光适应驱动绿藻运动新模式 —— 解读 “Intermediate light adaptation induces oscillatory phototaxis switching and pattern formation in Chlamydomonas” 一、研究背景与科学问题 微观尺度下的生物游动体（microswimmers），如单细胞藻类、细菌、精子等，是自然界中重要的生态组成部分。它们通过各种“向性”行为（taxis，如化学趋向性chemotaxis、光趋向性phototaxis等）响应环境刺激，在生态系统中的物质循环、能量流动中扮演着关键角色。多年来，科学家对这些生物的快速刺激感知（ms级）、细胞水平的行为调节（秒~分钟）、以及长期适应性变化（分钟以上）进行过广泛研究，但——...

绿色微观游动者新发现：光适应引发的振荡趋光行为与群体图案形成 —— 评“intermediate light adaptation induces oscillatory phototaxis switching and pattern formation in chlamydomonas” 一、研究及学术背景 光作为生命体适应环境的一个核心信号，驱动着微观游动生物（microswimmers）的多种行为。趋光性（phototaxis），即细胞根据环境中的光信号改变游动方向，是水生生态系统能量流动和营养循环的关键机制。诸如Chlamydomonas reinhardtii（莱茵衣藻）等绿色单细胞藻类，是研究趋光性及其适应性行为的经典模式生物。 然而，过去的研究大多关注了细胞对短时（数十毫秒至...

学术背景 质子传递（proton transfer）在生物能量转换（如ATP合成）和信号传导中扮演核心角色。传统理论认为质子通过水分子链或氨基酸侧链的”跳跃机制”（hopping mechanism）实现传输，而近年来提出的”质子耦合电子转移”（PCET, proton-coupled electron transfer）假说认为电子转移可能同步参与该过程。由于生命系统具有高度手性（chirality）特征，”手性诱导自旋选择性”（CISS, chiral-induced spin selectivity）效应——即电子在手性环境中运动时会产生自旋极化（spin polarization）——可能影响这一过程。本研究以溶菌酶（lysozyme）晶体为模型，首次揭示了质子传递效率与电子自旋状态...

学术背景 保龄球是美国最受欢迎的体育运动之一，截至2017年，已有超过4500万人定期参与。随着每年全国性比赛中数百万美元的奖金争夺，如何提高选手得分成为研究热点。然而，由于计算复杂性和影响球轨迹的变量众多，大多数研究依赖于经验数据的统计分析，而非理论建模。例如，2018年美国保龄球协会（USBC）设备规格报告使用了37名选手的球速数据，而非计算机模型。 以往关于保龄球物理学的定量分析较少，主要由于涉及的参数众多。Fröhlich、Hopkins和Huston等人在过去几十年中尝试建立数学模型，考虑保龄球内部重量块的影响，并提供了少量参数值的模拟结果。然而，这些模型仅假设了简单的摩擦剖面，无法完全反映实际比赛中的复杂情况。 本研究旨在通过物理模拟，探索竞技保龄球中的瞄准策略，帮助选手在比赛中...

学术背景 在极端条件下（如高压、高温）研究材料的行为是凝聚态物理和材料科学中的重要课题。激光冲击技术能够在纳秒时间尺度上对材料施加极高的压力，而X射线衍射技术则可以在飞秒时间尺度上捕捉材料的结构变化。然而，在这些动态压缩实验中，温度的测量一直是一个难题。传统的测温技术（如热辐射测量）在如此短的时间尺度和小尺度目标上难以实现。因此，开发一种能够在单次实验中精确测量动态压缩材料温度的方法具有重要意义。 本文的研究团队利用X射线自由电子激光（X-ray Free-Electron Laser, XFEL）和激光冲击技术，提出了一种基于X射线热漫散射（Thermal Diffuse Scattering, TDS）强度的温度测量方法。该方法通过测量铜箔在激光冲击下的X射线热漫散射强度，推导出材料的温...