연구 초기 우주 탐사에 대한 새로운 제안 개요

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눈물 모양의 아름다움 인 안소호 (Ansoo Lake)

김광석 거리에서

 

 

.연구 초기 우주 탐사에 대한 새로운 제안 개요

로 하버드 대학 학점 : Harvard University, 2019 년 4 월 19 일

대부분의 사람들은 빅뱅을 잘 알고 있습니다. 엄청나게 뜨겁고 밀도가 높은 우주가 오늘날 우리가 알고있는 우주로 폭발했다는 개념입니다. 그러나 우리는 전에 무엇이 왔는지에 대해 무엇을 압니까? 빅뱅의 초기 상태에서 발견 된 몇 가지 퍼즐을 해결하기위한 탐구에서 과학자들은 우주의 팽창 으로 알려진 최초의 우주 를 묘사하는 수많은 이론을 개발했습니다 . 우주가 극적으로 크기가 어떻게 확장 되었는가를 설명합니다 . 빅뱅 이전에 2 분의 1 초의 순간적 순간. 그러나 인플레이션 이론이 성공한만큼 논쟁은 수년에 걸쳐 활발한 토론을 이끌어 냈습니다. 일부 연구자들은 지금까지 인플레이션 이론을지지했던 동일한 실험 결과 를 설명하기 위해 매우 다른 이론을 개발 했다. 이 이론 중 일부에서는 초기 우주가 팽창하는 대신에 수축되었고, 빅뱅은 빅 바운스 (Big Bounce)의 일부였다. Avi Loeb, Frank B. Baird, 과학 교수 및 천문학과 의장을 비롯한 일부 연구원은이 이론에 대한 우려를 표명했으며, 끝없는 적응력으로 인해 테스트는 거의 불가능하다는 것을 보여줍니다. "인플레이션에 대한 현재의 상황은 유연한 아이디어이며 실험적으로 위조 될 수 없다"고 Loeb 씨는 말했다. "관찰 가능한 사람들의 측정 결과가 어떠했는지에 관계없이, 그것을 설명 할 수있는 인플레의 모델이 항상있다." 따라서 실험은 인플레이션 이론의 틀 내에서 일부 모델 세부 사항을 확인하는 데 도움이되지만 프레임 워크 자체의 타당성을 테스트 할 수는 없습니다. 그러나, falsifiability는 과학적 이론의 특징이되어야합니다. 그것이 Xingang Chen이 들어오는 곳입니다. 천문학의 선임 강사 인 첸 (Chen)과 그의 공동 연구자들은 원시 우주의 탐침으로 "원시 표준 시계 (primordial standard clock)"라고 불리는 것을 사용한다는 아이디어를 개발 해왔다. 물리학과의 박사후 연구원 인 Loeb와 Zhong-Zhi Xianyu와 함께 Chen은 인플레이션 이론이 전혀 예측을 내리지 않는지에 대한 의문을 제기 한 2017 년에 치열한 논쟁 에 대해 알게 된 후 비 인플레이션 이론 에이 아이디어를 적용했습니다 . Physical Review Letters 에서 편집자의 제안으로 발표 된 논문 에서 팀은 인플레이션 이론을 실험적으로 위조하는 데 사용할 수있는 방법을 제시했습니다. 인플레이션을 다른 이론과 분리 할 수있는 특성을 찾기 위해 팀은 다양한 이론의 정의 적 특성, 즉 원시 우주의 크기에 대한 진화의 역사를 확인함으로써 시작했다. "예를 들어, 인플레이션이 진행되는 동안 정의에 따르면 우주의 크기는 기하 급수적으로 커집니다." "일부 대체 이론에서 우주 계약의 크기는 매우 천천히 그리고 매우 빠릅니다. "사람들이 지금까지 제안한 관측 가능한 관측 자료는이 관측 자료가이 속성과 직접적인 관련이 없으므로 다른 이론을 구별하는 데 어려움이 있습니다." "그래서 우리는 관찰 대상이 그 속성을 정의하는 것과 연결될 수있는 것을 찾고 싶었습니다." 원시 표준 클럭에 의해 생성 된 신호는 이러한 목적을 달성 할 수 있습니다. 첸 (Chen)은 그 시계는 활력있는 원시 우주에서 거대한 초중자 입자의 어떤 유형이라도 말했다. 그러한 입자는 어떤 이론에서도 존재해야하며 시계의 진자가 흔들리는 것과 같이 일정한 주기로 진동합니다. 원시 우주는 완전히 획일적이지 않았습니다. 양자 변동은 오늘날의 우주의 대규모 구조의 씨앗이되었고 물리학 자의 빅뱅 이전에 일어난 일에 대해 배우기 위해 의존하는 정보의 핵심 소스 중 하나가되었습니다. Chen이 설명한 이론은 표준 클럭의 진드기가 이러한 변동 구조에 각인 된 신호를 생성했다는 것을 암시합니다. 그리고 다른 원초적인 우주의 표준 시계가 서로 다른 신호 패턴을 남길 것이기 때문에, 초기 우주의 어떤 이론이 가장 정확한지를 결정할 수있을 것이라고 Chen은 말했다. "빅뱅 이전에 일어난 일에 대해 우리가 지금까지 배웠던 모든 정보가 필름 프레임에 담겨 있다고 상상해 본다면 표준 시계가 어떻게 이러한 프레임을 재생해야하는지 알려줍니다."라고 Chen은 설명했습니다. "어떤 시계 정보도없이 우리는 영화가 앞으로 또는 뒤로, 빨리 또는 천천히 재생되어야하는지 알지 못합니다. 우리가 원초적인 우주가 팽창하거나 수축하는지, 그리고 그것이 얼마나 빠른지 확실하지 않은 것처럼. 문제는 표준 시계가 영화가 빅뱅 이전에 촬영되었을 때 각 프레임에 타임 스탬프를 넣고이 영화의 내용을 알려줍니다. " 팀은 이러한 표준 클록 신호가 인플레이션 이론에서 어떻게 나타나는지 계산하고 천체 관측에서이를 탐색하는 방법을 제안했습니다. Xianyu는 "계약 우주를 대표하는 신호 패턴이 발견되면, 어떤 상세한 모델이 구성되어 있는지에 관계없이 전체 인플레 이론을 위조하게 될 것"이라고 말했다 . 이 아이디어의 성공은 실험에 있습니다. 첸 박사는 "이 신호는 검출하기가 매우 미묘 할 것이다. "우리의 제안은 이러한 각인을 생성 한 거대한 분야가 있어야하며 패턴을 계산했지만 이러한 신호의 전체 진폭이 얼마나 큰지는 알지 못합니다. 매우 희미하고 매우 감지하기 어렵 기 때문에 여러 다른 장소에서 검색해야합니다. "우주의 극초단파 배경 복사는 한 곳입니다."그는 계속했다. "은하계의 분포는 또 다른 것으로 우리는 이미이 신호를 찾기 시작했으며 이미 흥미로운 후보들이 있지만 더 많은 데이터가 필요합니다."

추가 탐색 빅뱅 전에 무슨 일이 있었던거야? 추가 정보 : Xingang Chen 외. 원시 전력 스펙트럼의 인플레이션에 대한 대안의 독특한 지문, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.121301 저널 정보 : Physical Review Letters 하버드 대학교에서 제공

https://phys.org/news/2019-04-outlines-probing-primordial-universe.html

 

 

.물리학의 법칙을 무시하고 있습니까? 엔지니어가 모래 거품을 보여줍니다

에 의한 엔지니어링 및 응용 과학의 컬럼비아 대학 무거운 모래 (흰색)에 형성되는 더 가벼운 모래 (파란색)의 "거품"개발. 신용 : Alex Penn / ETH Zurich, 2019 년 4 월 22 일

화학 반응기에서 사용되는 모래 및 촉매 입자와 같은 입상 물질의 흐름은 산란에서 화산에 이르기까지 광범위한 자연 현상뿐만 아니라 의약품 생산에서 탄소 포집에 이르는 광범위한 산업 공정을 가능하게합니다. 입상 물의 움직임과 혼합은 움직이는 사구, 눈사태, 급수지에서와 같이 액체와 뚜렷한 유사성을 나타내는 경우가 많지만, 세분화 된 흐름을 구성하는 물리학은 액체 흐름만큼 잘 이해되지 않습니다. Columbia Engineering의 화학 공학 부교수 Chris Boyce가 최근에 발견 한 바에 따르면, 유체에 보이지 않는 가스 채널 메커니즘에 의해 유도되는 서로 다른 밀도의 과립 입자에 새로운 중력 불안정성이 있다고 설명합니다. 보이스의 연구팀은 ETH 취리히의 Christoph Müller 에너지 및 공학과 교수와 협력하여 예기치 않은 Rayleigh-Taylor (RT)와 같은 불안정성을 관찰했다.이 불안정성은보다 가벼운 곡물이 "손가락"과 "과립 형 거품"의 형태로 무거운 곡물을 통해 상승한다. 오일과 물을 섞지 않는 서로 다른 밀도의 두 유체의 상호 작용에 의해 생성되는 RT 불안정성은 가벼운 유체가 무거운 물질을 제쳐두고 밀어 내기 때문에 두 개의 건조한 입상 물체 사이에서 보이지 않습니다. 오늘 발표 된 연구는 국립 과학 아카데미 논문집 , 가벼운 모래 형태의 "거품"을 보여 모래의 두 가지 유형이 수직 진동 및 상승 가스의 대상이 때 무거운 모래를 통해 상승 처음이다 흐름 과 유사, 용암 램프를 만들고 거품을 일으키는 거품에. 연구진은 물보다 가볍고 물과 혼합되기를 원하지 않는 것처럼 공기와 오일 기포가 상승하는 것처럼 가벼운 모래의 기포는 두 가지 유형의 모래가 섞여 있어도 무거운 모래를 통해 상승한다. Boyce는 "우리는 최근의 주요 유체 기계적 불안정성 중 하나의 세밀한 유사성을 발견했으며, 최근 수십 년 간 세분화 된 흐름에서 다른 주요 불안정성의 유사점이 발견되었지만 RT 불안정성은 사라졌습니다 우리의 연구 결과는 광물 매장지의 밑에있는 지질 학적 형성 과 과정을 설명 할 수있을뿐만 아니라 에너지, 건설 및 제약 산업의 분말 가공 기술에도 사용될 수있다 "고 말했다. Boyce의 연구진은 가벼운 입자를 통한 가스 채널링이 손가락과 거품 패턴의 형성을 유발한다는 것을 보여주기 위해 실험 및 전산 모델링을 사용했습니다. 가스 채널링은 더 가벼운 더 큰 입자의 클러스터가 더 무겁고 작은 입자보다 가스 흐름에 대한 높은 투과성을 갖기 때문에 발생합니다. 세분화 된 물질에서의 RT와 같은 불안정성은 가스 채널에 의해 국부적으로 증가하는 상향 항력과 액체에서 발견되는 물리적 메커니즘과는 완전히 다른 하향 접촉력 사이의 경쟁에서 발생합니다. 그들은이 가스 채널 메커니즘이 또한 하강하는 과립 방울의 계단식 분지를 포함하는 다른 중력 불안정성을 생성한다는 것을 발견했다. 그들은 또한 다양한 기류와 진동 조건 하에서 RT와 같은 불안정성이 발생하여 다른 여기 조건에서 다른 구조를 형성 할 수 있음을 입증했습니다. "다양한 시스템에 적용 할 수있는 이러한 불안정성은 세분화 된 동역학에 대한 새로운 시각을 제시하고 예를 들어 제약 업계에서 신제품을 형성하기위한 세분화 된 혼합물 내에서 패턴화할 수있는 새로운 기회를 제시합니다."라고 Boyce는 덧붙입니다. "우리는 지질학에 대한 우리 연구 결과의 잠재적 영향에 대해 특히 흥분하고 있습니다. 이러한 불안정성은 우리가 지구의 오랜 역사를 통해 구조물이 어떻게 형성되었는지를 이해하고 다른 사람들이 미래에 어떻게 형성 될지 예측할 수 있습니다." Boyce는 현재 모래 입자 에서 다른 액체와 같은 구조 현상을 조사 하고 그 행동을 정량화하고 있습니다. 또한 지질 학자 및 화산 학자와 대화를하면서이 과정과 유사한 과정이 어떻게 자연 세계에서 발생하는지 자세히 살펴 봅니다.

추가 탐색 물리학 자들이 세분화 된 모세관 현상 뒤에있는 메커니즘 발견 더 자세한 정보는 Christopher P. McLaren et al., "2 진 입상 물의 중력 불안정", PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1820820116 저널 정보 : 국립 과학 아카데미 회보 컬럼비아 대학교 공과 대학 응용 과학 대학 제공

https://phys.org/news/2019-04-defying-laws-physics-sand.html

 

 

.새로운 기술로 오래 지속되는 리튬 배터리 생산

에 의한 엔지니어링 및 응용 과학의 컬럼비아 대학 인공 붕소 질화물 (BN) 막은 화학적으로나 기계적으로 리튬에 강하다. 리튬 알루미늄 티타늄 인산염 (LATP)을 리튬으로부터 전기적으로 분리 시키지만 폴리에틸렌 산화물 (PEO)에 침투하면 안정한 이온 통로를 제공하여 안정된 사이클링을 가능하게합니다. 제공 : Qian Cheng / Columbia Engineering, 2019 년 4 월 22 일

휴대용 장치에서 전기 자동차에 이르기까지 모든 에너지 원에 점점 더 의존하게됨에 따라 안전한 작동을 보장하면서 에너지 저장을 향상시키고 배터리 수명을 늘리는 데 큰 도전이되어 가고 있습니다. 양 Yuan, 재료 과학 및 공학부 조교수가 이끄는 컬럼비아 엔지니어링 팀은 리튬 금속의 고체 전해질을 안정화시키기 위해 질화 붕소 (BN)의 나노 코팅을 삽입하여 배터리 수명을 안전하게 연장하는 새로운 방법을 개발했다고 오늘 발표했다. 배터리. 그들의 연구 결과는 Joule에 의해 발표 된 새로운 연구에 요약되어 있습니다. 기존의 동안 리튬 이온 (Li-ion) 전지는 현재 널리 일상 생활에서 사용되는, 그들은 낮은이 에너지 밀도를 짧은 결과, 배터리 수명 , 그리고 때문에 가연성 액체 전해질 그 안에서, 그들은 수 짧은 밖으로, 심지어 불이 붙 . 리튬 이온 배터리에서 사용되는 흑연 양극을 대체하기 위해 리튬 금속 을 사용하면 에너지 밀도가 향상 될 수 있습니다 . 리튬 금속그것이 전달할 수있는 전하량에 대한 이론적 능력은 흑연보다 거의 10 배나 높다. 그러나 리튬 도금 과정에서 수상 돌기가 형성되는 경우가 종종 있으며, 배터리 중앙부의 막 분리기에 침투하면 단락이 발생하여 배터리 안전성에 대한 우려가 높아집니다. Li-ion 배터리의 가연성 전해질에 비해 안전성과 에너지 밀도를 향상 시키는데 큰 도움이된다고 Yang은 말했다. "우리는 차세대 에너지 저장 장치의 유망한 후보이기 때문에 충전식 고체 리튬 배터리에 특히 관심이있다 ." 대부분의 고체 전해질은 세라믹이기 때문에 불연성이므로 안전 문제가 없습니다. 또한, 고체 세라믹 전해질은 리튬 덴 드라이트 성장을 실제로 억제 할 수있는 높은 기계적 강도를 지니고있어, 리튬 금속이 배터리 애노드의 코팅 옵션으로 사용됩니다. 그러나 대부분의 고체 전해질은 리튬에 대해 불안정합니다. 리튬 금속으로 쉽게 부식 될 수 있으며 배터리에는 사용할 수 없습니다.

왼쪽 그림은 리튬 금속에 닿는 리튬 알루미늄 티타늄 인산염 (LATP) 펠릿이 즉시 감소 함을 보여줍니다. 리튬과 고체 전해질 사이에 심각한 부작용이 생기면 배터리가 여러 번 끊어집니다. 오른쪽은 인공 BN 필름이 리튬에 대해 화학적으로나 기계적으로 견고하다는 것을 보여줍니다. LATP를 리튬으로부터 전자적으로 분리하지만 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO)가 침투 할 때 안정한 이온 경로를 제공하므로 안정된 사이클링이 가능합니다. 제공 : Qian Cheng / Columbia Engineering "

리튬 금속은 에너지 밀도를 높이기 위해 없어서는 안될 것이므로 고체 전해질의 양극으로 사용할 수있는 것이 중요합니다."라고 Qian Cheng은 논문의 수석 저자이자 응용 물리학 및 응용 수학 분야의 박사후 연구원이다 양의 그룹에서 일하는 사람. "실제 응용 분야에 이러한 불안정한 고체 전해질을 적용하기 위해 우리는 리튬 애노드에 대해 이러한 고체 전해질을 보호하기 위해 화학적으로나 기계적으로 안정한 계면을 개발해야했습니다. 인터페이스는 고도로 전자 절연성 일뿐만 아니라 이온 전도성도 필수적입니다 배터리의 에너지 밀도를 낮추지 않으려면이 인터페이스가 초박형이어야합니다. " 이러한 과제를 해결하기 위해 팀은 Brookhaven National Lab 및 뉴욕 시립 대학의 동료들과 협력했습니다. 그들은 전극에 침투하는 미량의 폴리머 또는 액체 전해질과 함께 리튬 금속과 이온 전도체 (고체 전해질) 사이의 전기 접촉을 차단하기 위해 5 ~ 10 nm 두께의 BN (boron nitride) 막을 보호 층으로 증착했다. / 전해질 계면. BN을 보호 층 으로 선택했다.그것은 리튬 금속으로 화학적으로나 기계적으로 안정하기 때문에 고도의 전자 절연을 제공합니다. 그들은 BN 층이 리튬 이온이 통과 할 수있는 본질적인 결함을 갖도록 설계하여 우수한 분리막 역할을 할 수있게했습니다. 또한, BN은 화학 기상 증착으로 대규모 (~ dm 수준), 원자 적으로 얇은 등급 (~ nm 수준) 및 연속 필름을 형성 할 수 있습니다. "이전 연구에서는 200 μm 두께의 고분자 보호 층을 사용했지만 BN 보호 필름은 두께가 불과 5 ~ 10 nm에 불과하므로 배터리 의 에너지 밀도를 낮추지 않고도 이러한 보호 층의 한계에서 기록적으로 얇습니다. "Cheng 말한다. "이는 방탄 조끼처럼 리튬 금속이 고체 전해질에 침투하는 것을 막는 장벽 역할을하기에 완벽한 재료입니다. 우리는 불안정한 고체 전해질을위한 리튬 금속 방지 조끼를 개발했습니다. 수명이 긴 수명의 리튬 금속 배터리를 달성했습니다 . " 연구자들은 현재 불안정한 고체 전해질에 광범위한 방법을 적용하고 인터페이스를 최적화하고있다. 그들은 고성능 및 긴주기 수명을 가진 고체 배터리를 제조 할 것으로 기대합니다.

추가 탐색 새로운 연구 결과 지금 가능한 가장 높은 에너지 밀도의 완전 고체 배터리 자세한 정보 : "질화 붕소 기반 Nanocomposite 코팅에 의한 Li-Metal 배터리의 고체 전해질 - 양극 인터페이스 안정화" Joule (2019). DOI : 10.1016 / j.joule.2019.03.022 , https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30162-X 저널 정보 : Joule 컬럼비아 대학교 공과 대학 응용 과학 대학 제공

https://phys.org/news/2019-04-technique-longer-lasting-lithium-batteries.html

 

 

.지자기 마침내 재생산 및 설명

에 의해 CNRS 컴퓨터 시뮬레이션 모델 (적도 평면의 모습과 북극에서 본 내부 코어 근처의 구형 표면)으로 표시된 지구 중심의 내부 시각화. 자기장 선 (주황색)은 난류 대류 (파랑 및 빨강)로 늘어납니다. 자성파는 내부 코어에서 방출되고 자기장 선을 따라 코어의 경계까지 퍼져 나간다. 코어의 경계선은 초점을 맞춰 자기 자기를 만들어 낸다. 신용 : Aubert 외 al / IPGP / CNRS 사진 라이브러리

지구의 자기장은 예기치 않으며 빠르며 강렬한 비정상을 경험합니다. CNRS 연구원이 발견되기까지이 현상의 기제는 여전히 수수께끼로 남아있었습니다. 덴마크의 동료와 함께 일하면서, 그들은이 자기 자기에 대한 컴퓨터 모델을 만들어 외모에 대한 설명을 제공했습니다. 그들의 연구는 2019 년 4 월 22 일 Nature Geoscience 에 발표되었습니다 . 1978 년에 처음 설명 된 지 자기 저크는 지구의 자기장의 진화를 갑자기 가속화시키는 예측할 수없는 사건 이며 다년간의 행동에 대한 예측을 왜곡합니다. 우리의 자기장은 스마트 폰의 방향 설정에서부터 저고도 위성 비행에 이르기까지 수많은 인간 활동에 영향을 미칩니다. 그러므로 진화의 정확한 예측은 필수적이다. 아직도, 지구 자기 학자들은 시간이 지남에 따라 지구 물리학 자들에게 문제를 제기했다. 지구의 자기장은 이 코어가 냉각 될 때 방출되는 에너지를 통해 금속 코어 내의 물질 순환에 의해 생성됩니다 . 연구원들은 자기장에 두 가지 유형의 변동을 야기하는 두 가지 유형의 움직임을 알고 있습니다. 1 세기의 시간에 측정 할 수있는 느린 대류 이동으로 인한 결과와 감지 할 수있는 "급격한" 몇 년의 규모로 그들은 후자가 저크에서 역할을했다는 것을 의심했지만, 전파와 증폭 의 메커니즘 과 함께이 파도와 느린 대류와의 상호 작용 은 아직 밝혀지지 않았다. 이 수수께끼를 풀기 위해 프랑스 국립 과학 연구소 (University of Paris, CNRS / IPGP / IGN / Université de Paris)의 Julien Aubert가 Technical University of Denmark (DTU)의 동료와 함께 개발했습니다. 지구의 핵심적인 물리적 조건. 시뮬레이션은 4 백만 시간의 계산 시간을 필요로했으며 GENCI의 수퍼 컴퓨터 덕분에 수행되었습니다. 연구자들은 이후 내부 코어에서 방출되는 강자성파의 시뮬레이션에서 발생하는 지자기 자력으로 이어지는 일련의 사건들을 재현 할 수 있었다. 이 파들은 코어 표면에 접근함에 따라 집중되고 증폭되어 관찰 된 바보에 모든면에서 유사한 자기장을 발생시킵니다. 이 바보의 디지털 재생과 이해는 지구 자기의 더 나은 예측을위한 방법으로 불법 체류자 필드 . 자기장 변화 의 원인을 확인하는 것은 지구 물리학 자들이 지구의 핵심 및 내부 맨틀의 물리적 특성을 연구하는 데 도움이 될 수 있습니다.

추가 탐색 Rossby 파는 지구의 자기장이 서쪽으로 흘러 드는 것에 대한 책임이 있습니까? 더 자세한 정보 : 지구의 핵심 표면에서 집중하고있는 지자기 멍청이와 급속한 수분 자파, Nature Geoscience (2019). DOI : 10.1038 / s41561-019-0355-1 , https://www.nature.com/articles/s41561-019-0355-1 저널 정보 : Nature Geoscience CNRS에서 제공

https://phys.org/news/2019-04-geomagnetic-jerks.html

 

 

.씨앗에있는 가족 싸움은 부모와 자손이 때때로 상반되는 방향으로 진화하는 방식을 보여줍니다

에 의해 세인트 루이스의 워싱턴 대학 애기 장대. 신용 : Wikipedia. 2019 년 4 월 22 일

봄입니다. 마침내 나뭇 가지에 전투가 일어나고 있습니다. 로빈은 지렁이로 그녀의 둥지로 돌아갑니다. 그녀의 nestlings는 모두 구걸한다, 그러나 단지 하나는이 식사를 얻을 것이다. 엄마는 아기가 모두 번성하도록하는 데 관심이 있지만 각 새는 좀더 이기적입니다. 그래서 아기는 또 다시 부리를여십시오. 이제 같은 나무의 꽃들에서 비슷한 충돌이 일어나고 있음을 알 수 있습니다. 세인트 루이스의 워싱턴 대학 (Washington University)에서 진행된 새로운 연구에 따르면, 씨앗에서의 가족 갈등이 급속한 진화를 가져 오는 놀라운 방법이 드러납니다 . Arts & Sciences의 연구원은 자손이 부모로부터받는 자원의 양에 대한 갈등이 특정 종자 조직의 개발에 특별한 역할을하는 것으로 나타났다. 이 연구는 4 월 22 일 주에 국립 과학원 회보에 이다 . 식물 씨앗에는 세 가지의 유전 적 친척 인 어머니, 배아 및 모체에서 배아로 영양분이 옮겨지는 배젖이라고 불리는 기묘한 삼배체 조직을 나타내는 조직이 들어 있습니다. 캐서린 가이스트 (Katherine Geist) 박사 David C. Queller, Arts & Sciences의 생물학 교수 인 Spencer T. Olin과 Charles Rebstock의 생물학 교수 인 Joan Strassmann 은 모델 공장의 유전체 데이터 를 사용했으며 , Arabidopsis thaliana 하여 분쟁을 밝혀 냈습니다 . 배아에게 얼마나 많은 자원을 주어야하는지에 대해 "부모 - 자녀 간 갈등이 어떻게 나타날지 생각할 때, 우리는 엄마와 아기가 상호 작용하는 두 개의 서로 다른 당사자가 있어야한다고 생각하는 경향이있다"고 Geist가 말했다. 어느 한 아기는 형제 자매보다는 자기 자신을 위해 더 많은 것을 원하지만 어머니는 자손들 사이에서 공정한 분열을 원합니다. 예를 들어 로빈 새 둥지가 지렁이를 구걸합니다. 인간의 아기 울지. 게이스트는 "씨앗에서는 분명하지 않을 수도있다"고 말했다. "그러나 여전히 호르몬과 세포 신호 전달 수준에서 진행되는이 모든 것들이 있습니다. "이들은 서로 다른 유전 적 이해 관계를 가진 서로 다른 당사자들이다"라고 그녀는 말했다. 가족 모두 올해 Queller와 Strassmann은 베를린에서 고급 연구 기관인 Wissenschaftskolleg의 연구원으로 일하고 있습니다. 그들은 아메바 및 말벌 사회에서의 사회 진화 에 대한 연구로 가장 잘 알려져 있습니다. 새로운 연구는 식물에 관련된 질문을 다루며, 처음에는 대학원생 으로서 Queller가 수십 년 전에 처음으로 연구 한 이론적 인 친족 선택 모델의 테스트입니다 . 진화론 적 갈등은 종종 "군비 경쟁 (arms race)"이라 불리는보다 빠른 진화를 가져옵니다. 경쟁적 관심사를 가진 생물체는 세대를 거치면서 서로를 하나씩 추구합니다. 이 상호 작용은 숙주와 병원체가 서로 충돌하는 등 갈등이 매우 강한 곳에서 가장 잘 인식됩니다. "그러나 관련성은 갈등을 줄여 줄 것으로 기대된다"고 Queller는 말했다. "우리는 친족 간의 갈등이 진화 군비 경쟁과 일치하는 급속한 진화를 주도 하는지를보고 싶었다"고 말했다. 식물도 쓸쓸 해. Arabidopsis에 대해 이전에 발표 된 게놈 데이터는 모 식물의 다른 부위뿐만 아니라 종자 조직 및 하위 조직에 대한 유전자를 확인했습니다. 대학원생 인 가이스트 (Geist)는 그녀의 초점 종인 애기 장대 (Arabidopsis)와 그 사촌 몇 명을 위해이 데이터를 여러 번 반복적으로 샅샅이 뒤졌다. 그녀는 식물의 다른 부분에서 성장을 조절하는 유전자의 적응 진화 속도를 비교했다. Geist는 꽃 봉오리, 줄기, 잎 줄기 및 뿌리와 같은 다른 식물 기관의 비율과 비교할 때 종자에서 상향 조절 된 유전자에 대해 더 높은 적응 변화율을 발견했습니다. 그녀는 배아보다 배젖과 모체 조직에서 발현 된 유전자에 적응 적 진화의 증거가 더 많았으며 특히 양분 이식에 특별히 관여하는 종자의 하위 조직에서 더 많이 나타났다. 가스트 장관은 "우리는 자원 배분에 관여하는 유전자의 영역에서 빠른 적응의 예측 된 분자 진화 패턴을 볼 수 있지만 아마 저장에만 관여하는 유전자 발달 패턴은 볼 수 없다"고 말했다. 그 결과는 군비 경쟁이 숙주와 병원균과 같은 무자비한 적으로부터 오는 것이 아니라 가족 내에서 일어나는 적은 양보에서 비롯된다는 예측을 뒷받침합니다. 그들은 또한 식물 가족이 동물과 같은 종류의 돌발을 가지고 있다고 제안합니다. 이 연구에서 탐구 된 사회적 상호 작용은 향후 연구에서 조사 될 수있는 종자 크기에 영향을 미칠 수 있다고 연구자들은 말했다. 씨앗의 궁극적 인 크기와 영양가는 인간에게 중요합니다. 인간은 쌀, 밀, 보리, 키노아 같은 곡물을 전세계의 주요 식량 공급원으로 사용합니다.

추가 탐색 어버이 갈등에 의해 형성된 식물의 특성 더 자세한 정보 : Katherine S. Geist el al., "씨앗에있는 다툼과 애기 장대에서의 빠른 적응 적응", PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1817733116 저널 정보 : 국립 과학 아카데미 회보 세인트루이스 워싱턴 대학 제공

https://phys.org/news/2019-04-family-quarrels-seeds-reveal-ways.html

 

 

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0