New ideas in the search for dark matter
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.New ideas in the search for dark matter
암흑 물질을 찾는 새로운 아이디어
에 의해 캘리포니아 기술 연구소 이 허블 우주 망원경 합성 이미지는 은하단에서 유령의 "반지"를 보여줍니다. 크레딧 : NASA, ESA, MJ Jee 및 H. Ford (Johns Hopkins University) JUNE 16, 2020
1980 년대 이후 연구자들은 우리 은하와 우주에 스며드는 보이지 않는 물질 인 암흑 물질을 구성하는 입자를 찾기 위해 실험을 진행해 왔습니다. 우리 우주에서 물질의 80 % 이상을 구성하는이 물질은 중력을 통해 일반 물질에 반복적으로 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 과학자들은 그것이 있다는 것을 알고 있지만 그것이 무엇인지 모릅니다. 이론 물리학 교수 인 캐서린 주렉 (Cathryn Zurek)이 이끄는 Caltech의 연구원들은 새로운 아이디어 를 생각하기 위해 드로잉 보드로 돌아갔다 . 이들은 암흑 물질이 이전에 제안 된 입자보다 가볍고 이론적으로 작은 지하 탁상 장치를 사용하여 발견 될 수있는 "숨겨진 섹터"입자로 구성 될 가능성을 조사해 왔습니다. 반대로 과학자들은 이탈리아의 7 만 갤런의 물 탱크에 지하에 설치된 크세논 (XENON)과 같은 대규모 실험을 이용하여 WIMP (대량 입자와의 상호 작용이 약함)라는 더 무거운 암흑 물질 후보를 찾고 있습니다. Zurek은 10 년 전에 처음으로 숨겨진 섹터 입자를 제안한 바있다. "은하의 중심을 돌면서이 암흑 물질의 꾸준한 바람은 거의 눈에 띄지 않습니다. 그러나 우리는 여전히 암흑 물질의 근원을 이용하고 암흑 물질과 암흑 물질 사이의 희귀 한 상호 작용을 찾는 새로운 방법을 설계 할 수 있습니다 탐지기." 물리 검토 지 ( Physical Review Letters) 저널에 게재 된 새로운 논문 에서 물리학 자들은 가벼운 암흑 물질 입자가 마그 논 (magnon)으로 알려진 준 입자 (quasiparticle)의 유형을 통해 어떻게 감지 될 수 있는지를 개괄하고있다. 준 입자는 고체가 마치 약하게 상호 작용하는 입자를 포함하는 것처럼 행동 할 때 발생하는 현상입니다. 마그 논은 작은 자석처럼 작용하는 전자 스핀이 집단적으로 여기되는 준 입자의 한 유형입니다. 탁상 실험에 대한 연구자들의 아이디어에서, 자성 물질은 암흑 물질에 의해 생성 된 여기 된 마그 논의 징후를 찾기 위해 사용될 것입니다. Caltech의 박사후 연구원 인 Zhengkang (Kevin) Zhang은“암흑 물질 입자가 양성자보다 가벼우면 기존의 방법으로 신호를 감지하는 것이 매우 어려워진다”고 말했다. 그러나 많은 잘 동기 부여 된 모델, 특히 숨겨진 섹터와 관련된 모델에 따르면, 암흑 물질 입자는 전자의 스핀에 결합 할 수있어 일단 재료에 부딪 치면 스핀 여기 또는 마그 논을 유발할 수 있습니다. 배경 잡음 장비를 냉각 지하를 이동하여, 우리는 어두운 물질에 의해서만 생성 magnons하지 감지 할 수 있도록 노력하겠습니다 수있는 일반적인 문제를 . " 이러한 실험은이 시점에서 단지 이론적 인 것이지만 결국에는 지하에있는 작은 장치를 사용하여 이루어질 수 있으며, 아마도 광산에서와 같은 다른 입자의 외부 영향을 최소화 할 수있는 광산에있을 수 있습니다. 탁상용 실험에서 암흑 물질 탐지의 한 가지 확실한 신호는 시간에 따라 달라지는 신호의 변화입니다. 이는 암흑 물질을 검출하는데 사용될 자성 결정이 이방성 일 수 있다는 사실에 기인하는데, 이는 암흑 물질이 올 때 원자가 암흑 물질과 더 강하게 상호 작용하는 방식으로 자연적으로 배열됨을 의미한다. 특정 방향에서. "지구가 은하 암흑 물질 후광을 통과함에 따라 지구가 움직이는 방향에서 암흑 물질 바람이 불고 있음을 느낍니다. 지구의 특정 위치에 고정 된 검출기가 행성과 함께 회전하므로 암흑 물질 바람이 Zhang은 다른 시간대의 다른 방향, 예를 들어 때때로 위에서, 때로는 측면에서 다른 방향을 제시합니다. 예를 들어, 낮에는 암흑 물질이 측면보다 위로부터 올 때 탐지율이 더 높을 수 있습니다.이 사실을 보면 암흑 물질을보고 있다는 것이 매우 장관 적이며 매우 강력한 표시 일 것입니다.” 연구원들은 마그 논을 통해 암흑 물질이 어떻게 드러날 수 있는지에 대한 다른 아이디어를 가지고 있습니다. 연구진은 결정 격자의 진동에 의해 발생하는 포논 (phonon)이라고 불리는 다른 유형의 준 입자 (quasiparticle)뿐만 아니라 광자를 통해 더 밝은 암흑 물질 입자가 검출 될 수 있다고 제안했다. UC Berkeley에서는 2019 년 Zurek이 Caltech 교수진에 합류하기 전에이 팀을 기반으로 한 광자 및 포논을 기반으로 한 예비 실험이 진행되고 있습니다. 서로의 결과를 확인하는 데 도움이됩니다. Zhang은“ 암흑 물질 에 대해 아는 것이 거의 없기 때문에 모든 가능성을 고려할 가치가 있기 때문에 암흑 물질을 찾는 새로운 방법을 모색하고 있습니다.
더 탐색 암흑 물질의 온도 측정 추가 정보 : Tanner Trickle et al. Magnon, 물리적 검토 서한 (2020)으로 밝은 암흑 물질을 탐지 . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.124.201801 저널 정보 : 실제 검토 서한
https://phys.org/news/2020-06-ideas-dark.html
.Hunting in savanna-like landscapes may have poured jet fuel on brain evolution
사바나와 같은 환경에서 사냥하면 뇌 진화에 제트 연료가 부어 졌을 수 있습니다
에 의해 노스 웨스턴 대학 오카 방고 델타의 고풍스러운 풍경은 "골디락스 풍경"의 좋은 예입니다. 크레딧 : Tim Copeland JUNE 16, 2020
인간과 같은 육상 동물이 어떻게 수생 조상보다 똑똑하게 진화했는지 궁금한 적이 있습니까? 당신이 걷는 땅에 감사 할 수 있습니다. 노스 웨스턴 대학의 연구자들은 최근 나무, 관목, 바위 및 놀로 점토 한 복잡한 경관이 육지에 사는 동물 이 수생 조상보다 더 높은 지능을 발전시키는 데 도움이 될 수 있음을 발견했습니다 . 의 광대 한 공허함에 비해 오픈 워터 , 땅은 장애물과 폐색에 유행이다. 숨을 수있는 공간과 은밀한 공격을 포식 할 수있는 포식자를 먹이로 제공함으로써, 육지에서 가능한 서식지는 많은 동물들에게 습관을 기르는 것이 아니라 계획 전략을 세우는 데 도움이되었을 수 있습니다. 그러나 연구자들은 계획이 모든 조경에서 조상에게 우위를주지는 않는다는 것을 발견했습니다. 연구자들의 시뮬레이션은 포식자의 인식에 골디락스 수준의 장벽이 너무 많거나 적지 않다는 것을 보여줍니다. 계획의 이점이 실제로 빛을 발합니다. 열린 땅과 같은 단순한 풍경이나 울창한 정글과 같은 포장 된 풍경에서는 이점이 없었습니다. "토지 나 수중에있는 모든 동물들은 진화하는데 같은 시간이 걸렸는데, 왜 육상 동물은 대부분의 영리를 가지고 있습니까?" 노스 웨스턴의 Malcolm MacIver에게 물었다. "우리의 연구는 그것이 단지 머리 속에있는 것이 아니라 환경에있는 것에 관한 것임을 보여줍니다." 그리고 돌고래와 고래는 덜 지능적인 바다 생물 범주에 속하지 않습니다. 둘 다 최근에 진화론 적으로 물로 돌아온 육상 포유류 이다. 이 논문은 6 월 16 일 Nature Communications 저널에 발표 될 예정 이다. MacIver가 수행 한 일련의 연구에서 최신으로 육상 동물 이 어떻게 계획 능력을 진화 시켰 는지에 대한 이론을 발전 시켰습니다. 노스 웨스턴의 신경 생물학 교수 인 Dan Dombeck과 함께 진행중인 후속 연구에서 MacIver는이 계산 연구에 의해 생성 된 예측을 로봇 재구성 환경에서 작은 동물 실험을 통해 테스트 할 것입니다. MacIver는 노스 웨스턴 맥코믹 엔지니어링 스쿨 (McCormick School of Engineering) 의 생의학 및 기계 공학 교수이며 와인버그 예술 과학 대학의 신경 생물학 교수입니다. Ugurcan Mugan, Ph.D. MacIver 실험실의 후보자는이 논문의 첫 번째 저자입니다. 플레이 00:00 01:43 음소거 설정 씨 전체 화면 입력 플레이 Malcolm MacIver 교수는 Goldilocks 수준의 혼란이 뇌의 회로 계획을 세우는 데 어떻게 도움이되었는지 설명합니다. 크레딧 : Northwestern University 생존 시뮬레이션 이전 연구에서 MacIver는 동물이 3 억 8 천 8 백만 년 전에 땅에 침입하기 시작했을 때 물에서보다 백 배 더 멀리 볼 수있는 능력을 얻었음을 보여주었습니다. MacIver는 더 멀리서 볼 수있는 상황에서 포식자 또는 먹이가 되려면 빈 물을 통해 사냥하는 것보다 더 많은 두뇌 능력 이 필요할 것이라고 가설을 세웠다 . 그러나 새로운 연구를위한 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션 (단일 PC에서 35 년간의 계산)은 계획을 세우기 위해 더 멀리 보는 것이 필요하지만 충분하지 않다는 것을 보여주었습니다. 대신, 장거리 비전과 조경이 개방 된 지역과 더 조밀하게 식생 된 지역과 혼합되어 계획에있어 분명한 승리를 거두었습니다. MacIver는“우리는 지상으로 이동하면 뇌의 진화에 따라 제트 연료가 부어 질 것으로 예상했다. "왜 우리가 해산물을 먹을 수 있는지 설명 할 수 있지만 해산물은 우리를 위해 나갈 수 없습니다." 이 가설을 테스트하기 위해 MacIver와 그의 팀은 두 가지 의사 결정 전략에 따라 포식자가 적극적으로 사냥하는 먹이의 생존율을 테스트하기 위해 전산 시뮬레이션을 개발했습니다. 습관 기반 (암호 기반 암호 입력과 같은 자동) 및 계획 기반 (여러 시나리오를 상상하고 가장 적합한 시나리오 선택) 이 팀은 수중 세계를 시뮬레이션하기 위해 시각적 장벽이없는 단순하고 개방 된 세계를 만들었습니다. 그런 다음 땅을 시뮬레이션하기 위해 다양한 밀도의 물체를 추가했습니다. 가장 똑똑한 생존 "복잡한 인식을 정의 할 때 습관 기반 행동과 계획을 구별했습니다."라고 MacIver는 말했습니다. "습관의 중요한 점은 융통성이없고 결과에 독립적이라는 것입니다. 따라서 비밀번호를 변경 한 후에도 기존 비밀번호를 잠시 동안 계속 입력해야합니다. 계획에서 다른 미래를 상상하고 최상의 잠재적 결과를 선택해야합니다." 연구에서 조사 된 간단한 수생 및 육상 환경에서, 습관 기반 행동을 사용한 먹이와 계획 능력이있는 것들 모두 생존율이 낮았다. 산호초와 울창한 열대 우림과 같이 고도로 포장 된 환경에서도 마찬가지입니다. MacIver는“단순하고 개방 된 환경에서는 계획의 이점이 없습니다. "열린 수생 환경에서는 반대 방향으로 달리고 최선을 다할 필요가 있습니다. 고도로 포장 된 환경에서는 취할 수있는 경로가 거의 없으며, 할 수 없기 때문에 전략을 수립 할 수 없습니다 이러한 환경에서는 계획이 생존 가능성을 개선하지 못한다는 것을 발견했습니다. " 골디락스 풍경 그러나 식생과 지형의 패치가 사바나와 유사한 광활한 지역에 산재되어있을 때, 시뮬레이션 결과는 습관 기반 운동과 비교할 때 큰 생존율을 얻는 것으로 나타났습니다. 계획은 생존 가능성을 높이기 때문에 동물이 미래 시나리오를 상상하고 평가 한 다음 시행 할 수 있도록하는 뇌 회로를 선택했을 것입니다. MacIver는“고풍스러운 풍경을 통해 투명하고 불투명 한 공간과 장거리 시력의 상호 작용이 이루어 지므로 움직임으로 상대방의 존재를 숨기거나 드러 낼 수 있습니다. "테라 기업은 체스 판이된다. 모든 움직임에 따라 전략을 펼칠 수있다. 그는 "흥미롭게도, 우리가 거의 700 만 년 전에 침팬지가있는 나무에서 삶에서 분리되어 뇌 크기가 빠르게 4 배가되었을 때, 고생물학 연구는 우리의 연구 하이라이트와 비슷한 고르지 않은 지형을 침범 한 것으로 지적하고있다"고 말했다. "전략적 사고에 대한 가장 큰 보상"
더 탐색 땅으로의 전환에서 팔다리 앞에 눈이왔다 추가 정보 : "장거리 가시 범위가 긴 공간 계획은 복잡한 자연 환경의 시각적 포식자로부터 벗어날 수 있습니다." Nature Communications (2020). DOI : 10.1038 / s41467-020-16102-1 저널 정보 : Nature Communications 노스 웨스턴 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-06-savanna-like-landscapes-jet-fuel-brain.html
.Multicolor super-resolution imaging made easy
다색 초 고해상도 이미징이 쉬워졌습니다
에 의해 로잔 연방 공과 대학교 크레딧 : Ecole Polytechnique Federale de Lausanne JUNE 16, 2020
EPFL의 과학자들은 강력하고 구현하기 쉬운 다색 초 해상도 이미지를 개발했습니다. 이 접근 방식은 두 개의 스펙트럼 채널을 동시에 획득 한 다음 스펙트럼 교차 누적 분석 및 혼합 해제를 기반으로합니다. 이 제품은 초 해상도 이미지로 추가 컬러 채널을 생성하기 위해 형광 단 깜박임 및 스펙트럼 누화를 이용합니다. 다색 형광 현미경은 생명 과학이 세포 구조의 상대적인 배열 또는 다른 단백질의 상호 작용을 연구하는 중요한 도구입니다. 그러나 많은 생물학적 연구의 주력 인 기존의 현미경은 빛의 파장 순서에 대한 세부 사항만을 해결할 수 있습니다. 지난 20 년 동안, 여러 초 해상도 현미경 개념이 연구자들이이 회절 한계 를 극복 하고 새로운 발견 을 하는데 도움을주었습니다.. 이러한 새로운 방법은 일상적인 생물학적 응용 분야로 천천히 나아가고 있습니다. 새로운 기술 중 일부는 복잡한 현미경 하드웨어로 인한 것이지만, 시료 준비 및 형광 라벨에 대한 수요 증가로 인해 큰 장애물이되고 있습니다. 성공적인 초 고해상도 이미징에 대한 요구 사항은 다색 응용 분야에서 충족하기가 훨씬 더 어렵습니다. Theo Lasser가 이끄는 EPFL의 생체 의학 연구소는 2D 및 3D의 공간 분해능 및 샘플링을 증가시키기 위해 SOFI (Super- Resolution Optical Fluctuation Imaging)를 광범위하게 연구하고 있습니다. SOFI는 STORM 및 PALM과 같은 단일 분자 지역화 현미경 법에 대한 대안입니다. 그것은 깜박이는 형광 단의 시계열에 대한 고차 시공간 통계를 분석하고 개별 형광 단 방출의 분리를 요구하지 않습니다. SOFI는 광범위한 라벨링 및 이미징 조건과 호환되므로 형광 단 선택 및 실험을 단순화합니다. 새로운 연구에서 Theo Lasser와 Aleksandra Radenovic (나노 스케일 생물학 연구 소장)이 이끄는 공학부 연구원은 통계 분석을 확장했습니다. 멀티 컬러 초 해상도 이미징을위한 새로운 접근 방식으로 나아 가기 위해 스펙트럼 영역으로 색상의 수는 현미경의 스펙트럼 채널 또는 분광 스펙트럼 누화에 의해 제한되지 않습니다 다색 SOFI 방식의 기본 개념은 다음과 같습니다. 고전적인 다색 이미징에서는 현미경의 서로 다른 스펙트럼 채널 사이의 누화를 피해야합니다. 여기서 연구원들은 추가 색상 채널을 생성하기 위해 크로스 토크를 이용합니다. 동시에 획득 한 여러 스펙트럼 채널간에 교차 누적 분석을 적용합니다. 통계 분석을 통해 현미경으로 제공되는 물리적 감지 채널에 추가 가상 스펙트럼 채널을 보완 할 수 있습니다. "다른 스펙트럼 채널에서 공간적으로 그리고 시간적으로 상관 된 신호 만이 가상 채널에 나타날 것입니다. 우리는 다른 모든 사람들이 제거하고 싶어하는 누화를 정확하게 포착하고 있습니다." 연구의 주요 저자 중 하나 인 Kristin Grußmayer는 설명합니다. 이 간행물은 스펙트럼 교차 적분 다색 SOFI의 이론을 제공하며 이미지화되어야 할 형광 단의 주어진 조합에 대해 현미경의 스펙트럼 채널을 최적화하는 프레임 워크를 포함합니다. 시뮬레이션 된 데이터 세트를 통해 팀은 새로운 다중 색상 접근 방식이 서로 다른 광 물리학 적 특성을 가진 광범위한 레이블에 적용되는지, 심지어 방출 스펙트럼이 크게 겹치는 레이블에도 적용되는지 검증 할 수있었습니다. "우리의 접근 방식은 다양한 염료 및 형광 단백질에 대해 고정 세포와 살아있는 세포에서 3 가지 컬러 이미징에 적용된다는 것을 보여줄 수 있습니다. 이미징 은 널리 이용 가능한 2 채널 이미지 분할 장치가있는 상업용 광 시야 설정을 사용하여 수행 할 수 있습니다. 원칙적으로 "3 가지 색상으로 제한되지 않습니다." Kristin Grußmayer는 말합니다. 여러 가지 빛깔의 스펙트럼 크로스 cumulant SOFI 분석을 수행하기위한 지침에 따라 나노 생물학 연구소의 웹 페이지에서 사용할 수있는 www.epfl.ch/labs/lben/sofi-packages/ 및 소프트웨어 패키지에서 다운로드 할 수 있습니다 www.epfl.ch/ labs / lben / wp-content / uploads /2020/05/multicolor_sofi_v2.3.zip.
더 탐색 고해상도 분자 이미징 및 분석을 제공하는 새로운 기술 추가 정보 : KS Grußmayer et al. 다색 초 해상 SOFI 이미징을위한 스펙트럼 교차 누적, Nature Communications (2020). DOI : 10.1038 / s41467-020-16841-1 저널 정보 : Nature Communications 에 의해 제공 로잔 연방 공과 대학교
https://phys.org/news/2020-06-multicolor-super-resolution-imaging-easy.html
.Hurricane season combined with COVID-19 pandemic could create perfect storm
COVID-19 전염병과 결합 된 허리케인 시즌은 완벽한 폭풍을 만들 수 있습니다
에 의해 센트럴 플로리다 대학 크레딧 : CC0 Public Domain JUNE 16, 2020
극한 기후 조건이 COVID-19 전염병과 같은 사회 시스템에 대한 스트레스 요인과 상호 작용할 때, 다양한 배경을 가진 전문가가 협력하여 부정적인 영향을 퇴치하기위한 포괄적 인 솔루션을 개발하지 않는 한 그 결과는 심각 할 수 있습니다. 월요일에 발간되고 University of Central Florida 연구원이 공동 저술 한 Nature Climate Change 의 새로운 기사를 추천 합니다. UCF의 토목, 환경 및 건설 엔지니어링 부서의 조교수이고 UCF의 통합 해안 연구 센터의 회원 인 Thomas Wahl은이 기사를 작성한 다양한 배경을 가진 14 명의 전문가 중 한 명입니다. Wahl은“ 원근법 기사에서 내 의견은 주로 연결된 극단이 물 부문 에 미치는 영향에 중점을 두었습니다 . UCF의 연구 그룹과 함께 폭풍우가 극심한 강우 나 강 배출과 같은 복합 홍수에 초점을 맞춘 다양한 프로젝트를 광범위하게 진행해 왔습니다.” 이 기사는 자연 과학 에서 사회 과학, 공중 보건 및 공학에 이르기까지 다양한 배경을 가진 과학자 및 이해 관계자 대표를 모았습니다 . 저자들은 음식, 물, 건강 및 인프라와 같은 4 가지 주요 부문에 중점을 두었습니다. 연결된 극단의 예로는 2017 년 허리케인 마리아가 푸에르토 리코의 유지 관리 부족, 제한된 예산 및 고령화 인구, 2011 년 봄 미시시피 강 홍수로 인해 농지가 해를 끼칠 때 도시 지역을 보호하기 위해 물이 방출 된 영향이 있습니다. 현재 사례는 COVID-19 전염병과 현재 허리케인 시즌 일 수 있다고 Wahl은 말합니다. "COVID-19 위기는 앞으로 몇 주 또는 몇 달 동안 전 세계 어딘가에서 발생하거나 이미 발생한 기후 극단 사건과 관련된 영향을 크게 증가시킬 것"이라고 Wahl은 말합니다. "예를 들어, 대피소는 최대 용량으로 운영 할 수없고, 의료 시스템은 이미 압박을 받고 있으며, 응급 자금은 고갈되었습니다." 연구원은 지난 10 년 동안 경험 한 가장 큰 영향을 미치는 자연 위험의 많은 부분이 극한의 연결로 간주 될 수 있다고 지적했다. Wahl는 " 연결된 극단을 인식하고 처리하는 것이 중요하며, 다양한 분야의 과학자들이 이해 관계자 및 의사 결정자와 직접 협력하여 부정적인 영향 을 효과적으로 극복 할 수있는 새롭고 강력하고 유연한 정책을 개발하는 것이 중요합니다 .
더 탐색 국제 팀, 폭풍 서지 분석의 정확성을 향상시키기 위해 새로운 모델 개발 추가 정보 : Colin Raymond et al., 연결된 극단적 인 사건 이해 및 관리, Nature Climate Change (2020). DOI : 10.1038 / s41558-020-0790-4 저널 정보 : 자연 기후 변화 에 의해 제공 센트럴 플로리다 대학
https://phys.org/news/2020-06-hurricane-season-combined-covid-pandemic.html
.'Relaxed' T cells critical to immune response
면역 반응에 중요한 '휴식 된'T 세포
라이스 대학교 Mike Williams 라이스 대학교 과학자들의 면역 반응의 T 세포 활성화의 간단한 모델은 수용체 (TCR)를 통해 항원 제시 세포 (APC)에 T 세포 결합을 보여준다. 침입자가 이와 같이 식별되면, 응답의 "휴식"시간이 충분히 긴 경우에만 응답이 활성화됩니다. 크레딧 : Hamid Teimouri / Rice University JUNE 16, 2020
매번 건초 더미에서 바늘을 찾는 것처럼 T 세포는 불가능한 작업처럼 보이는 것을 관리합니다. 신체의 많은 임 포스터 중 몇 명의 침입자를 빠르게 찾아 면역 반응을 유발합니다. T 세포는 사람들을 질병으로부터 보호하기 위해 빠르게 반응하고 거의 완벽하게 반응해야합니다. 그러나 먼저, 그들은 "나"시간이 조금 필요합니다. 라이스 대학교 연구원들은 T 세포가 침략자에 붙어 있거나 그것들과 유사한 리간드 (짧고 기능적인 분자)에 결합하는 과정에서 어떻게 "이완"하는지와 관련이 있다고 제안했다. 외관상 공격 병원체에 부착 된 항원 리간드보다 훨씬 많다. 쌀 화학자 Anatoly Kolomeisky의 이론과 연구 과학자이자 Rice alumnus Hamid Teimouri는 T 세포의 이완 시간-침입자 또는 사 기자와의 결합을 안정화하는 데 걸리는 시간이 핵심이라고 제안합니다. 그들은 침략자들이 면역계가 작용하도록 유도하는 나머지 계단식 순서를 설명하는 데 도움이된다고 제안했다. 자신의 분자를 향한 T 세포의 부적절한 활성화는 심각한 알레르기 및자가 면역 반응으로 이어진다. 연구원의 연구는 Biophysical Journal에 게재 됩니다. T 세포는 감도, 특이성 및 속도의 "황금 삼각형"을 제어하는 매개 변수 내에서 가장 잘 작동합니다. 속도의 필요성은 명백해 보인다 : 침입자들이 감염되지 않도록하십시오. 그리고 T 세포가 항원 제시 세포 근처에서 너무 적은 시간을 소비하기 때문에 중요하므로,이를 인식하기 위해 빠르게 행동해야합니다. 자기-리간드 임 포스터가 침입자보다 10 만 배나 많을 수 있기 때문에 특이성이 가장 까다 롭습니다. 라이스 화학과 교수 및 화학 및 생물 분자 공학 교수 인 콜로 메이 스키 (Kolomeisky)는“T 세포가 그렇게 빠르고 선택적으로 반응 할 수 있다는 것은 놀라운 일이다. . 그들의 접근법은 T 세포 수용체가 항원 제시 세포의 표면에서 펩티드 주요 조직 적합성 복합체 (pMHC)에 단계적으로 결합하는 방법을 분석하는 확률 론적 (무작위) 모델을 구축하는 것이었다. 충분히 높은 농도에서, 결합 된 복합체는 면역 캐스케이드를 유발한다. T 세포 활성화를 제안하는 실험 결과와 일치하는 수학적 모델은 생화학 적 오류 정정의 한 형태 인 동역학 교정에 의존한다. 교정은 잘못된 분자에 대한 이완 속도를 늦추고 유기체가 올바른 면역 반응을 시작할 수있게합니다. 이론은 T 세포 의 "절대적 차별" 을 설명하는 데 도움이되지만, 다운 스트림 생화학 과정을 설명하지는 않습니다. 그러나 연구원들은 타이밍이 그와 관련이있을 수도 있다고 말했다. "매우 투기적인"제안에서 연구자들은 임 포스터의 결합 속도가 침입자의 그것의 속도와 일치 할 때 두 생물 분자 캐스케이드를 유발할 때 면역 반응이 없다고 지적했다. 병원성 리간드의보다 편안한 결합이 뒤쳐 질 때, 면역계를 트리거하는 임계 값에 도달 할 가능성이 더 높아진다. Kolomeisky는이 개념이 실험을 통해 검증 될 수 있다고 말했다. 그와 Teimouri는 수용체가 위치하는 세포막의 역할, 세포-세포 통신 및 상호 작용 동안 세포 지형을 포함하여 T 세포 트리거링의 다른 많은 측면을 탐구해야한다고 썼다. 그러나 간단한 정량 모델을 사용하는 것이 좋습니다. Kolomeisky는 “우리의 이론 은 T 세포 활성화 과정의 중요한 특징을 탐구하기 위해 확장 될 수있다.
더 탐색 새로 발견 된 세포 유형은 호흡기 감염에 대한 면역 반응에서 결정적인 역할을합니다 추가 정보 : Hamid Teimouri et al., 리간드-수용체 복합체 형성 제어 T 세포 활성화의 이완 시간, Biophysical Journal (2020). DOI : 10.1016 / j.bpj.2020.06.002 저널 정보 : Biophysical Journal 라이스 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-06-cells-critical-immune-response.html
.음, 꼬리가 보인다
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
Park Soo-jin is a meteorologist. She is Lee Hyun Kyu's friend of the same age.
.Scanning Doppler Lidar를 이용한 행성 경계층 바람의 측정
박수진 1, 제1저자 연구원
박수진 1, 김상우 1 세 *OrcID, 박문수 2OrcID과 송창근 3 1 서울 대학교 지구 환경 과학부 08826 2 한국 외국어 대학교 대기 과학 연구소, 용인 17035 삼 울산 국립 기술 대학교 도시 환경 공학부 울산 44919 * 서신을 처리해야하는 작성자. 접수 : 2018 년 6 월 19 일 / 개정 : 2018 년 8 월 7 일 / 수락 : 2018 년 8 월 8 일 / 게시일 : 2018 년 8 월 10 일 (이 기사는 대기 경계층 특집 원격 감지 (Remote Sensing of Atmospheric Boundary Layer )에 속한다. 전체 텍스트 | PDF [4697 KB, 2018 년 8 월 11 일 업로드 됨] | 피규어
추상
유성 경계층 (PBL)에서 바람 프로파일의 정확한 측정은 수치 기상 예측뿐만 아니라 대기 품질 모델링에서도 중요합니다. 스캐닝 도플러 광 검출 및 거리 측정 (라이더) 측정을 사용하는 두 가지 바람 검색 방법을 비교하고 동시 라디오 존데 음향으로 검증했습니다. 17 개의 라디오 존데 (radiosonde) 사운드 프로파일을 비교해 보면 사인 피팅 방법이 더 많은 수의 데이터 포인트를 검색 할 수 있다는 것을 보여 주었지만 특이 값 분해 방법은 바이어스 (0.57 ms -1 )와 평균 제곱근 오차 (1.75 ms -1)와 라디오 존데 soundings. 속도 방위각 디스플레이 스캔을 얻기 위해 방사 속도의 평균 시간 간격을 15 분으로 늘리면 소음에 대한 평균 신호 효과로 인해 라디오 존데 소리와 더 잘 일치하게됩니다. 나란히 놓인 윈드 도플러 라이더와 에어러솔 미사 산란 라이저에서 동시에 측정 한 결과 PBL 바람의 시간적 변화와 PBL 내 에어러솔의 수직 분포가 나타났다.
https://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
참고.
https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/
https://phys.org/news/2019-09-black-hole-center-galaxy-hungrier.html
https://phys.org/news/2019-09-programmable-swarmbots-flexible-biological-tools.html
https://phys.org/news/2019-10-hard-ceramic-tough-steel-newly.html
http://www.sci-news.com/astronomy/earth-sized-exoplanet-habitable-zone-red-dwarf-toi-700d-07991.html
또 다른 모델은 TOI-700d를 구름이없는 전 지구의 현대 지구 버전으로 묘사합니다. 별빛이 행성의 대기를 통과 할 때 이산화탄소와 질소와 같은 분자와 상호 작용하여 스펙트럼 선 (spectral line)이라고하는 독특한 신호를 생성합니다.”또한 과학자들은 TOI-700d의 20 가지 모델 게시되었습니다 .
버전에 대해 시뮬레이션 된 스펙트럼을 생성했습니다.First Optical Measurements of Milky Way’s Mysterious Fermi Bubbles
.The smallest motor in the world
세계에서 가장 작은 모터
Karin Weinmann, 스위스 재료 과학 기술 연구소 Empa와 EPFL의 연구팀은 단 16 개의 원자로 구성되어 있고 한 방향으로 안정적으로 회전하는 분자 모터를 개발했습니다. 원자 수준에서 에너지 수확이 가능합니다. 모터의 특별한 특징은 모터가 고전 운동과 양자 터널링 사이의 경계에서 정확하게 움직이며 양자 영역의 연구원들에게 수수께끼의 현상이 드러났다는 것입니다. 크레딧 : Empa JUNE 16, 2020
Empa와 EPFL의 연구팀은 단 16 개의 원자로 구성되어 있고 한 방향으로 안정적으로 회전하는 분자 모터를 개발했습니다. 원자 수준에서 에너지 수확이 가능합니다. 모터의 특징은 고전적인 모션과 양자 터널링 사이의 경계에서 정확하게 움직이며 양자 영역의 연구원들에게 수수께끼의 현상이 드러났다는 것입니다. 세계에서 가장 작은 모터-단 16 개의 원자로 구성되어 있습니다. 이것은 Empa와 EPFL의 연구팀이 개발했습니다. Empa의 기능 표면 연구 그룹 책임자 인 Oliver Gröning은“이로 인해 분자 모터의 최대 크기에 근접하게되었습니다. 모터는 1 나노 미터 미만으로 측정됩니다. 즉, 머리카락의 지름보다 약 100,000 배 작습니다. 원칙적으로, 분자 기계는 거시 세계의 그것과 비슷한 방식으로 작동합니다 : 그것은 에너지를 지시 된 운동으로 변환합니다. 이러한 분자 운동은 또한 자연계, 예를 들어 미오신 형태로 존재한다. 미오신은 근육의 수축과 세포 사이의 다른 분자의 수송에서 살아있는 유기체에서 중요한 역할을하는 운동 단백질 입니다. 나노 규모의 에너지 수확 대규모 모터와 마찬가지로 16- 아톰 모터는 고정자와 회 전자, 즉 고정 및 이동 부품으로 구성됩니다. 회전자는 고정자의 표면에서 회전합니다 (그림 참조). 6 가지 다른 위치를 차지할 수 있습니다. Gröning은“모터가 실제로 유용한 작업을 수행하려면 고정자가 회전자가 한 방향으로 만 움직일 수 있어야합니다. 모터를 구동하는 에너지는 임의의 방향에서 나올 수 있으므로 모터 자체는 래칫 방식을 사용하여 회전 방향을 결정해야합니다. 그러나 원자 모터는 비대칭 톱니 모양의 기어 휠을 사용하여 거시적 세계에서 래칫으로 발생하는 것과 반대로 작동합니다. 래칫의 멈춤 쇠가 평평한 가장자리 위로 올라가고 가파른 가장자리의 방향으로 잠기는 동안 원자 변형은 덜 필요합니다 평평한 가장자리보다 기어 휠의 가파른 가장자리를 위로 이동시키는 에너지. 따라서 일반적인 '차단 방향'으로의 이동이 선호되며 '실행 방향'으로의 이동이 훨씬 적습니다. 따라서 움직임은 사실상 한 방향으로 만 가능합니다.
상이한 회전 상태에서 6 개의 덤벨 형 아세틸렌-로터 분자를 갖는 PdGa 표면의 주사 터널링 현미경 이미지 (약 500 만 배율). 고정자 (청색-적색) 및 아세틸렌-로터 (약간 왼쪽으로 기울어 진 수직 방향의 회색-백색)의 축척 단위 원자 구조가 개략적으로 오른쪽에 표시됩니다. 크레딧 : Empa
연구원들은 6 개의 팔라듐과 6 개의 갈륨 원자로 구성된 기본적으로 삼각형 구조를 가진 고정자를 사용함으로써 최소 변형으로이 '역'래칫 원리를 구현했습니다. 여기서 트릭은이 구조가 회전 대칭이지만 거울 대칭이 아니라는 것입니다. 결과적으로, 시계 방향 및 반 시계 방향의 회전이 달라야하지만 4 개의 원자로 만 구성된 로터 (대칭 아세틸렌 분자)는 연속적으로 회전 할 수 있습니다. Gröning은“따라서 모터는 방향 안정성이 99 %로 다른 유사한 분자 모터와 구별됩니다. 이런 식으로, 분자 모터 는 원자 수준에서 에너지 수확을위한 길을 열어줍니다. 두 가지 출처의 에너지 소형 모터는 열 에너지와 전기 에너지로 구동 할 수 있습니다. 열에너지 모터의 회전 운동 방향이 임의의 회전 수로 변경하는 것을 유발 방향 - 실온, 예를 들어, 로터 회전 초당 수백만 회전에 완전히 무작위 앞뒤로와. 반대로 전기 에너지작은 전류가 모터로 흘러 들어가는 전자 주사 현미경에 의해 생성 된 전자 장치는 방향 회전을 일으킬 수 있습니다. 단일 전자의 에너지는 로터가 단지 6 분의 1 회전 만 계속 회전시키기에 충분하다. 공급되는 에너지의 양이 많을수록 이동 빈도는 높아지지만 동시에 너무 많은 에너지가 "틀린"방향으로 폴을 극복 할 수 있기 때문에 로터가 임의의 방향으로 움직일 가능성이 높습니다. 고전 법칙에 따르면, 슈트의 저항에 대해 로터를 움직이게하는 데 필요한 최소한의 에너지가 있습니다. 공급 된 전기 또는 열 에너지가 충분하지 않으면 로터를 정지해야합니다. 놀랍게도, 연구원들은 17Kelvin (-256 ° C) 미만의 온도 또는 30 밀리 볼트 미만의인가 전압에서이 한계보다 훨씬 낮은 한 방향으로 독립적으로 일정한 회전 주파수를 관찰 할 수있었습니다.
https://youtu.be/g7COlp6hK3A
고전 물리학에서 양자 세계까지 이 시점에서 우리는 고전 물리학에서 좀 더 수수께끼 같은 분야 인 양자 물리학으로 전환하고 있습니다. 규칙에 따르면 입자는 "터널"될 수 있습니다. 즉, 운동 에너지가 고전적인 의미로 불충분하더라도 로터는 슈트를 극복 할 수 있습니다. 이 터널 운동은 일반적으로 에너지 손실없이 발생합니다. 따라서 이론적으로이 영역에서 두 회전 방향이 동일해야합니다. 그러나 놀랍게도 모터는 여전히 99 % 확률로 같은 방향으로 회전합니다. "열역학 제 2 법칙에 따르면 폐쇄 시스템에서의 엔트로피는 절대 감소 할 수 없다고한다. 즉, 터널링 이벤트에서 에너지가 손실되지 않으면 모터의 방향은 순전히 임의적이어야한다. 어떤 방법으로 시간이 달리고 있습니까? 스코프를 조금 더 열면 : 비디오를 볼 때 비디오에서 시간이 앞뒤로 흐르고 있는지 명확하게 알 수 있습니다. 예를 들어지면에 충돌 한 후 약간 더 높이 튀는 테니스 공을 보면 비디오가 거꾸로 돌아가는 것을 직관적으로 알 수 있습니다. 이것은 경험이 우리에게 공이 각각의 충격과 함께 약간의 에너지를 잃고 따라서 덜 높게 튀어 나오도록 가르쳐주기 때문입니다. 이제 에너지가 추가되거나 손실되지 않는 이상적인 시스템을 생각하면 어느 방향 시간이 실행되고 있는지 판단하는 것이 불가능 해집니다. 이러한 시스템은 각각의 충격 후에 정확히 같은 높이로 튀어 나오는 "이상적인"테니스 공일 수 있습니다. 따라서이 이상적인 공의 비디오를 앞뒤로 볼지 여부를 판단하는 것은 불가능합니다. 두 방향 모두 똑같이 그럴듯합니다. 에너지가 하나의 시스템에 남아 있으면 더 이상 시간 방향을 결정할 수 없습니다. 그러나이 원칙은 반대가 될 수도 있습니다. 시스템에서 어느 방향 시간이 실행 중인지 명확하게하는 프로세스를 관찰하면 시스템은 에너지를 잃거나보다 정확하게는 마찰을 통해 에너지를 소산해야합니다. 미니 모터로 돌아 가기 : 일반적으로 터널링 중에 마찰이 발생하지 않는 것으로 가정합니다. 그러나 동시에 시스템에 에너지가 공급되지 않습니다. 그렇다면 로터가 항상 같은 방향으로 회전 하는 방법은 무엇입니까? 열역학 제 2 법칙은 예외를 허용하지 않는다. 유일한 설명은 터널링 동안 에너지가 매우 작더라도 에너지 손실이 있다는 것이다. Gröning과 그의 팀은 분자 장인을위한 장난감을 개발했을뿐만 아니라 " 모터 는 우리가 에너지 의 과정과 이유를 연구 할 수있게 해줄 수있었습니다. 양자 터널링 공정에서의 소산은 "라고 Empa 연구원은 말한다. 더
탐색 나노 머신을 작동시키기 더 많은 정보 : Samuel Stolz et al., 고전에서 양자 터널링 운동의 경계를 넘어가는 분자 운동, National Science of Sciences (2020). DOI : 10.1073 / pnas.1918654117 저널 정보 : 국립 과학 아카데미의 절차 재료 과학 및 기술을 위해 스위스 연방 연구소에서 제공
https://phys.org/news/2020-06-smallest-motor-world.html
.3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포
논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,
June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.
소개
세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5 μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇 습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf
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