网站首页    方法理论    《自然》:生命都生产甲烷
  • 全球产业链演化历程

    技术演进、竞争优势和风险环境是推动全球产业链发展的三股主要力量。技术演进是产业链结构变化的基础。在不同时期,三股力量以不同形式共同塑造全球产业链格局。在当前,三者分别对应着绿色化、效率性和安全性,使产业链呈现绿色化与多国多中心化的发展趋势。

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  • “三得利”的扩张之路

    酿制威士忌100年企业——日本三得利控股的家族长期以来以自己节奏行事,注重长期发展。2022年有190亿美元收入。在日本烈酒、啤酒和软饮料等零散型市场上保持着自己的地位。据穆迪数据,按收入计算,三得利是全球第三大烈酒制造商,仅次于英国帝亚吉欧和法国保乐力加。

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  • 4000年利率趋势

    面对历史,大家的归纳判断都不尽相同,对未来,分歧就更大了。利率研究的迷人之处和难度之大,也许就在于其既有一定规律可循,又充满着随机扰动,是无数因素相互作用的结果。特别是在低利率环境下,利率绝对值的一点变动就是百分比的很大变动,利率风险更大。

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  • 崛起的伊朗制造业

    4000多年历史的伊朗,会是有力的合作伙伴,是最好要避免的敌人,以及永远不可能是任何人的附庸。它处于亚洲交通要冲,对基础设施改善的需求极大。它有大致完备的工业体系;制造业属于集中化生产,少数大型国有企业掌控;人口年轻化,缺少制造业技术人才储备。

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  • 紫禁城里的楠木

    楠木产于川、云、桂、贵、鲁等地区。在紫禁城营建之初,皇帝下命令让80万工匠去这些地方的深山老林里找楠木。太和殿第一次营建使用的是楠木,气味芬芳,不怕虫子也不怕糟朽。但生长周期是300年。第五次复建太和殿时,已没有大尺寸楠木了。所以太和殿里有松木。

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  • 泰国,中等收入陷阱样本

    泰国在20世纪70年代末进入中等收入阶段后,经济增长迅猛,曾被视为四国中最有潜力赶及“四小龙”的国家;但自90年代末期以来,泰国长期处于经济增长低迷的状态,GDP增长率一度低于马来西亚、印尼和菲律宾。泰国人口规模和领土面积处于中间水平等基础条件上不具有特殊性,有更强的代表性。

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  • 中国各地博物馆镇馆之宝

    文物承载灿烂文明,传承历史文化。中国历史悠久,地大物博,作为世界文物大国,我国各地博物馆中的珍贵藏品数不胜数。并且每个博物馆都有自己的“镇馆之宝”,展示着在不同历史背景中的文化内涵。接下来就让我们从“镇馆之宝”中感受历史的传承。

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  • 毛利相差10倍的猕猴桃

    中国猕猴桃种子研发培育滞后严重,导致在产业上与国际水平差距巨大:新西兰的亩产是2.49吨,中国亩产只有0.8吨。收益上,新西兰每亩收益1.9万元、金果的平均收益每亩4万元。而中国每亩的毛利仅有3000-4000元。如果说芯片是现代工业的核心,种子便是农业的“芯片”。

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  • 地址,国家视角的众生平等

    与姓名、照片、身份证号码、指纹或DNA特征一样,地址帮助提高国家识别个人并因此加强了社会控制的能力,而它反过来也成为了构成一个现代人身份认同不可或缺的组成部分。门牌号码是18世纪最重要的创新之一, “为了帮助政府找到你。”在国家的视角下众生平等。

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  • 可口可乐帝国的缔造节点

    可口可乐之所以能在不同的地区都取得成功,恰恰体现了在文化差异下,人类追求共同体验。任何地区的人享受生命乐趣的方式是一样的,可口可乐能带给他们这样的乐趣。“企业既不像我试图告诉你们的那样美好,也没有传说中的那么邪恶。事实上,它处于这两者之间。”

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  • 欧亚电网互联的地缘要素

    欧亚电网互联问题上,欧盟和俄罗斯等传统“电力中心”依然重要,新“中心”如中国、印度、土耳其、伊朗等也在崛起。随着技术发展,电网容易受外部力量影响,美国也在不断尝试渗透。电网联通可以建立包容、平等、开放的政治空间;同时,也可以成为政治制度堡垒。

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  • 北京与“繁华”

    相比窄路,大宽马路大街区反而才堵车。小尺度的交叉口信号相位少、周期短,可使清空距离和损失时间变短。北京“宽马路、疏路网”,与东京、纽约、香港“窄马路、密路网”,后者利于微循环打通,利于商业繁荣。另外,不是街区制,三百万以上人口就会爆发城市病。

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  • 日本基金业萧条30年后

    90年代初至今,日本基金行业直面“失去的30年”。但仍实现一定程度结构性发展:当资金逃离权益市场,通过出海等方式拥抱固收业务、后开发养老金投资、逐月决算基金等特殊业态,头部机构又依托日本央行购买ETF扩表等,在被动产品上做大规模,最终铸成今日格局。

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  • 超5700家芯片厂商注销

    2022年中国吊销/注销的芯片企业超过5700家。前8个月,吊销/注销芯片相关企业3470家。9月到12月增加了2300多家。平均每天就有超15家注销。波及的范围也更加广泛,不仅包括有技术研发实力的初创明星企业,也包括众多在市场上摸爬滚打多年有一定行业影响力的“老将”。

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  • 游戏里的芯片战争

    回溯电子产业的发展,往往会聚焦于顶层政策、产业英雄、技术路线,反而忽略了构筑起人类工业与科技结晶的地基:市场——消费者用钱投票,选出了那些屹立在产业链顶端的庞然大物。如果复盘计算机发展史,就会发现游戏是不断加速的硅基革命最重要的推动力之一。

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  • 银行巨头如何倒下

    银行业和其他行业的最大的区别在于,它没有中间状态,只有两个极端(稳态)——信任它,它良好经营;不信任它,它光速破产。不像其他行业,可以 “猥琐发育”几年。真正脆弱的是信心。尽管SVB的倒闭、瑞信的被收购乃至第一共和银行的被牵连固然有其经营上的原因。

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  • 加密货币十年

    2014年是token死亡率最高的一年,793种token中的76.5%已不再流通,551种消失。2017年,有704个现已消失的token开始发行流通,比2016年的224个多。2018年是加密行业较危险的一年,有751种token消失。在比特币暴涨前,加密市场上只有14种token,截至2022年,只有比特币和莱特币留在前10名。

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  • 六次全球金融危机

    各次金融危机,实质上都是债务危机或杠杆危机,无非表现形式不同。国外债务危机主要是债务违约、汇率贬值和资本出逃,国内债务危机主要是通货膨胀、资产价格泡沫和货币贬值。全球化危机主要通过贸易、外需、产业链、资本流动、金融市场、外汇、房地产等传导。

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  • AI游戏的可能

    游戏作为终极在线社交体验的力量——在这里,创造力、技能和协作汇聚成乐趣。游戏玩家在所有垂直消费领域中拥有参与度和忠诚度最高的受众。AIGC的出现是游戏行业的“第四次工业革命”。与此前UGC化、模块化变革一样,AIGC将掀起又一波的游戏革命,游戏的范式将彻底更新。

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  • 土壤正在退化

    根据联合国报告,全球每五秒钟就有一片足球场大小的土地受到侵蚀。照这速度,到2050年,全球超过90%的土壤都可能出现退化危机,进而导致粮食减产、清洁用水减少、生物多样性受威胁等一系列连锁反应。我国土壤“变累”、“变瘦”、“变薄”等退化问题也同样严峻。

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【整理:药明康德内容团队;转自:药明康德《<自然>颠覆性发现:所有生命 都是甲烷生产者》2022.03】

 

进入21世纪后,人们逐渐意识到,生物成因的甲烷形成过程远比这个故事复杂。能产生甲烷的不止是那些产甲烷古菌,反应条件也不限于缺氧环境。从藻类、蓝细菌到多细胞的真菌、植物,越来越多的证据表明,多种需氧生物都能产生甲烷。但这些生物究竟是如何产甲烷的,却始终是个未知数。

在《自然》杂志的一项研究中,由德国海德堡大学领导的团队提出了一个颠覆性的观点: 包括人类在内,所有生物都是甲烷的生产者。 这个结论不仅让我们重新认识甲烷在生命过程中的作用,还将为多个领域带来全新见解。

 

 

早在8年前,这支团队就在一篇《自然·通讯》论文中,描述了一个通过非生物途径三步生成甲烷的过程。简单地说,这个反应不需要酶参与,且主要原料只有3类:活性氧簇(ROS)、自由铁以及合适的甲基供体。

整个反应过程也不复杂:首先,ROS(该反应使用的是过氧化氢)和二价铁离子反应,产生高度还原的羟基自由基(·OH);随后,羟基自由基与甲基供体反应,形成甲基自由基(·CH3);最后,甲基自由基和氢自由基(·H)结合,产生甲烷分子。

在实验室中揭示了这个甲烷生成过程之后,研究团队产生了一个大胆而有趣的想法。在生命体内中,这些原料并不罕见(例如,细胞中也在持续产生、释放包括过氧化氢在内的ROS,而自由铁和甲基供体也是常见的代谢产物),并且细胞环境也与上述实验室反应条件相近。那么, 这个产甲烷的过程同样可以在生物体内发生吗?

▲这个无需酶参与而产生甲烷的反应,在细胞内的流程示意 (图片来源:参考资料[2])

 

在最新研究中,研究团队首先利用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)来检验这个猜想。这种细菌的生命周期包含了两种状态:休眠期和生殖生长期,因此可以用作对照,研究新陈代谢过程能否生成甲烷。

实验结果十分清晰:在含有甲基供体二甲基亚砜(DMSO)的培养基中,不需要任何酶的参与, 处于生殖生长期、代谢旺盛的枯草芽孢杆菌能持续生成甲烷,而休眠期的细菌则不会生产甲烷。

随后的控制变量实验显示,这些细菌可获取的甲基供体、自由体的含量,对于最终的甲烷产量也起到了明显的调控作用。尤其值得注意的是,除了更强的新陈代谢,出现氧化应激时,即ROS过剩导致细胞无法维持氧化还原平衡,细菌的甲烷产量也随之上涨。

进一步的实验证实,能通过这个过程产生甲烷的不仅有枯草芽孢杆菌。从之前被认为不产甲烷的其他古菌,到酵母、黏菌等真菌;从代表植物界的葡萄,再到人源的细胞系(人胚肾细胞),都能在DMSO的培养基中生成甲烷,并且在氧化应激条件下甲烷产量更高。因此研究认为, 或许所有进行新陈代谢的生命体,都能通过这个普适的过程,在细胞内持续产生甲烷。

 

 

▲在实验室中,不同生物细胞产生甲烷的浓度 (图片来源:参考资料[1])

 

如果这个猜想最终得到证实,那么一系列生命活动都有望得到新的解释。在生物体内,新陈代谢产生的ROS大量堆积时,可能对DNA、RNA和蛋白质等重要分子造成损伤。而这个新发现的过程,或许是消除过量ROS的一种途径。

论文通讯作者之一,海德堡大学的Frank Keppler教授表示:“我们的发现将成为理解需氧甲烷生成的里程碑,这个通用机制还将解释之前在植物身上观察到的现象。”

值得注意的是,在之前的研究中,即使是对于同一种生物,不同个体的甲烷产量也可能有几个数量级的差异。而最新研究揭示的机制,或许能解释这个现象——那些极高的甲烷产量,可能是因为个体正进行着活跃的代谢活动。

可以说,这个令人意外的发现在广阔的领域都具有重大意义。医学领域,细胞中和通过组织扩散的过量甲烷可以指示细胞压力、氧化还原不平衡等。“呼吸中甲烷的波动能反映氧化应激程度,或是指向免疫系统。” Keppler教授说。而在气候领域,通过这个过程产生的甲烷是否会对全球气候产生影响,同样尚不清晰。但对我们来说,足够清晰的是,这个关于常见气体的发现将为我们理解自身以及整个世界,打开一扇全新的窗口。

 

参考资料:

[1] Ernst, L., Steinfeld, B., Barayeu, U. et al. Methane formation driven by reactive oxygen species across all living organisms. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04511-9

[2] Methane might be made by all living organisms. Retrieved Mar. 9, 2022 fr om https://www.nature.com/articles/d41586-022-00206-3

[3] Althoff, F., Benzing, K., Comba, P. et al. Abiotic methanogenesis from organosulphur compounds under ambient conditions. Nat Commun (2014). https://doi.org/10.1038/ncomms5205

 

2022-04-01
《自然》杂志的一项研究中,由德国海德堡大学领导的团队提出了一个颠覆性的观点: 包括人类在内,所有生物都是甲烷的生产者。作为结构最简单的有机物,甲烷也是一种强效温室气体——其温室效应是二氧化碳的20多倍。而在向大气释放的甲烷中,有70%都是生物来源。

《自然》:生命都生产甲烷

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