10月10日《科学》杂志精选

全地形机器人的蛇形模板

一项研究揭示了蛇是如何以侧向扭曲的方式爬上沙坡的，这是一个困难的举动，它正在帮助科学家改善在地面上奔跑的机器人的功能。它甚至可以帮助科学家建造一个可以在地面上巡航的机器人，比如在坍塌矿井的山上，而滚动的机器人不能。地球表面有许多不同的成分，包括沙子、泥土和树皮。

然而，大多数机器人是在实验室设计的，在平坦和坚硬的表面上都有功能。研究在许多不同的陆地环境中旅行的动物可以教会科学家很多关于制造一种可以在所有地形上运行的机器人装置的知识。特别是，某些类型的蛇对研究非常有帮助，因为它们使用一种特殊的步态，称为侧向扭转(这涉及到抬起身体的某些部分，同时保持其他部分与地面保持静态接触——这是一种将滑动减到最小的策略)。人们已经研究了硬表面上的横向扭曲，但对松散和流动的材料研究得更少，所以科学家们并不完全了解它是如何工作的。哈米卓扎·马维等人在亚特兰大动物园观察了六条侧向扭曲的响尾蛇在不同倾斜度的沙地上爬行。他们研究了这些蛇穿透沙子的深度，它们有多少接触点，以及这种行为如何随着坡度的增加而改变。

艾滋病毒包膜蛋白改变形状

一项新的成像技术揭示了艾滋病毒用来感染细胞的蛋白质是如何改变形状的。这些结果可能为用药物和疫苗攻击这种致命病毒提供一种新方法。艾滋病毒包膜蛋白Env将改变其形状，并采用几种不同的构型，这是病毒和宿主细胞膜融合之前需要完成的步骤。通过改变它的形状，它还可以避免抗体——一种使艾滋病治疗变得困难的现象。科学家对导致进入宿主细胞的环境的形状改变活动非常感兴趣。他们可以获得不同构象的环境的静态图像，但不能获得动态图像，看到后者是有帮助的。詹姆斯·芒罗(James Munro)等人使用了一种特殊的显微技术来观察环境中的动态变化，这种技术在过去没有用于这种蛋白质——单分子FRET。他们表明蛋白质在进入宿主细胞之前会在三种不同的形状之间来回变化。研究人员集中于当两个HIV-1分离株——一个对抗体敏感，另一个对抗体有抵抗力——结合到其他分子上时，这些形状是如何变化的。这两种分离物通常占据所谓的基态构型，但是在存在抗体的情况下，药物敏感的分离物将改变成某种中间或开放构型，并且将在该构型上停留更长时间，该构型是分离物必须采用的与细胞融合并感染细胞的构型；然而，这种结构在抗体抗性分离株中被掩盖，这可能解释了它抵抗抗体治疗的能力。芒罗等人想知道对HIV-1分离株更有效的广谱中和抗体是否通过将HIV-1 Env锁定在基态起作用。当有bNAbs时，Env采用基态形状。

越来越少的孩子和越来越多的老人并不是世界末日。

在全球许多发达国家，低生育率将使*资金吃紧、生活水平下降的警告声中，罗纳德·李(Ronald Lee)及其同事提出，适度低生育率和人口缓慢下降实际上可能会提高生活水平。研究人员使用了一个新获得的数据集，即国民转移账户，该数据集结合了调查结果、管理数据和联合国国民账户体系，用以估算40个不同国家不同年龄的人生产和消费的商品和服务，以及通过家庭成员(如大学学费)或*项目(如补充保障收入)在代际间转移的金额。通过分析世界各地纳税人、受益人、工人和消费者之间的明显关系，他们得出结论认为，生育率低于更替率(或维持当前人口水平所需的百分比)将对*预算造成最大负担，但*可以轻松调整政策以适应这种情况。他们说，如果把家庭动力和教育等因素考虑在内，略低于更替率的生育率将会成为理想的生育率，这可以提高大多数人的物质生活水平。研究人员承认，他们研究中没有包括的移民和不平等等问题也会影响生活水平，但他们认为，*仍将对目前全球低生育率做出适应性改变。

恒星形成的星系形成了通向远方的窗口

研究人员已经确定了一个爆发星系，或者说是一个以异常快的速度产生恒星的星系。这个星系有许多需要的特征来提供大爆炸后早期宇宙中最早的星光。被称为宇宙再电离的明亮事件多年来一直吸引着天文学家。虽然他们永远也看不到导致这一事件的远古能量，但他们现在有了关于它是如何发生的当代线索。桑切斯塔·博尔塔库尔和他的同事用安装在哈勃望远镜上的宇宙起源光谱仪仔细观察了J0921+4509光谱。J0921+4509是一个每年能产生大约50个太阳质量恒星速度的星系。他们的结果表明，该星系正通过其周围中性气体的间隙泄漏约21%的莱曼连续辐射或离子流。在将他们的数据与恒星模型进行比较后，研究人员提出，许多年轻和巨大的恒星已经诞生在巨大和高影响的恒星形成区J0921+4509，而这些允许其连续体能量逃逸的间隙是由这个极端物体产生的极强风造成的。据研究人员称，该星系似乎在模拟早期宇宙的过程。

(这篇专栏文章由美国科学促进会独家提供)

中国科学新闻(2014-10-21，第二版国际)