8月15日《科学》杂志精选

8月15日《科学》杂志精选

　　勒死草植物的混杂RNA

　　据一项新的研究报告，一种像一个饥饿的吸血蝙蝠那样钩在其他植物茎干上的寄生性植物会与这些植物交换大量的RNA。菟丝子类也被称作勒死草，它们会用被称作吸根的专用器官从其不同的植物宿主那里获取食物与水。吸根会穿透宿主组织并建立联系，这些联系能让该寄生植物不仅能从其宿主那里吸入水与营养物质，而且还能吸取像信使RNA（mRNA）那样的更大的分子。这些分子控制着像叶子形状及开花时间等重要的植物生长过程。来自某宿主植物的小RNAs甚至能将某菟丝子基因沉默，从而影响该植物的发育。Gunjune Kim及其同事在此应用一个叫作转录组学的过程来调查菟丝子与其两种宿主之间的RNA转移；这两种宿主是小型、开花的拟南芥植物及一种番茄。研究人员在这两类宿主上生长该寄生植物并接着分别收获寄生植物—宿主联合部分的组织。应用先进技术，他们发现有更多的拟南芥RNA被转移到菟丝子植物之中，而不是相反的情况。番茄—菟丝子联合部显示了总体上较低的RNA转移率，但同样地，番茄RNA要比反向的输送更多地进入到该寄生组织之中。在菟丝子与拟南芥之间较自由的交换提示，调节菟丝子吸根选择性的机制可能是宿主特异性的。尽管研究人员不确定为什么不同品种植物之间的RNA转移是以如此大规模进行的，他们推测，这一活动的某些方面可被用作一种在寄生植物“了解”其宿主植物的生理状态时的由寄生植物进行的资讯收集工作，或者也许这是由寄生植物所做的，旨在使宿主更容易受到侵袭。

　　机器人群的集体行为

　　应用一种算法与实体设计的巧妙结合，研究人员创制了一个超过1000只小型机器人的群体，它们能在没有任何人类帮助的情况下自己组织成复杂的二维形状。这种自我组装的机器人系统正常情况下限于数十个或数百个机器人。但Michael Rubeinstein及其同事能够给被称作Kilobots的1024个简单的机器人编程，使其能自组装成不同的形状，如星星或字母表中的字母。这些Kilobots被设计成能模仿像蜜蜂及蚂蚁等昆虫的行为，它们用振动马达来滑行跨越表面并用红外光来与其他的Kilobots沟通。然而，他们的简单设计限制其通讯至仅仅3个机器人的直径范围。Rubenstein等人以一种依靠3种集体行为——定位、边界跟踪及梯度形成——的算法作为开始，但在注意到他们的某些Kilobots在应对碰撞及其他发生故障的机器人时有困难后，他们添加了合作性监控特征。他们允许这些云集的机器人应用与其相邻者的互动来发现机器人无法直接观察到的故障并从中得到恢复。尽管这些以千计的机器人群确实偶尔会犯错误，但研究人员说，它们的自组装过程却从未停过。Rubenstein及其他研究人员提出，更先进的算法可最终导致机器人群能够从大规模损害中恢复，并以军蚁用其身体形成桥梁的方式相互附着。

　　改变化学物质能挽救行将毁坏的下水道

　　据一项新的研究报告，改变水处理的做法可防止影响世界上许多下水道的对混凝土的腐蚀。全球下水道系统正以惊人的速度受到侵蚀，并让各国政府花费数十亿美元来进行替换。这一侵蚀的主要原因是污水中存在有硫化物，它是在添加硫酸盐化合物后形成的。在饮用水中添加硫酸盐是为了净化饮用水，它也在用于生产饮用水的水源中及在污水废料中自然存在。在像下水道等氧气少的环境中，它会转变为硫化物（并最终转变成为腐蚀性的硫酸）。有些供水公用事业部门会在其形成后尝试除去硫化物，但其花费巨大且收效甚微。现在，新的研究提出了一种替代做法——通过减少添加的硫酸盐而在源头控制硫化物的产出。根据在澳大利亚各地所做的一项广泛的业界调查及取样活动，Ilje Pikaar 等人指出，硫酸铝——它是在饮用水处理时作为一种凝固剂或净化剂加入的——是污水中硫化物的主要来源（它们比来自地下水或废物中的硫酸盐产生了更多的硫化物）。他们说，在澳大利亚下水道中有50%的硫酸盐浓度来自它。在他们的模拟中，在饮用水处理阶段用无硫酸盐化合物来取代硫酸铝大大减少了对下水道混凝土的腐蚀，在10 小时后减少腐蚀达35%并在更长的时间内减少腐蚀达60%。这项研究凸显了以无硫酸盐凝结剂取代基于硫酸盐凝结剂的裨益。