在地铁上，人们发现了上万种未知病毒和细菌|一周科技

欢迎收看一周科技。本周你将看到：①跳动的迷你心脏；②从地铁了解城市微生物；③边走路边发电；④新型疗法帮助盲人重见光明；⑤最古老的纹身工具。

迷你心脏

这个芝麻粒大小的小球是科学家在实验室培育出的“迷你心脏”。它具有类似心腔的结构，而且像真正的心脏一样跳动[1]。

跳动的心脏类器官 | The Mendjan Lab

研究者们找到了合适的体外培养条件，能让人类多能干细胞在培养基中分化，并诱导细胞们自发形成类似心腔的结构——就像是胚胎发育时那样。经过约一周的发育，培养基中的迷你心脏就长出了能够规律跳动的单个腔室，结构与人类胚胎发育早期的心脏相似。这种心脏类器官直径约为2毫米，含有心肌细胞、上皮细胞、成纤维细胞以及心外膜，它们可以在实验室中维持活性达3个月时间。

“迷你心脏”具有重要的研究价值：通过它，研究者可以了解心脏的发育过程，也可以对许多心脏疾病进行分析。

城市微生物

未知生物就在我们身边——比如说，地铁上就有。

通过在地铁采样、测序分析，科学家们调查了全世界60个城市的微生物分布情况[2]。这项研究共采集4728份样本，涉及六大洲，描绘出了目前最详细的“城市微生物地图”。通过这些数据，人们还发现了以往数据库中没有记载的新物种——这包括10928种病毒，以及748种细菌。

在世界各地的地铁上，研究者采集环境样本，分析其中的微生物遗传物质（样本采集是在疫情前完成的） | Weill Cornell Medicine

一些微生物广泛存在于世界各地，其中有31个“核心物种”存在于97%的样品当中。而受气候、地理位置等因素影响，城市之间的微生物组成也存在许多差异，这甚至可以看作城市的识别特征。论文作者克里斯托弗·梅森（Christopher Mason）教授表示：“如果给我你的鞋，我可以分析出你从世界上的哪个城市而来，大约有90%的准确率。”[3]

详尽的城市微生物数据库有许多潜在用途，例如了解微生物耐药基因的传播情况。

行走发电

一种新型外骨骼设备能让人边走路边发电，同时还让行走变得更轻松。

边走路边发电，而且还不累 | Phil Coffman and Queen’s University of Engineering and Applied Science

这种新的外骨骼设计本周发表在《科学》上[4]。这套设备可以在腿向前摆动时减少腿部动能，在脚落地前降低它的速度。平时在人行走时，这个落地前的“刹车”步骤要靠收缩肌肉来控制，而外骨骼帮助腿减速，就减少了肌肉用力，因此可以降低步行的能量消耗。与此同时，设备还可以将摆腿的动能转化成电能，可以为小型设备供电。实验显示，这套设备可以让行走的能量消耗减少3.3%，同时产生约0.25瓦的电能。

重见光明

在新型疗法与特殊眼镜的帮助下，一位盲人成功恢复了部分视力。现在，他能够看到并定位摆在桌上的物品，甚至还看见了人行横道里的白条。

新型疗法帮助盲人恢复了部分视力 | José-Alain Sahel et al.

他接受了“光遗传学疗法”：一种病毒载体被注射进了他的眼内，随后在视网膜神经节细胞表达了一种蛋白质；这种蛋白质对黄光敏感，感受到光时，可以刺激神经节细胞向大脑发射视觉信号。由于神经节细胞对变化的光才有反应，因而病人还需要佩戴一个不断发射黄光脉冲的护目镜。经过改造的细胞对光脉冲产生反应，由此重建了视觉。

这位病人患有视网膜色素变性，这是一种导致失明的遗传性疾病，全球约有200万人罹患。传统的基因治疗很难解决这个问题，但现在，光遗传学疗法带来了新的希望。

本周，这一成果发表于《自然·医学》[5]。对于临床应用来说，目前的研究只是初步的结果，研究者还需要至少一年的时间获得更完整的数据。

纹身工具

目前已知最古老的纹身工具，是一段削尖的火鸡骨头。

火鸡腿骨制成的古老纹身工具 | A. DETER-WOLF, T.M. PERES AND S. KARACIC

这些火鸡骨头制成的工具诞生于公元前3500–1600年之间。1985年时，人们就从位于美国田纳西州中部的墓葬遗迹中发现了它们，但在当时，这些工具只是被粗略地归类为“锥子”。而在最近发表的一项研究中，研究者对这些工具进行详细分析，才终于确定了它们具体的用途[6]。

这些工具上残留着微量黑色和红色的赭石颜料，同时显微镜观察也显示，上面留下的磨损痕迹与其他骨头制成的刺青工具相符。综合这些信息，研究者们认为这些骨质工具正是目前发现最早的纹身工具。这一发现说明，美洲原住民进行纹身的历史至少已经有三千多年了。

参考文献

[1] https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00537-7

[2] https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00585-7

[3] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/cp-gso052021.php

[4] https://science.sciencemag.org/content/372/6545/957

[5] https://www.nature.com/articles/s41591-021-01351-4

[6] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352409X21002145

作者：麦麦，窗敲雨编辑：窗敲雨