太空快递,迷你大脑,人工智能艺术家……令人叹为观止的科学影像

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来源:Nature Portfolio

《自然》图片团队精选了1月的精彩科学影像:

生命之树

澳大利亚摄影师Derry Moroney在新南威尔士州的卡科拉湖用无人机航拍时,偶然发现了这些巨大的树状图案。当湖水裹挟着来自周围茶树(Melaleuca alternifolia)的茶油流向尽头时,缤纷的纹路就形成了。这些照片是在持续了几天的暴风雨过后拍摄的。“当我第一次看到它的时候,我以为它是一棵有生命的树,”Moroney告诉BBC新闻,“每隔几周,当我们遇到不同的天气时,图案就会彻底改变。”

特殊的快递

执行第14次太空快运任务(NG-14)的“天鹅座”宇宙飞船在完成迄今为止第二重的货物再补给任务后,刚刚从国际空间站(ISS)放出来。“天鹅座”向国际空间站运送了超过3.5吨的船员物资和研究设备,包括用于测量地球电离层的等离子体和研究微重力下火和烟行为的仪器。此次递送还包括一个耗资2300万美元的钛升级版太空厕所,供宇航员测试。之后类似的模型将安装在NASA的“猎户座”乘员舱中,用于月球之旅。

人工智能艺术家

来认识一下DALL-E:一个人工智能(AI)程序,它几乎可以画出你想要的任何东西。当它被要求画一只猪形状的扶手椅时,这就是它画出来的东西。DALL-E——以西班牙艺术家萨尔瓦多·达利(Salvador Dalí)和皮克斯机器人角色瓦力(WALL-E)为灵感命名——是一个训练了超过120亿在线图像和它们说明文字的神经网络。它由加州旧金山的OpenAI公司设计,只要给出一段简短的文字描述就能生成图片(比如“戴墨镜的猫”,甚至是“穿着芭蕾舞裙遛狗的小白萝卜”)。

破碎的土地

2020年1月,菲律宾八打雁省的塔尔火山43年来首次爆发,引发地震、熔岩流和火山灰羽流,覆盖了周围地区,摧毁了房屋,造成了广泛的环境破坏。在这之后,传统的收入来源,如捕鱼,已经无法维持,而且人们仍然无法返回火山爆发中心的岛屿上去。一年过去了,如何让该地区恢复生产力亟需探索,图片中是一位科学家在塔尔火山山顶收集土壤样本。

游动轨迹

这些电脑处理过后的显微镜图像显示了精子鞭毛(或尾巴)微结构的基因突变是如何影响它的游泳能力的。图中上部的精子遵循一条正常的线性游动路线(如彩色的轨迹显示)。图中中间和底部的精子则携带了影响它们尾巴结构的突变,导致它们绕着圆圈或对角线游动。两者都缺乏对一种叫做微管蛋白的蛋白质进行重要修饰的酶——微管蛋白是尾核的主要成分。这些发现指出了某些不孕不育类型的潜在机制。

迷你大脑

这是一个7个月大的“迷你大脑”——一个针尖大小的由不同类型的人类脑细胞组成的球——在共聚焦显微镜下的样子。科学家利用微型大脑来研究大脑发育和疾病进程。研究人员通常要先把它切成薄片,才能看到里面的情况。但是,日内瓦景观、工程与建筑学院(HEPIA)和Wyss生物与神经工程中心的一个团队开发了一种技术,可以生成整个迷你大脑的完整3D图像,详细揭示单个神经元的结构和位置。“尽管在培育微型大脑方面取得了进展,但我们一直很难了解微型大脑内部发生了什么,直到现在。”HEPIA的生物工程师Adrien Roux说。

发光的壁虎

这只小非洲蹼趾虎(Pachydactylus rangei )在紫外光下发出荧光。这种强烈的霓虹绿色和蓝色荧光——是所有脊椎动物中最亮的荧光——是由一种修饰色素细胞产生的。为什么很多动物会发出荧光仍然是一个谜——但在这个案例中,荧光帮助这些群居动物在月光照耀的沙漠中向彼此发出信号。

水熊踩轮

缓步动物(Tardigrades),也被称为水熊,以坚不可摧而闻名——它们可以在极端高温、辐射甚至外太空的真空环境中生存。这段在显微镜下拍摄的视频显示了它如何与金黄色团藻(Volvox aureus,一种绿藻)的球形菌落互动。“在光滑的玻璃面上,缓步动物喜欢有东西可以抓住,所以它们一晃荡就会抓住可以抓到的任何东西。” 拍摄这段视频的英国伊普斯维奇萨福克大学博士生Penny Fenton说,“它们确实吃藻类,但只要它们继续移动,团藻就是安全的。”Fenton研究水生毒理学,业余时间从事显微摄影。她培养了这些藻类,并从落叶和棚积雨水中找到了野生的缓步动物样本。她拍摄的缓步动物视频在Instagram上吸引了数千人点赞。

冠状病毒的高清图像

在过去的一年里,SARS-CoV-2的图像已经变得非常常见。但这张图片以前所未有的细节呈现了真实的冠状病毒颗粒。这是首张对冷冻病毒颗粒进行单次扫描就生成的SARS-CoV-2的3D图像,使用了一种被称为低温电子断层扫描的技术。之前的大多数图像要么是由几次扫描合成,要么是计算机可视化形成的。总部位于维也纳的Nanographics公司的研究人员添加了颜色来区分病毒的不同部分。

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