2.5亿年后，地球92%的地区或将不再宜居；​肿瘤细胞体积压缩是一把双刃剑 - 国际科研周报

来源：环球科学、科技日报、中国科学报、新华社等

肿瘤细胞体积压缩是一把双刃剑

随着肿瘤的生长，肿瘤细胞可能需要适应一系列的环境变化。比如，肿瘤细胞在受限制的人体组织环境中增殖的时候，会发生细胞变形，有时体积会缩小。而过往研究少有探索这种压力对癌细胞的影响。最近，一项发表在《美国科学院院刊》（PNAS）的研究显示，对黑色素瘤细胞（melanoma cell）而言，体积压缩既可以促进也可以阻碍癌症的进展，是一把双刃剑。

科学家针对黑色素瘤进行的研究发现，一方面肿瘤细胞的体积压缩会抑制这些细胞的增殖和迁移，从而抑制癌症的进展；肿瘤细胞的压缩还会触发亚细胞活动（subcellular activities），使细胞内细胞器压力（intracellular organelle stress）与氧化压力（oxidative stress）增强，这可能对细胞造成损害，影响细胞功能。而另一方面，黑色素瘤细胞的体积压缩，会驱动它们对压力的适应，促进转录组的改变，从而产生抵抗化疗的能力等一些属性。研究发现，对癌细胞进行短短几天的压缩调节，就可以增强它们对化疗的抵抗力。科学家认为，这些发现可能有助于开发新的癌症治疗方法，以解决化疗中的耐药问题。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2220062120

首次在活体动物中对一个器官的多个细胞进行不同的基因编辑

来源：ETH Zurich

追踪疾病遗传起源的一种有效的方法是敲除动物中的单个基因，并研究其对生物体的影响。然而，很多疾病的病理变化涉及多个基因，研究它们需要针对每个相关基因设计动物实验，十分复杂。而在最新发表于《自然》（Nature）上的一项研究中，研究者使用了一种新技术：利用CRISPR-Cas基因剪刀，同时在单个成年动物的器官中编辑多个基因，但在每个细胞仅进行不超过一个基因的编辑。

研究者制备了多种腺相关病毒（adeno-associated virus，AAV）载体，每一种都可以通过CRISPR-Cas基因剪刀破坏小鼠细胞中的一个特定基因。研究者将这些针对不同基因的AAV载体混合后靶向作用于成年小鼠的大脑，从而“镶嵌式”关闭小鼠大脑细胞中的不同基因。通过这种方法，研究者探究了可能与22q11.2缺失综合征（22q11.2 deletion syndrome，由22q11.2区域缺失所引起的一组免疫缺陷综合征）相关的29个基因的作用；结果发现，其中三个基因在很大程度上导致了小鼠脑细胞的功能障碍，可能是导致22q11.2缺失综合征患者多种病症（如精神分裂症和孤独症谱系障碍）的关键基因。该技术可让研究者能够直接在成年动物中研究其它疾病及其遗传因素，为今后的研究提供了便利。

https://scitechdaily.com/scientists-successfully-genetically-modify-inpidual-cells-in-living-animals/

蚯蚓贡献了全球谷物产量的约6.5%

一项发表于《自然·通讯》（Nature Communications）发表的研究表明，蚯蚓可能每年贡献了全球食品生产中的1.4亿吨，包括6.5%的谷物生产和2.3%的豆类。蚯蚓是健康土壤的重要建造者，在许多方面支持植物生长，如影响土壤结构、水获取、有机物质循环及营养可得性。此外，蚯蚓还能推动植物产生促生长激素，帮助植物抵御常见土壤病原体。但它们对全球农业生产的贡献尚未得到量化，对此的理解很有限。

为了评估蚯蚓对全球重要作物生产的影响，研究人员对蚯蚓丰度、土壤特性和作物生产的地图与此前数据作了分析。他们发现蚯蚓贡献了全球谷物（包括玉米、水稻、小麦和大麦）生产的约6.5%，豆类等生产的2.3%（包括大豆、豌豆、鹰嘴豆、小扁豆和苜蓿），相当于每年超过1.4亿吨。蚯蚓的贡献在全球南方尤其高，它们对撒哈拉以南非洲的谷物生产贡献了10%，拉美和加勒比海地区有8%。这些发现属于量化有益土壤生物体对全球农业生产贡献的首批尝试，表明蚯蚓是食物生产的重要驱动者。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-41286-7

用细菌循环塑料

近日，一项发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的研究指出，用一组合成细菌可以有效将塑料废物变为有用的化合物。这些细菌可以帮助应对日益增长的塑料污染问题，生产有价值的化学物质和产品，如用于黏合剂、绝缘体和制造尼龙等。塑料污染是一个日益加剧的全球危机，对环境、野生生物和人类健康造成深远的负面作用。一个可能的解决方案是用改造微生物回收塑料作为产品，但极为复杂且困难重重。

在这项研究中，研究人员设计了两种土壤细菌恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）的遗传改造菌株，用于升级改造最常见的塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯，并利用这些菌株来处理化学塑料分解产生的两种产物（对苯二甲酸和乙二醇）。他们发现，这些菌株联合处理两种产物时比单用一种菌株效率更高，并且可以将之转化为可生物降解的聚合物聚羟基脂肪酸酯（PHA）和粘康酸盐等，进而用于合成聚氨酯和己二酸。其中，聚氨酯可用于绝缘体、泡沫、涂料、粘合剂，而己二酸可用于制造尼龙。换句话说，这些细菌进一步升级利用了塑料。这些发现表明，改造微生物群体或能促进聚合物升级改造和环境可持续性，并且这种策略也可能应用于处理其他类型的塑料。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-40777-x

探测到金属光栅分子与红外光极化激元的局部超强耦合

当粒子振动与光子发生强耦合时会形成一种被称为极化激元的准粒子。调控极化激元可以改变材料的化学特性及电子特性，但这些变化的机制仍是未知的。近日，一项发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的研究发现了一种相互作用机制，其中光子与物质的耦合强度显著高于此前实验中观察到的强度。

光子-物质耦合实验通常在光腔捕获的分子系统上进行，研究人员已经探索了这类系统与可见光及微波频段的耦合，但检测使用红外光产生的极化激元始终很困难。为此，研究人员开发了一种技术，他们不再将光耦合到光腔中的分子，而是改为与金属光栅中的分子耦合，这样可以将中红外极化激元的波长调整为可见光范围，使探测器更好地接收它们。通过这种技术，研究人员发现系统中某些特定位置的光-物质耦合强度比整个系统的平均耦合强度高350%。这项发现或许可以增加研究人员对极化激元如何改变材料特性的理解，并能更广泛地探索这些准粒子。

https://physics.aps.org/articles/v16/s130

复原4.65亿年前一只三叶虫最后的晚餐

来源：原论文

三叶虫生活在寒武纪早期到二叠纪末期，曾是海洋生态系统的重要组成部分。但由于缺少直接证据，过去的研究仅能从身体形态、可能的摄食痕迹等推测其觅食模式。据《科学》新闻（Science news）报道，近日发表于《自然》（Nature）的一项研究首次复原了一只生活于4.65亿年前的三叶虫的消化道内容物。

该三叶虫化石保存于硅制结核中，因此三维结构保存得极为完整。研究者起初在化石外骨骼破损处，发现有微小的贝壳碎片露出来，因此他们进一步利用同步加速器显微断层扫描技术，对这一化石进行了扫描和成像。复原结果显示，这只三叶虫的消化道内紧密堆积了大量破碎的钙质壳体，主要属于介形类动物，还有一些属于软舌螺、棘皮类和双壳类。研究者表示，这说明三叶虫很可能是食腐生物，才会“毫不挑剔、像吸尘器一样什么都吃”。同时，由于这些壳体未被酸溶解，因此研究者认为三叶虫的消化道内是中性或碱性的。并且根据壳体堆积的形状，可以推测该动物具有两个胃。

https://www.science.org/content/article/scientists-reveal-half-billion-year-old-last-supper

反物质会像普通物质一样下落

来源：Keyi Onyx Li

爱因斯坦在1915年提出的广义相对论描述了引力的效应，提出至今已得到大量实验验证。广义相对论中的弱等效原理指出，所有物体不论质量和组成，在引力作用下都会以相同方式自由下落。虽然主流观点认为反物质在地球引力下也会出现物质的行为，但由于难以创造严格对照的实验条件，这方面一直缺乏直接观测。而最近，《自然》（Nature）发表的一项研究报告了对反氢原子自由下落的直接观测，提示反物质和普通物质受到的引力相同。

2018年，欧洲核子中心（CERN）的阿尔法合作组（ALPHA collaboration）建造了ALPHA-g探测器，这是一个反氢原子的磁阱，专门用于研究引力效应。该探测器内悬浮的反氢原子被释放；它们的后续运动可用来推断引力的影响。如果底部溢出的比顶部更多，那么反物质原子可能和普通物质具有相同的行为。研究者通过该实验观察到，释放到ALPHA-g的被磁阱捕获的反氢原子更倾向于从装置的底部下落。研究结果验证了反物质和普通物质受到相同引力效应的主流观点，这与广义相对论的预测相符。作者认为，该研究为进一步检验弱等效原理铺平了道路，有望增进我们对反物质的引力性质的理解。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06527-1

一种抗病毒药物与新冠病毒新突变特征有关

近日，一项发表于《自然》（Nature）的研究显示，抗病毒药物莫诺拉韦（molnupiravir）可能诱导了新冠病毒（SARS-CoV-2）的一种特异性突变谱，使得新冠病毒出现了一种与使用莫诺拉韦相呼应的突变特征。莫诺拉韦被大量用于治疗新冠病毒感染，其作用方式是在病毒复制期间在病毒基因组中引入突变，减少可存活的病毒后代的数量。不过，如果这种药物无法完全清除新冠病毒感染，就有可能导致莫诺拉韦相关突变的传播风险。

通过筛选含逾1500万新冠病毒基因组的全球测序数据库，研究人员在2022年引入莫诺拉韦后的序列中发现了特异性突变——有很多国家在2022年都报告了莫诺拉韦的大范围使用，如英国、澳大利亚、美国和日本。相比之下，没有批准使用莫诺拉韦的国家的筛选序列中这类突变数量较低，如加拿大。尽管目前尚不清楚这些突变是否会影响对莫诺拉韦的耐受，但研究结果或有助于进一步理解该药物对病毒演化的影响。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06649-6

挤压丝瓜络也能发电

过去的研究表明，施加应力使部分材料弯曲形变，可能会导致其正负电荷中心分离（极化），积累电荷，进而产生挠曲电流，这为开发小型供电设备提供了可能。近日，在一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的研究中，科学家通过挤压丝瓜络产生了少量电流。

丝瓜络是丝瓜干燥后的纤维，具有多孔海绵结构。科学家用化学药品去除其中的半纤维素和木质素，留下纤维素结晶壳，然后将其连接到电路上并手动反复挤压。经测，处理后的丝瓜络能够产生高达8纳安的电能（密度等效压电系数为PVDF的50倍）。虽然电流较小，但这表明生物基多孔材料也具有发电潜力，或能启发下一代绿色压电设备的制造。

https://techxplore.com/news/2023-09-generating-small-amounts-electricity-luffa.html

2.5亿年后，地球92%的地区或将不再适合哺乳动物居住

来源：Alex Farnsworth

一项发表于《自然·地球科学》的模型研究表明，在约2.5亿年后下一个超大陆形成时，炎热气候将会超出哺乳动物的生理极限。人类等哺乳动物都有避免过热的策略，但温度长时间超过40℃会导致许多哺乳动物物种死亡，而且潮湿会加剧热应激。下一个超大陆预计将在2.5亿年后形成，现在所有的陆地会合并成一个超大陆。这一过程对哺乳动物物种的影响尚不明确。

研究人员通过一个模拟温湿度模式的气候模型预测，整个未来超大陆将会超过哺乳动物热应激极限。他们认为，因火山气体排放，大气二氧化碳水平将升高至现在的两倍。此外，超大陆的地点（主要在热带）令高温加剧，未来太阳也会释放出比现在多2.5%的辐射。这会使大陆上只有8%的区域对哺乳动物宜居，随着种群缩小和分离，灭绝风险随之上升。不过，未来超大陆的其他可能构造会改变结果，但其他演化或人类相关过程可能会使哺乳动物灭绝在超大陆形成前就发生。

https://www.nature.com/articles/s41561-023-01259-3