磁效应研究激基复合物发光器件中的微观机制对进一步提高器件的发光效率有重要的科学价值和潜在的应用前景.     

衰老和基因

衰老的秘密 众所周知,不同的生物其寿命也相异,就此而言,男人和女人的寿命看来也略有差别。这清楚地表明,一切生物体的正常寿命是受其基因所决定的。不同的基因可能使人的寿命更长,故在调整人类寿命这一问题上,遗传工程师们也许有用武之地。但是,衰老不可能是由一个或几个基因所控制,因为那样则意味着象“闹钟”型开关系统一样简单。就象设计不同类型的钟表在上满发条以后所走的时间长短不同那样,遗传上所构成的不同的生物体其生存的时间也不尽相同。要调整时间的长短可能需要对其机制进行根     

海豚也会患阿尔茨海默病

<正>海豚是一种寿命较长的哺乳动物,它在性成熟后还能继续生活多年,这一点和人类相似。而最近一项研究发现,海豚与人类的相似之处不只这点。研究人员检查了被冲上海岸的海豚尸体,在其脑部发现了β淀粉样蛋白斑块和缠结的神经纤维,这是阿尔茨海默病的典型症状。这是科学家在野生动物身上发现的"全面"的阿尔茨海默病症状。海豚的症状与人类患者的症状极其相似,这不由得引人思考造成这一现象的原因。研究人     

河外射电喷流

近几十年,人们在研究星系活动现象时,发现了喷流现象,这对研究星系活动现象的精细结构和能量转换机制有重要意义,《河外射电喷流》一文综合介绍了这一研究课题的进展.     

垂直激励下的二段复合颗粒链研究

实验研究了二段复合颗粒链在垂直振动激励下的动力学特性. 通过对颗粒链整体的运动状态以及与之相关的相位差、膨胀尺度、质心位移以及能量的分析发现, 不同颗粒排布组合在实验中表现出的特性有很大差别. 我们认为产生这一现象的原因在于不同颗粒段交界处界面效应的存在. 界面效应在不同的颗粒排布下造成不同的能量分布, 从而导致颗粒链出现不同的运动状态.     

封面说明

正太阳光球层的米粒组织是太阳对流层中等离子体对流运动所产生的一种现象.米粒组织的中心区域是上升的热等离子体,而边缘则是下降的冷等离子体.这导致它们在太阳光球层上呈现颗粒或元胞状,它们表征的是太阳能量从亚光球层到光球层的转换过程.研究太阳黑子周围米粒组织形态特征能帮助我们更好地理解太阳黑子形成过程中这种能量的转     

不连续现象的数学模型——托姆的突变理论

科学在对线性的、平衡的现象作了充分研究的基础上,正在向非线性、非平衡的现象进军.物理科学、生物科学对相变现象以及耗散结构一类非平衡态现象的研究.大范围的非线性经济模型的研究,都需要得力的数学武器.在数学为这类研究提供的工具中,除非线性方程分叉点理论,重正化群理论外,托姆的突变理论很引人注目.耗散结构理论的创始人普里戈金教授在本刊3卷1期《从存在到演化》一文中就专门提到这一理论.什么是突变理论?张奠宙同志的这篇文章作了生动而具体的入门介绍.     

旁栅偏压对GaAs MESFET沟道电流中低频振荡的调制

在研究旁栅偏压条件下MESFET输出特性时经常发现沟道电流的低频振荡现象. 通过测试不同旁栅电压条件下的GaAs MESFET输出特性, 研究了沟道电流的低频振荡现象与旁栅偏压的关系, 发现旁栅偏压对沟道电流的低频振荡现象具有调制作用, 无论旁栅偏压朝正向还是负向变化都存在一个阈值可以消除此低频振荡. 理论分析认为这种调制作用与沟道-衬底(C-S)结的特性和高场下衬底深能级EL2的碰撞电离有关. 这一结论对于设计低噪声GaAs IC具有十分重要的指导意义.     

干细胞与寿命有关

人的寿命长短或许与其自身干细胞的坚韧程度有关 .美国肯塔基大学的一研究小组已发现寿命最长的一种品系的小鼠其骨髓内的干细胞对于修复ＤＮＡ有着极好的效果 .小组成员范赞特 (ＧａｒｙｖａｎＺａｎｔ)说 :“这是一个全新的但却极有争议的概念” .　　骨髓和其他组织的干细胞     

刺激图形对外膝体细胞图形适应的影响

分别以条形光栅和环形光栅作为刺激, 研究了猫外膝体细胞对运动正弦光栅刺激产生的图形适应. 结果表明, 用两种光栅刺激时, 外膝体细胞均产生了明显的图形适应现象, 但用环形光栅刺激时, 外膝体细胞的发放和图形适应程度均明显高于条形光栅的相应结果. 环形光栅和条形光栅在空间频率、时间频率和对比度等参数上均相同, 但外膝体细胞对它们的反应和适应程度却不同. 这一结果与心理学对上述两种运动光栅的适应现象和后效应相一致, 可能反映了这一心理学现象的皮层下神经机制.     

毫微结构的物质

当一个新的研究领域公诸于众之时,首先引起争议的事可能是对基本现象的命名,也可能是这种现象的真实存在性.近来有关溶解在金属钯中的氘发生聚变的现象,即"冷核聚变",这一术语已被人们欣然接受,但是,这一现象却并非如此;另一方面,近期召开的名为"超精细微观结构"会议这一主题人人赞同,但是,这种现象还没有恰当的命名.有关这一主题第一次全面会议所讨论的内容是关于多晶物质的合成、特征和性质,这种物质形成的晶粒仅有几个毫微米(典型值为     

Y 和Gd 在Mg 中反常固溶强化行为的电子起源：第一性原理计算研究

Y 和Gd 在Mg 中表现出反常高的固溶强化效率, 这一现象与传统的弹性交互作用理论相矛盾. 采用第一性原理计算研究了不同合金元素Al, Zn, Y, Gd 对Mg固溶体中化学键的影响. 结果表明, Y 和Gd 在Mg 中反常固溶强化行为的主要原因是Mg-Y (Gd)和Mg-Mg 化学键的增强.     

基因决定长寿吗?

不久前,瑞典科学家公布了一项研究成果,认为人的寿命长短是由父亲的基因决定的.科学家们分析了来自瑞典北部49个不同家庭的132个健康人,对他们的基因端粒长度进行了统计,结果发现,如果一个人的父亲的基因端粒越长,这个人的寿命就越长.端粒是细胞基因末端的一组重复序列,它对细胞寿命至关重要.     

F+H2化学反应中的动力学共振以及氢分子转动的影响

化学反应共振态是长期以来备受关注的化学反应动力学研究课题, 对于理解基元化学反应的机理有着重要的意义. 本文介绍了最近我们在这一研究方向的重大进展. 通过对F+H₂化学反应的全量子态分辨的分子束反应散射实验研究, 观测到了F+H₂中反应中明显的反应共振现象. 通过高精度的全量子散射动力学研究, 发现这一共振现象是由两个动力学共振态所引起的, 而且这两个动力学共振态之间在前向散射有明显的量子干涉效应. 这项研究工作使得对这一重要基元反应中的化学反应共振态的研究向前迈进了一大步. 此外, 还进一步在实验和理论上研究了氢分子转动对动力学共振的影响, 并且观测到了F+H₂ (j = 1)反应的动力学共振现象.     

太阳辐射下降可能会导致严冬

一项新的研究发现,周期性太阳辐射下降会在北美和欧洲部分地区引发异常寒冷的冬季气候.这项发现不仅能改善长期气候预测,还有助于各国对暴风雪提前采取应对措施. 长期以来,科学家就发现,太阳辐射有11年的周期,期间测量到的太阳表面黑子的辐射量升到最高之后会下降,但要证明此现象与天气有关却较为困难.     

5年:体存精液新纪录

一条雌性菱斑响尾蛇在5年未交配的情况下,利用储存在体内的精液成功受孕并产下幼蛇.除了昆虫之外,这是动物界内已知最长的体内保存精液的纪录. 此外,研究人员还发现了一条蝮蛇“处女生育”的现象,这是首次发现这一物种中也存在着这种奇特的现象.在这一案例中,一条从未交配过的雌性蝮蛇繁衍了后代.这一发现证实某些动物不需雄性参与便可实现生育,或者可以将雄性提供的精液保存相当长一段时间.