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太空快遞，迷你大腦，人工智能藝術家……令人歎為觀止的科學影像

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更新日期：2022年2月25日
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《自然》圖片團隊精選了1月的精彩科學影像：
　　生命之樹

來源：Derry Moroney Photography
澳大利亞攝影師Derry Moroney在新南威爾士州的卡科拉湖用無人機航拍時，偶然發現了這些巨大的樹狀圖案。 當湖水裹挾著來自周圍茶樹（Melaleuca alternifolia）的茶油流向盡頭時，繽紛的紋路就形成了。 這些照片是在持續了幾天的暴風雨過後拍攝的。 「當我第一次看到它的時候，我以為它是一棵有生命的樹，」Moroney告訴BBC新聞，「每隔幾周，當我們遇到不同的天氣時，圖案就會徹底改變。 」
特殊的快遞

來源：NASA
執行第14次太空快運任務（NG-14）的「天鵝座」宇宙飛船在完成迄今為止第二重的貨物再補給任務後，剛剛從國際空間站（ISS）放出來。 「天鵝座」向國際空間站運送了超過3.5噸的船員物資和研究設備，包括用於測量地球電離層的等離子體和研究微重力下火和煙行為的儀器。 此次遞送還包括一個耗資2300萬美元的鈦升級版太空廁所，供宇航員測試。 之後類似的模型將安裝在NASA的「獵戶座」乘員艙中，用於月球之旅。 
人工智能藝術家

來源：OpenAI
來認識一下DALL-E：一個人工智能（AI）程序，它幾乎可以畫出你想要的任何東西。 當它被要求畫一只豬形狀的扶手椅時，這就是它畫出來的東西。 DALL-E——以西班牙藝術家薩爾瓦多·達利（Salvador Dalí）和皮克斯機器人角色瓦力（WALL-E）為靈感命名——是一個訓練了超過120億在線圖像和它們說明文字的神經網絡。 它由加州舊金山的OpenAI公司設計，只要給出一段簡短的文字描述就能生成圖片（比如「戴墨鏡的貓」，甚至是「穿著芭蕾舞裙遛狗的小白蘿卜」）。 
破碎的土地

來源：Jes Aznar/Getty
2020年1月，菲律賓八打雁省的塔爾火山43年來首次爆發，引發地震、熔岩流和火山灰羽流，覆蓋了周圍地區，摧毀了房屋，造成了廣泛的環境破壞。 在這之後，傳統的收入來源，如捕魚，已經無法維持，而且人們仍然無法返回火山爆發中心的島嶼上去。 一年過去了，如何讓該地區恢複生產力亟需探索，圖片中是一位科學家在塔爾火山山頂收集土壤樣本。 
遊動軌跡

來源：S。 Gadadhar et al。 /Science
這些電腦處理過後的顯微鏡圖像顯示了精子鞭毛（或尾巴）微結構的基因突變是如何影響它的遊泳能力的。 圖中上部的精子遵循一條正常的線性遊動路線（如彩色的軌跡顯示）。 圖中中間和底部的精子則攜帶了影響它們尾巴結構的突變，導致它們繞著圓圈或對角線遊動。 兩者都缺乏對一種叫做微管蛋白的蛋白質進行重要修飾的酶——微管蛋白是尾核的主要成分。 這些發現指出了某些不孕不育類型的潛在機制。 
迷你大腦

來源：HEPIA
這是一個7個月大的「迷你大腦」——一個針尖大小的由不同類型的人類腦細胞組成的球——在共聚焦顯微鏡下的樣子。 科學家利用微型大腦來研究大腦發育和疾病進程。 研究人員通常要先把它切成薄片，才能看到裏面的情況。 但是，日內瓦景觀、工程與建築學院（HEPIA）和Wyss生物與神經工程中心的一個團隊開發了一種技術，可以生成整個迷你大腦的完整3D圖像，詳細揭示單個神經元的結構和位置。 「盡管在培育微型大腦方面取得了進展，但我們一直很難了解微型大腦內部發生了什麼，直到現在。 」HEPIA的生物工程師Adrien Roux說。 
發光的壁虎

來源：David Prötzel
這只小非洲蹼趾虎（Pachydactylus rangei ）在紫外光下發出熒光。 這種強烈的霓虹綠色和藍色熒光——是所有脊椎動物中最亮的熒光——是由一種修飾色素細胞產生的。 為什麼很多動物會發出熒光仍然是一個謎——但在這個案例中，熒光幫助這些群居動物在月光照耀的沙漠中向彼此發出信號。 
水熊踩輪
緩步動物（Tardigrades），也被稱為水熊，以堅不可摧而聞名——它們可以在極端高溫、輻射甚至外太空的真空環境中生存。 這段在顯微鏡下拍攝的視頻顯示了它如何與金黃色團藻（Volvox aureus，一種綠藻）的球形菌落互動。 「在光滑的玻璃面上，緩步動物喜歡有東西可以抓住，所以它們一晃蕩就會抓住可以抓到的任何東西。 」 拍攝這段視頻的英國伊普斯維奇薩福克大學博士生Penny Fenton說，「它們確實吃藻類，但只要它們繼續移動，團藻就是安全的。 」Fenton研究水生毒理學，業餘時間從事顯微攝影。 她培養了這些藻類，並從落葉和棚積雨水中找到了野生的緩步動物樣本。 她拍攝的緩步動物視頻在Instagram上吸引了數千人點贊。 
冠狀病毒的高清圖像

來源：Nanographics
在過去的一年裏，SARS-CoV-2的圖像已經變得非常常見。 但這張圖片以前所未有的細節呈現了真實的冠狀病毒顆粒。 這是首張對冷凍病毒顆粒進行單次掃描就生成的SARS-CoV-2的3D圖像，使用了一種被稱為低溫電子斷層掃描的技術。 之前的大多數圖像要麼是由幾次掃描合成，要麼是計算機可視化形成的。 總部位於維也納的Nanographics公司的研究人員添加了顏色來區分病毒的不同部分。

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《自然》圖片團隊精選了1月的精彩科學影像：

　　生命之樹

來源：Derry Moroney Photography

澳大利亞攝影師Derry Moroney在新南威爾士州的卡科拉湖用無人機航拍時，偶然發現了這些巨大的樹狀圖案。當湖水裹挾著來自周圍茶樹（Melaleuca alternifolia）的茶油流向盡頭時，繽紛的紋路就形成了。這些照片是在持續了幾天的暴風雨過後拍攝的。「當我第一次看到它的時候，我以為它是一棵有生命的樹，」Moroney告訴BBC新聞，「每隔幾周，當我們遇到不同的天氣時，圖案就會徹底改變。」

特殊的快遞

來源：NASA

執行第14次太空快運任務（NG-14）的「天鵝座」宇宙飛船在完成迄今為止第二重的貨物再補給任務後，剛剛從國際空間站（ISS）放出來。「天鵝座」向國際空間站運送了超過3.5噸的船員物資和研究設備，包括用於測量地球電離層的等離子體和研究微重力下火和煙行為的儀器。此次遞送還包括一個耗資2300萬美元的鈦升級版太空廁所，供宇航員測試。之後類似的模型將安裝在NASA的「獵戶座」乘員艙中，用於月球之旅。

人工智能藝術家

來源：OpenAI

來認識一下DALL-E：一個人工智能（AI）程序，它幾乎可以畫出你想要的任何東西。當它被要求畫一只豬形狀的扶手椅時，這就是它畫出來的東西。DALL-E——以西班牙藝術家薩爾瓦多·達利（Salvador Dalí）和皮克斯機器人角色瓦力（WALL-E）為靈感命名——是一個訓練了超過120億在線圖像和它們說明文字的神經網絡。它由加州舊金山的OpenAI公司設計，只要給出一段簡短的文字描述就能生成圖片（比如「戴墨鏡的貓」，甚至是「穿著芭蕾舞裙遛狗的小白蘿卜」）。

破碎的土地

　來源：Jes Aznar/Getty

2020年1月，菲律賓八打雁省的塔爾火山43年來首次爆發，引發地震、熔岩流和火山灰羽流，覆蓋了周圍地區，摧毀了房屋，造成了廣泛的環境破壞。在這之後，傳統的收入來源，如捕魚，已經無法維持，而且人們仍然無法返回火山爆發中心的島嶼上去。一年過去了，如何讓該地區恢複生產力亟需探索，圖片中是一位科學家在塔爾火山山頂收集土壤樣本。

遊動軌跡

來源：S。
Gadadhar et al。/Science

這些電腦處理過後的顯微鏡圖像顯示了精子鞭毛（或尾巴）微結構的基因突變是如何影響它的遊泳能力的。圖中上部的精子遵循一條正常的線性遊動路線（如彩色的軌跡顯示）。圖中中間和底部的精子則攜帶了影響它們尾巴結構的突變，導致它們繞著圓圈或對角線遊動。兩者都缺乏對一種叫做微管蛋白的蛋白質進行重要修飾的酶——微管蛋白是尾核的主要成分。這些發現指出了某些不孕不育類型的潛在機制。

迷你大腦

來源：HEPIA

這是一個7個月大的「迷你大腦」——一個針尖大小的由不同類型的人類腦細胞組成的球——在共聚焦顯微鏡下的樣子。科學家利用微型大腦來研究大腦發育和疾病進程。研究人員通常要先把它切成薄片，才能看到裏面的情況。但是，日內瓦景觀、工程與建築學院（HEPIA）和Wyss生物與神經工程中心的一個團隊開發了一種技術，可以生成整個迷你大腦的完整3D圖像，詳細揭示單個神經元的結構和位置。「盡管在培育微型大腦方面取得了進展，但我們一直很難了解微型大腦內部發生了什麼，直到現在。」HEPIA的生物工程師Adrien Roux說。

發光的壁虎

來源：David Prötzel

這只小非洲蹼趾虎（Pachydactylus rangei ）在紫外光下發出熒光。這種強烈的霓虹綠色和藍色熒光——是所有脊椎動物中最亮的熒光——是由一種修飾色素細胞產生的。為什麼很多動物會發出熒光仍然是一個謎——但在這個案例中，熒光幫助這些群居動物在月光照耀的沙漠中向彼此發出信號。

水熊踩輪

緩步動物（Tardigrades），也被稱為水熊，以堅不可摧而聞名——它們可以在極端高溫、輻射甚至外太空的真空環境中生存。這段在顯微鏡下拍攝的視頻顯示了它如何與金黃色團藻（Volvox aureus，一種綠藻）的球形菌落互動。「在光滑的玻璃面上，緩步動物喜歡有東西可以抓住，所以它們一晃蕩就會抓住可以抓到的任何東西。」拍攝這段視頻的英國伊普斯維奇薩福克大學博士生Penny Fenton說，「它們確實吃藻類，但只要它們繼續移動，團藻就是安全的。」Fenton研究水生毒理學，業餘時間從事顯微攝影。她培養了這些藻類，並從落葉和棚積雨水中找到了野生的緩步動物樣本。她拍攝的緩步動物視頻在Instagram上吸引了數千人點贊。

冠狀病毒的高清圖像

來源：Nanographics

在過去的一年裏，SARS-CoV-2的圖像已經變得非常常見。但這張圖片以前所未有的細節呈現了真實的冠狀病毒顆粒。這是首張對冷凍病毒顆粒進行單次掃描就生成的SARS-CoV-2的3D圖像，使用了一種被稱為低溫電子斷層掃描的技術。之前的大多數圖像要麼是由幾次掃描合成，要麼是計算機可視化形成的。總部位於維也納的Nanographics公司的研究人員添加了顏色來區分病毒的不同部分。