欧盟通过全球首个人工智能法案的草案；促进繁殖的基因突变，却可能缩短寿命 - 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

NASA发布贝努小行星样品初步研究结果，但采集器仍无法完全打开

据《科学》新闻（Science news）报道，当地时间12月11日，在美国地球物理学会（AGU）上，科学家发表了对小行星贝努（Bennu）样品的初步分析结果。据介绍，技术人员已经成功提取出70.3克重的样本，其中大部分呈黑色，初步分析表明其中碳的含量高达4.7%。另外，在一些较大的岩石碎块表面，可以观察到白色反光区域，此前研究者曾推测这是某种碳酸钙矿物，然而光谱分析显示，其中包括镁、钠和磷酸盐，以及可能的有机分子，目前还无法解释其具体成分。除此之外，研究团队还在样品中检测到了简单环状烃类化合物，如苯，尚未发现氨基酸等复杂有机分子。

美国航空航天局（NASA）于2016年发射了奥西里斯王号小行星探测器（OSIRIS-REx），该探测器于2020年快速接触贝努表面，采集了样本，并于2023年9月24日返回地球，随后采集器被移入手套箱以避免污染。然而由于35个紧固件中的2个出现故障，目前技术人员仍然无法完全打开采集器。据介绍，技术人员用刮刀撬开了一条缝隙，并用镊子刮出了部分样品。然而采集器中还有数十克样品无法获得，目前NASA正在尝试制造新的工具，以获取所有样品。

https://www.nature.com/articles/d41586-023-03978-4

感染流感可能与新冠一样，会出现后遗症

来源：pixabay

很多研究发现在新冠大流行中，病毒会攻击人体的多个器官，可能导致一系列持久且往往致残的健康问题，即新冠后遗症。12月14日，在一项发表于《柳叶刀·感染病学》（The Lancet Infectious Diseases）的研究中，美国华盛顿大学医学院等机构的科学家发现，因季节性流感住院的人也会遭受长期负面的健康影响，尤其是肺部和呼吸道。

研究人员借助美国退伍军人事务部的医疗保健数据库，分析了82880名因新冠感染住院的患者和10985名因季节性流感住院的患者在感染后18个月期间的状况，并对他们的死亡风险、住院率以及和身体主要器官系统相关的94种不良健康结果进行了评估。研究显示，在感染新冠病毒和流感病毒后的18个月内，因为病情住院的患者出现死亡、再入院和许多器官系统健康问题的风险会增加，风险最高的时间是初次感染后30天或之后的几个月。在研究期间，新冠感染者的死亡风险会比季节性流感患者高50%。尽管新冠感染的健康损失风险比季节性流感更大，但感染这两种病毒都会带来重大的残疾和疾病风险。研究人员发现，新冠感染和68%的健康风险增加（94种不良健康结果中有64种）有关，而流感与6%的健康风险增加有关（94种不良健康结果中有6种），主要是在呼吸系统。

https://www.thelancet.com/journals/laninf/article/PIIS1473-3099(23)00684-9/fulltext

一种大语言模型加上评价框架带来新数学发现

基于人工智能的工具（例如大语言模型，LLM）有望加速科学发现，解决长久存在的问题，但它们有时受制于“幻觉”，导致作出看似合理但错误的陈述。但在LLM中加入评估步骤，系统地衡量潜在解决方案的准确性，或许使得靠LLM帮助应对复杂问题成为可能。这些问题一般需要可验证且定义明确，使这一工具在数学科学中有潜在价值。最近，《自然》（Nature）上的一项研究提出了一种方法，利用LLM结合系统的、迭代的评估框架，对一个著名的数学问题作出了新发现。这一方法或可改进LLM用来解决问题和学习新知识的途径。

研究人员提出的新方法名为FunSearch（搜索函数空间），它将一组产生创造性解决方案的LLM和一个作为检查者以避免错误建议的评估程序结合起来。他们将FunSearch应用到了著名的上限集问题（cap set problem，数学中涉及计数和排列领域的一个中心问题），发现了超越最著名上限集的大上限集新构造。研究人员表示，FunSearch的成功关键是它会寻找描述如何解决一个问题的程序，而非寻找解决办法。因为FunSearch的结果是程序，结果易于人类解释和验证，这意味着该方法有望激发该领域的进一步思考。不过，这个方法可能还不适合所有类型的挑战，但提出未来改进或可使FunSearch应用于更大范围的问题。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06924-6

早吃饭能降低患心血管疾病的风险

根据全球疾病负担研究，心血管疾病是全球主要的死亡原因，2019年每年有1860万人死亡，其中约790万人的死亡和饮食相关。这也意味着在心血管疾病的发展过程中，饮食习惯起到了重要作用。除了昼夜光照之外，饮食周期同样能够调节人体的生物钟，从而影响心脏代谢功能，比如调节血压。现代社会盛行晚吃饭或者不吃早餐的饮食习惯，这或会影响身体各器官的昼夜节律，从而影响血压调节等心脏代谢功能。

12月14日，在一篇发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的研究中，研究人员为了研究饮食习惯与心血管疾病风险的关系，分析了来自NutriNet-Santé群体（共有103389参与者，其中79%为女性）的数据。为了减少可能的偏差，研究人员考虑了大量的混淆变量，尤其是社会人口因素、饮食营养、生活方式和睡眠周期。研究发现，早饭每晚吃一小时，患心血管疾病的风险就升高6%，而在9点后吃晚饭的人相较于8点前吃晚饭的人会高出28%的患病风险（包括中风等），尤其是对女性而言。同时，较长的夜间禁食时间（一天的最后一餐和第二天的第一餐之间的间隔）与降低脑血管疾病的风险有关。这些结果表明，进食的时间与预防心血管疾病紧密关联。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-43444-3

促进繁殖的基因突变往往会缩短寿命

1957年，进化生物学家乔治·威廉斯（George Williams）提出了衰老的拮抗性多效性（antagonistic pleiotropy）假说，即如果导致衰老的基因突变在生命早期会促进更早或更多的繁殖，那么它们可能在自然选择过程中被筛选保留。过去，该假设虽然得到了案例研究的支持，却一直缺乏明确的基因组证据。近日，一项发表于《科学·进展》（Science Advances）的研究提供了基因组证据，验证了该假说。

通过分析英国生物银行数据库中276406名参与者的基因型、生殖数据和死亡登记信息，研究人员发现，生殖特征和寿命之间存在很强的负遗传相关性，即促进繁殖的基因突变往往会缩短寿命。对于个体而言，与生殖相关的基因得分越高，个体活到76岁的概率就越低，生育2个孩子的个体最可能存活到76岁。这种拮抗性多效性可能是由于某种顺式调节的突变影响了同一基因在不同组织的表达及多个基因的表达。研究人员还表示，繁殖和寿命同时受到基因和环境的影响，过去人们生殖表型的变化主要由生活方式和技术发展驱动，遗传因素发挥的作用相对较小。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh4990

揭秘中层大气灵异绿光的来源

来源：原论文

在中层大气中，会发生一种非常罕见的短暂绿色发光事件，这也被称为中层大气灵异事件（mesospheric ghosts），然而这种绿光的成因一直无法确定。此前的研究认为，受激的原子氧可能产生了绿光，但由于缺乏光谱学观测证据，无法确定有哪些金属组分参与其中。近日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的一项研究发现，铁、镍、原子氧和氮可能是中层大气灵异事件的发光来源。

为了理解中层大气灵异事件的化学与动力学过程，2019年研究团队在西班牙卡斯特利加利开展了高光谱分辨率的光谱学研究。他们对人类可见波长范围内的灵异事件进行了光谱学测量。比如9月21日，他们在地中海上空的一次雷暴期间探测到一次水母形精灵事件（jellyfish sprite），这也是一类短暂发光事件。他们在这次精灵现象前后观测到亮度增强，说明水母形精灵上部有一次灵异（ghost）事件。他们确定了高速进入地球大气的行星际尘埃颗粒的迅速消融导致的金属痕迹，并发现了绿光的主要来源（铁、镍、原子氧和氮）。另外，研究团队还探测到了其他灵异颜色，包括黄色和桔黄色。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42892-1

欧盟就人工智能监管达成了一项临时协议

据欧盟理事会12月9日新闻，欧盟理事会主席国与欧盟议会经过3天马拉松式谈判，就监管人工智能达成了一项临时协议，即通过了人工智能法案（Artificial Intelligence Act，简称AI Act）的草案。目的是确保投放在欧洲市场并使用的人工智能系统是安全的，且尊重基本权利和欧盟价值观。欧盟内部市场专员蒂埃里·布雷顿（Thierry Breton）在X平台（原推特平台）上发文称，这将使欧盟成为世界上第一个为人工智能的使用制定明确规则的地区。

该法案草案扩大了禁止清单，根据布雷顿的说法，欧洲议会禁止使用实时监控和生物识别技术，包括情感识别，不过有三个例外。这意味着警方只有在发生意外恐怖袭击威胁，需要寻找受害者和起诉严重犯罪时才能使用侵入性技术。接下来几周，欧盟将继续开展工作，根据这项临时协议，确定最终法案的细节。

https://www.consilium.europa.eu/en/press/press-releases/2023/12/09/artificial-intelligence-act-council-and-parliament-strike-a-deal-on-the-first-worldwide-rules-for-ai/

研究发现下背痛与特定的细胞亚型有关

将近40%的成年人经受着因脊柱的椎间盘退化而引发的下背痛，然而椎间盘疼痛的具体原因尚不清楚。近期，一项发表在《科学·转化医学》（Science Translational Medicine）杂志上的研究指出，疼痛是由特定的细胞亚型引起的。

组成脊柱的骨头由椎间盘隔开，椎间盘内部被果冻状的物质充满，起到减震作用。年龄增长、过度使用或受伤都可以使椎间盘变干和退化。虽然那些果冻状的部分没有神经末梢，但是周围组织的神经末梢可能会入侵椎间盘，从而引发疼痛。研究人员发现，在下背痛（也称腰痛）的病人体内，特定亚型的椎间盘细胞数量更多，表明特定亚型可能与疼痛有关。科学家在培养皿中模拟了椎间盘退化的条件——包括炎症、酸性、张力和压力、低糖和低氧，将健康细胞转化为与疼痛相关的细胞亚型。在一个双腔实验芯片里，研究者在其中一边培养椎间盘细胞，另一边则引入用干细胞制造的、传递疼痛信号的神经元。他们发现，当与疼痛有关的细胞亚型存在时，疼痛神经元会生长轴突并伸向它们；而使用健康的细胞亚型时，疼痛神经元不会向它们生长轴突。这些细胞亚型之间存在明显区别。这项研究可能为治疗椎间盘性下背痛提供启发，未来的治疗可以聚焦在将有关疼痛的椎间盘细胞“重新编程”为健康细胞，或者把健康细胞引入椎间盘，从而覆盖与疼痛有关的细胞亚型。

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.adg7020

年少时养猫或使精神分裂症相关疾病风险加倍

来源：unsplash/CC0 Public Domain

弓形虫（Toxoplasma gondii）是一种细胞内寄生虫，可感染包含人类在内的各种温血动物的有核细胞。弓形虫感染是造成新生儿视力丧失、精神障碍及癫痫发作等的主要原因。弓形虫只能在猫科动物体内进行有性生殖，因而猫是弓形虫的最终宿主。感染弓形虫的猫的粪便，是猫将弓形虫传播给人类的主要来源——猫砂袋上常有提醒孕妇避免接触猫粪便的标语。最近，一项发表在《精神分裂症通报》（Schizophrenia Bulletin）的荟萃分析研究显示，早年养猫与日后精神分裂症相关疾病风险增加有关。

研究者对1980年1月1日至2023年5月30日之间的文献进行检索后，纳入了17项来自11个不同国家的研究，这些研究报告了养猫与精神分裂症相关疾病的数据。对这些研究提供的原始数据进行分析后，科学家发现25岁之前接触猫与罹患精神分裂症相关疾病的几率增加之间存在关联，未经调整的比值为2.35，经调整后的比值为2.24——表明与猫接触的个体患精神分裂症相关疾病的风险比未养猫的个体增加了一倍多。虽然过往有一些研究表明，儿童时期接触猫可能增加精神分裂症相关疾病风险，但这些研究大多没有确定接触猫的具体时间范围。研究者认为，需要更好地定义时间窗口，找到青少年与猫接触有关的精神分裂症相关疾病风险最高的时间段。

https://academic.oup.com/schizophreniabulletin/advance-article-abstract/doi/10.1093/schbul/sbad168/7458104?login=false

研究发现一种产生新基因的重要机制

生物体的复杂性，很大程度上是由基因编码出来的。但基因又是从哪里来的呢？最近，在一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的研究中，科学家在解释一些编码小分子核糖核酸（microRNA，缩写miRNA）的基因的起源问题时，描述了回文序列的生成机制。

人类基因组中有约20 000个用来构建蛋白质的基因，这些基因的活动又受到许多调控基因（regulatory genes）的协调。其中最小的调控基因，负责编码一种仅有22个碱基对的miRNA分子。RNA分子需要碱基的回文序列（即5'到3'方向的序列与3'-5方向的互补序列相同），稳定分子结构以便发挥功能。但随机突变形成回文序列的几率很小，在编码miRNA的基因中也是如此。科学家想要知道这种回文序列的起源，于是利用算法在灵长类谱系中模拟了基因历史。通过对比miRNA中的回文对在不同物种中存在与否，研究者发现回文对是由单一突变产生的，并提出模板转换（template switching）是全新miRNA诞生的一种重要机制。科学家说，模板切换这种突变机制可以在单个事件中引入复杂变化，产生能够用于生成发夹结构的回文对。研究表明，模板转换可以解释灵长类谱系中6000多个发夹结构的出现，至少有18个miRNA对应的新基因由此而生——占2017年以来出现的miRNA的26%。科学家还提到，其他进化谱系中也发现了类似的情况，这种基因起源机制似乎具有普遍性。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310752120