人类的免疫系统重约一千克；第二例猪心脏移植手术患者现状公布 - 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

火星核可能比预期的更小

2021年对来自NASA“洞察号”（InSight）着陆器的内部结构地震实验（SEIS）数据的分析显示，火星有一个很大但密度很低的核，由液态铁和硫、碳、氧、氢这类轻元素组成。但数据显示，火星核内轻元素的比例比根据这些元素在火星形成史早期的估算丰度来得更高。近期发表于《自然》（Nature）的两篇研究发现，火星的液态铁核可能被一层完全熔融的硅酸盐包裹。研究结果提出了对火星内部的新解释，提示火星核比之前认为的更小、密度更大。

研究团队将最新一批火星震信号与第一性原理模拟计算和地球物理模型结合分析，估算了火星核的大小和组成。这两项研究发现，火星的液态铁核周围有一层约150千米厚的近熔融硅酸盐岩石，其顶部之前被误认为是火星核的表面。火星核半径的缩小意味着其密度比之前“洞察号”研究的估算值更高。这些估算结果与我们目前对火星化学丰度的认识更一致，因为这样只需要更少的轻元素融合就能产生一个稳定的液态核。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06586-4

第二例猪心脏移植手术患者现状公布

来源：Tom Jemski/University of Maryland School of Medicine via AP

据美联社报道，根据美国马里兰大学于上周五公布的视频，世界第二例猪心脏移植手术患者，在接受猪心移植一个月之后，没有出现排异反应，且已经能够站立，医生正在帮助他进行康复训练。

今年9月20日，因心力衰竭而生命垂危的患者劳伦斯·福赛特（Lawrence Faucette）由于健康原因没有资格接受传统心脏移植手术，最终接受了马里兰大学医学院团队的试验性猪心脏移植手术。而在最新发布的视频中，医生表示猪心脏在福赛特体内正常工作了一个月，没有出现排异反应的迹象。且患者已经能够站立，视频展示了他在医生的帮助下，进行踩踏板练习的康复训练。

福赛特是第二位接受该手术的患者，上一位患者大卫·本内特（David Bennett）在接受手术两个月后死亡，研究团队表示，他们从中吸取了一些经验教训，改进了方法，在福赛特身上开启了第二次试验。该试验有望为众多需要器官移植的患者提供治疗曙光。

https://apnews.com/article/pig-heart-transplant-maryland-a25576010ff2b7915b53e8144c3dd3cf

科学家制造出了最“光滑”的表面

管道、航运等领域对材料表面的防水性能有很高要求，需要液滴与固体表面的摩擦力尽可能小，容易流动。一般认为，固体表面形貌、化学分子的差异（表面异质性）是决定疏水性的关键。近日，一项发表于《自然·化学》（Nature Chemistry）的研究揭示了表面异质性如何影响材料的疏水性。

科学家在亲水的羟基端二氧化硅平面上覆盖了一层疏水的辛基三氯硅烷自组装单层（OTS SAM）。通过改变SAM的生长时间，他们能够控制其覆盖率，进而调控表面的亲/疏水程度。实验发现，中等SAM覆盖率的表面上摩擦力大于高、低覆盖率的表面。其中，低SAM覆盖率的表面亲水性最高，摩擦力却很低，与直觉相悖。分子动力学模拟表明，低覆盖率的界面上存在一层水膜，能够充当液滴和表面间的润滑，降低移动阻力。而中覆盖率表面既无法形成连续的润滑水层，又留有空隙使液滴能接触亲水的底层羟基，故摩擦力最大。这项研究将能帮助我们设计更疏水的材料表面。

https://www.nature.com/articles/s41557-023-01346-3#Sec8

你的免疫系统有多重？

免疫系统是一个复杂的系统，由许多种功能各异的细胞组成，其中包含产生抗体使病原体失活的淋巴细胞，控制炎症反应的肥大细胞，等等。近日，在发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的一项研究中，研究人员描绘了人体免疫细胞的分布并提供了其总重量。

研究人员利用过往研究，统计调查了人体各组织中的免疫细胞数量。同时，他们收集了年龄相仿的几名健康的成年男性和女性以及10岁儿童的身体组织样本，进行了实验分析。他们发现，体重73千克的20-30岁的男性体内大约有1.8万亿个免疫细胞，总重量为1.2千克；体重60千克的同年龄段女性大约有1.5万亿个免疫细胞，总重量为1千克；10岁儿童体内有1万亿个免疫细胞，总重量为0.6千克。无论性别和年龄，淋巴细胞都占总免疫细胞数的40%，占免疫系统总重量的15%，主要位于淋巴结和脾脏；中性粒细胞的数量和重量占比与淋巴细胞相近，主要位于骨髓；巨噬细胞是最大最重的免疫细胞，虽然数量上只占10%，但重量达到了整个免疫系统的将近一半。该研究介绍了测定和描绘免疫系统整体结构的方法，有助于更好地了解身体应对病原体感染以及其他疾病的方式。

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2308511120

生存在6700米海拔的鼠类，打破哺乳动物居住的最高海拔纪录

2020年春天，两位科学家在位于阿根廷与智利边境的尤耶亚科山（Llullaillaco）顶上，发现了一种叶耳鼠（Phyllotis vaccarum）。尤耶亚科山是安第斯山脉中的一座休眠火山，顶峰海拔6739米，在此发现的叶耳鼠打破了哺乳动物居住的最高海拔纪录。此前几十年间，科学家们也曾在安第斯山脉中的相似海拔处发现过木乃伊化的鼠类，但研究者一度认为它们不是本地的动物，是人类将这些动物带到偏远地区。而最近，一项发表在《当代生物学》（Current Biology）的新研究，对安第斯山脉中采集的一些木乃伊化的鼠类的基因组进行分析，发现其中最古老的木乃伊鼠可能生活在3个多世纪前。

在尤耶亚科山顶发现叶耳鼠的，是来自美国内布拉斯加大学林肯分校与智利南方大学的两位研究者。在那之后他们又探索了安第斯山脉中部的21座山峰，并从6000米以上的海拔高度找到13只木乃伊化的同一物种的叶耳鼠，数十只同种的活体叶耳鼠，以及生活在5000米以上高度的其他鼠类——总共接近500只鼠类被捕获，包含18个物种。在最近发表的研究中，研究者发现生活在不同海拔的同种叶耳鼠基因差异不大（而通常沿着较大的海拔梯度，动物会被分为不同亚种甚至不同物种）。科学家结合一些沿途采集的啮齿动物特有的微生物DNA认为，这种叶耳鼠最初就是在高海拔地区演化出来，而后逐渐扩散到低海拔地区。研究者对木乃伊化的啮齿动物进行的放射性碳元素定年结果显示，它们生活的时间不超过350年前——那时距离印加帝国最后一次被西班牙人打败已经过去一个世纪。科学家认为，这些鼠类更像是自己抵达了那里。至于是什么原因驱使它们到高山上生活，还需要进一步研究。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960982223011612

韦布空间望远镜首次在系外行星大气中发现石英晶体

来源：NASA、ESA、CSA、Ralf Crawford(STScI)

硅酸盐是太阳系中岩质行星的主要成分。此前，在热类木星（hot Jupiter exoplanet）的大气层中曾探测到复杂结构的硅酸盐矿物，如富含镁的石榴石和辉石等，但系外行星的大气中还从未发现过石英等主要成分为二氧化硅的矿物。近日，一项发表于《天体物理学快报》（Astrophysical Journal Letters）的研究利用韦布空间望远镜（JWST）在距离地球1300光年的系外行星WASP-17b的大气层中首次探测到了石英晶体。

这颗巨大的气态行星WASP-17b，距离其宿主恒星非常近，因此其大气层异常炙热且膨胀，白天的地表温度高达1500℃。在这种高温低压的极端条件下，石英晶体可以直接在气相形成。当恒星风吹过这颗行星时，带着石英纳米颗粒的大气在行星白昼与黑夜的交界处形成了云层，从而被我们观测到。石英云层在系外行星中的首次发现有助于研究系外行星大气的组成成分，从而进一步探索宇宙中潜在的生命存在条件。

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-quartz-crystals-exoplanet

首个在临床试验中显示出抗登革热活性的药物

根据世界卫生组织（WHO）的数据，每年约有1亿至4亿人感染登革热病毒。随着气候变化加剧，登革热还可能影响更多人。然而，目前尚无针对登革热的有效治疗手段。当地时间10月20日，强生旗下的杨森制药公司公布了其针对登革热的口服抗病毒药物——JNJ-1802的2a期临床试验结果。结果表明，与安慰剂相比，JNJ-1802显示出抗病毒活性，同时安全且耐受性良好。这是首个在临床试验中显示出抗登革热活性的药物。

JNJ-1802能阻断两种登革热病毒蛋白的作用，以防止病毒复制。此前，JNJ-1802在非人灵长类动物中显示出的抗病毒效果已于今年3月发表在《自然》（Nature）杂志。据路透社（Reuters）报道，在本次针对健康人的临床试验中，志愿者连续5天服用高剂量的JNJ-1802或安慰剂，并在第五天注射一种减毒的登革热病毒，而后继续服用药物或安慰剂21天。在超过85天的监测中，10名JNJ-1802组志愿者中的6人并未在血液中检测到登革热病毒，而6名安慰剂组的志愿者则全部检测到病毒。目前，JNJ-1802正在菲律宾、泰国等10个国家进行基于社区的实地研究，以确定其针对现实中流行的登革热血清型的效果。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05790-6

西南极洲冰盖的未来融化或不可避免

近日，一项发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change）的建模研究显示，21世纪西南极洲冰架的进一步融化或无可避免。研究结果显示，西南极洲的海洋快速暖化已注定会在一系列排放路径下发生，而减缓行动也许只能预防最坏的情景。冰架在支撑或是减慢冰川向海洋输水过程中起着重要作用。西南极洲冰盖是南极洲导致海平面上升的最大原因。这些冰损失由与南冰洋的相互作用导致，尤其是阿蒙森海。关于阿蒙森海暖化的数据有限，虽然有人提出该区域能从减排中受益，但一直缺少这方面的具体分析。

研究人员利用一个区域海洋模型，分析了不同排放情景下海洋热量的未来变化，以及南极洲阿蒙森海由海洋驱动的冰架融化。他们发现，即使在多个减缓情景下[包括巴黎协定1.5℃，巴黎协定2℃，以及典型浓度路径（RCP）4.5]，气候变化都可能让海洋以历史速度的三倍暖化。这说明，减缓措施限制阿蒙森海今后几十年暖化速度的能力可能有限。研究人员预计，对支撑冰盖和维持稳定性很关键的区域将进一步融化，而且暖化主要集中在与冰架空腔处相连并能导致融化的中间深度（200~700米）。这项研究提供了目前对阿蒙森海未来暖化趋势的最完整预测数据。

https://www.nature.com/articles/s41558-023-01818-x

大脑中的白质发挥着什么作用？

人类大脑由负责处理信息的灰质与负责传递信息的白质组成。一直以来，研究人员多专注灰质的研究而忽略了占大脑一半体积的白质。近日，发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上的一项研究表明，在执行简单任务（如摆动手指）时用磁共振功能成像（fMRI）扫描大脑，可以看到白质中的血氧水平依赖信号（BOLD）增加，这个信号与大脑中的神经活动有关。

由于癫痫、多发性硬化症等疾病会破坏大脑“连接性”，科学家推测在连接不同脑区的白质中进行着重要的大脑活动，BOLD信号的变化就是这些大脑活动的体现。但白质信号的能量低于灰质信号，更难从大脑的背景噪声中分离出来。研究团队让被试者多次重复视觉、语言或运动任务并以此建立趋势，并对不同白质纤维通路上的信号进行平均，从而提高了信噪比，以便更好地研究白质的作用。这项研究表明，许多fMRI研究可能不仅低估了大脑激活的真实程度，还可能错过了来自MRI信号的关键信息。未来研究人员也将继续研究他们之前在精神分裂症、阿尔茨海默病和其他脑部疾病中检测到的白质信号的变化，通过动物研究和组织分析确定这些变化的生物学基础。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2219666120

果糖或有抗肿瘤作用

曾经有研究表明，果糖摄入与癌症风险之间存在关联。一些科学家在小鼠实验中发现，高果糖摄入对小鼠的肝癌与结直肠癌有促进作用。但也曾有研究显示，果糖对肺癌具有保护作用。最近，一项发表于《细胞·代谢》（Cell Metabolism）的研究指出，膳食果糖可以调节脂肪代谢，提升血清中的瘦素水平，并使抗肿瘤CD8+T细胞的免疫反应增强。

研究者为一些小鼠提供高果糖饮食，而给另一些小鼠提供正常饮食。当这些小鼠被接种皮下肿瘤后，高果糖组的小鼠肿瘤生长更慢，且生存时间较长。科学家发现，采用高果糖饮食的小鼠血液中，抗肿瘤CD8+T细胞耗竭较少，免疫反应较强。科学家进一步发现，在高果糖喂养的小鼠中，在消耗果糖的过程中，脂肪细胞会产生更多的瘦素（明显高于采取普通饮食的小鼠）。而血液中的瘦素水平也与抗肿瘤CD8+T细胞的功能提升有关。除此之外，科学家也发现，果糖的抗肿瘤作用是依靠mTORC1信号通路实现的，当这条通路被破坏时，摄入高果糖的小鼠肿瘤生长速度显著加快。如此一来，果糖-mTORC1-瘦素-CD8+T细胞的反应路径便得以确认。科学家希望，这种机制可以被应用于癌症免疫治疗。

https://www.cell.com/cell-metabolism/pdf/S1550-4131(23)00367-4.pdf