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人的壽命是由什么決定的？目前，我們能給出的答案是,，它是由我們身體中的每一個(gè)細(xì)胞的衰老速度決定的,。但這又引出一系列新的問題：這些細(xì)胞有固定的衰老過程嗎？是以相同的速度,、因?yàn)橄嗤脑蛩ダ系膯?？一?xiàng)發(fā)表在《科學(xué)》上的新研究，回答了這些問題,。 研究人員在研究釀酒酵母（能模擬人體內(nèi)皮膚細(xì)胞和干細(xì)胞）的衰老時(shí),，取得了一項(xiàng)驚人的發(fā)現(xiàn)：這些細(xì)胞盡管擁有相同的遺傳物質(zhì)，處于相同的環(huán)境中,，但它們還是可能會以不同的方式衰老,。隨后，他們利用微流控技術(shù)和計(jì)算機(jī)建模,，進(jìn)行了更加精細(xì)的研究,。 細(xì)胞的兩種衰老方式   結(jié)果發(fā)現(xiàn)，約有一半細(xì)胞衰老的原因是核仁的穩(wěn)定性逐漸下降,。核仁是細(xì)胞中合成核糖體的場所,。在細(xì)胞處于活躍時(shí)期時(shí)，核仁大小能達(dá)到細(xì)胞核的25%,，但在一些休眠的細(xì)胞中,，核仁會明顯減小。而另一半細(xì)胞會由于線粒體的功能失調(diào)而衰老,，隨著能量衰竭時(shí),，細(xì)胞會逐漸衰老。 在細(xì)胞生活的早期,，它們實(shí)際上已在兩種衰老途徑只選擇了一條,，并會一直遵循這條衰老軌跡。而在了解細(xì)胞的衰老方式后,，研究人員發(fā)現(xiàn)可以操縱和優(yōu)化細(xì)胞的衰老過程,。在進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)模擬中，他們通過修改細(xì)胞的DNA分子和重新編碼它們的衰老過程,，發(fā)現(xiàn)了能顯著延長細(xì)胞壽命的方式,。 文章的通訊作者、加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的分子生物學(xué)家Nan Hao說：“我們的研究提出了合理設(shè)計(jì)基因或化學(xué)療法來重新編程人類細(xì)胞的衰老過程,，目的是有效地延緩人類衰老并延長人類健康,。”下一步,，他們計(jì)劃觀測更復(fù)雜的細(xì)胞和生物體中,，以尋找相似的衰老途徑,。同時(shí)，他們將評估治療劑和藥物的“雞尾酒”組合,，以期能有效地延緩衰老,。 大約45億年前,，地球的形成過程已步入后期,，這時(shí)的地球仍是一顆沒有衛(wèi)星的年輕行星。突然,，一顆大小與火星相當(dāng)?shù)脑行亲矒舻厍?。撞擊的結(jié)果是，地球失去了約10%~50%的大氣,，而這顆天體損失了近一半的重量,，被地球的引力捕獲，最終演化成為了地球的衛(wèi)星——月球,。但科學(xué)家其實(shí)并不清楚這次撞擊的具體過程,，以及在此之后地球和月球又是如何演化的。 最近,，一群行星科學(xué)家在發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》的研究中重現(xiàn)了這個(gè)撞擊過程,。他們想了解如果天體撞擊的角度、速度不一樣,，地球會出現(xiàn)何等慘烈的情況,，大氣層又會受到怎樣的影響。他們利用三維平滑粒子對這一撞擊過程進(jìn)行了超過100次精細(xì)模擬,，讓天體不停地去撞擊一顆地球大小的行星,。 原行星直接撞向地球 從側(cè)面撞向地球 當(dāng)天體以最大的速度直面撞擊行星時(shí)，不出所料,，場面十分慘烈,。在模擬的場景中，天體不僅完全擊穿了行星的表面大氣,，甚至完全擊穿了行星,，而行星的大氣層幾乎被完全撞離?？上攵?，這顆行星由于失去了大氣層，將無法在后期像地球一樣演化出生命,。 另一個(gè)模擬場景相對理想，這次天體撞擊時(shí)有一定的角度,，行星表面的一部分大氣被撞離,。而大氣由于具有慣性且受到行星的引力,，其中一部分會重新回到行星表面。但是,，天體并沒有完全逃離地球的引力,，隨后，它對行星造成了第二次撞擊,，造成了行星大氣的再一次損失,。 在這些撞擊模型中，我們能看到天體與行星撞擊后,，會出現(xiàn)地幔甚至地核間的融合,，這一過程也符合科學(xué)家對地球和月球撞擊的推斷。但地球歷史上真實(shí)出現(xiàn)的情景究竟是怎樣的,，還有待進(jìn)一步的模型分析和對更多月球樣品的觀測,。 對于游戲、電影以及一些研究來說,，若想在虛擬世界中呈現(xiàn)出某些物質(zhì)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)方式,，物理引擎就是必不可少的工具。過去,，想要開發(fā)一套物理引擎需要大量的人力和時(shí)間,。但現(xiàn)在，AI也能做到這一點(diǎn)了,。 在本周的國際機(jī)器學(xué)習(xí)大會（International Conference on Machine Learning）上,，DeepMind發(fā)布了一個(gè)新的機(jī)器學(xué)習(xí)程序，名為Graph Network-based Simulator（GNS）,。通過向傳統(tǒng)的物理引擎學(xué)習(xí),，這個(gè)程序可以重現(xiàn)數(shù)萬個(gè)粒子的相互作用。先來看看一捧沙子,、一團(tuán)河馬形狀的凝膠,，或是一杯水倒入水中，會是什么樣子呢,？   左邊為用于訓(xùn)練的傳統(tǒng)物理引擎,，右邊是GNS學(xué)習(xí)后給出的模擬場景 在這套系統(tǒng)中，某個(gè)物體會被劃分為許多小小的粒子,。當(dāng)粒子碰撞時(shí),，就會“告知”彼此的位置、速度和性質(zhì)等信息,。而GNS系統(tǒng)通過觀察傳統(tǒng)物理引擎中粒子的運(yùn)動(dòng),，學(xué)習(xí)當(dāng)粒子間“傳遞信息”時(shí)，粒子會如何發(fā)生相互作用,。一旦學(xué)會了這套模式,，GNS就能直接模擬相當(dāng)于傳統(tǒng)物理模型數(shù)倍的粒子,，甚至還能模擬出當(dāng)場景發(fā)生晃動(dòng)，或是增加了障礙物后會發(fā)生什么,。 除了看起來很酷,，研究者還希望這套系統(tǒng)可以幫助機(jī)器學(xué)會分析周圍的事物——誰知道以后機(jī)器人會不會需要躲開一個(gè)凝膠質(zhì)的河馬呢？ 文：石云雷,、張二七 編輯：吳非  |
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