科学

已停堆的核反应堆并不会就此沉寂。留在堆芯和旁边冷却水池中的燃料还会在数月乃至数年内持续衰变，每一次衰变都会释放出一个反中微子。这种粒子极不情愿与物质相互作用，可以毫不费力地穿过钢、混凝土和水。如今，一项实验首次计数到了这股残余流。Double Chooz合作组在法国阿登省的肖兹（Chooz）B核电站开展研究，在两座反应堆完全停堆的状态下观测了17.2天，记录到106 ± 18个反中微子事件，而预期值为88 ± 7个。5.9个标准差的超出验证了一个早在1978年就提出的设想：即使反应堆停止运行，也可以凭借它遗留下来的放射性来读取它的状态。 这一信号之所以存在，是因为裂变并不会干脆利落地停止。反应堆运行期间，铀和钚的原子核分裂成碎片，这些碎片富含中子，通过β衰变趋于稳定，而每一次β衰变都会把一个中子转变成质子，同时发射出一个电子反中微子。每次裂变大约产生6个反中微子，这正是运行中的堆芯成为地球上这类粒子最亮人造源的原因。但许多裂变产物衰变得很慢。铈-144和钌-106等同位素在反应堆停堆后仍能存留数月至数年，它们的衰变使反中微子流维持在低于运行通量百分之一的水平。在残余信号最强的能量窗口，即1到3 MeV之间，近探测器的反中微子产额由两种同位素主导：镨-144贡献了约54%的事件，铑-106贡献了约38%。 探测这些事件需要扣除本底。Double Chooz探测器位于地下，距离两个堆芯约400米（1312英尺），装有超过30立方米（1060立方英尺）的液体闪烁体，这种材料在反中微子与它相互作用时会发出一道闪光。这种相互作用本身就是实验要捕捉的特征信号：一个反中微子撞击一个质子，产生一个正电子和一个中子，这两个粒子会形成特征性的延迟双闪光。在17.2天的停堆数据中，近探测器在1到9 MeV范围内记录到517个候选事件，即每天30.0 ± 1.4个。但其中绝大多数是本底：来自宇宙射线的μ子、被这些μ子撞出的中子，以及μ子击碎碳原子核时产生的短寿命同位素锂-9。扣除所有这些本底后，1到3 MeV窗口内仍残留每天6.2 ± 1.1个事件，而预期为5.1 ± 0.4。3 MeV以上的超出消失，与残余谱的高能尾部低于实验灵敏度的预测相符。 实验的几何布局给了它以往任何反应堆实验都不具备的优势。大亚湾（Daya Bay）和RENO是另外两座大型反中微子观测站，它们紧邻的反应堆群中各机组从不曾同时停堆，因此无法进行停堆状态的测量。肖兹B有两座堆芯，2017年两座堆芯曾同时停堆4次，总计24.4天。这一巧合让合作组得以在原位测量残余信号，而不是根据运行期数据来推算。位于1.05公里（0.65英里）外的远探测器观测到较小的超出，为27 ± 13个事件，而预期为14 ± 1个，与更远距离处更弱的通量相符。两台探测器的数据与基于精确燃料存量、燃耗历史和裂变产物衰变链构建的模拟结果一致，正是这一点把这项测量从一项有趣的发现转变为一次验证。 这项成果的实际意义延伸到核保障领域，即用于核查裂变材料未被转用的国际体系。基于中微子的监测自20世纪80年代起就有人讨论，当时苏联研究人员曾在罗夫诺（ROVNO）核电站测试这一构想，但它始终局限于运行中的反应堆。这项结果把该技术扩展到了停堆期，也就是燃料在堆芯与水池之间转移、原则上可能有人对材料动手的维护窗口。安装在核电厂围墙外的探测器可以确认反应堆确实处于停堆状态，追踪乏燃料是否被移动过，并估算某一燃料组件已经冷却了多久，因为铈-144与钌-106的衰变产物比例会随时间变化。中国的JUNO-TAO实验已经开始探索同样的停堆窗口，利用其数据分离乏燃料信号。 不确定性主要来自统计：实测的106个事件与预期的88个在误差范围内一致，因此这项实验证实了现有模型，但尚未对其加以改进。基于μ子标记和偶然符合原位测量建立的本底模型本身也带有假设。肖兹的探测器是一台物理实验装置，而非核保障工具：实用的监测系统需要更小、更便宜，并且能够远程操作。合作组所确立的结论范围更窄，但很扎实：停堆反应堆的残余反中微子余辉真实存在，它与遗留燃料的衰变存量相符，并且可以从数百米（数百码）之外计数到。一座陷入黑暗的反应堆，仍会一个粒子接一个粒子地告诉你，它曾经是什么，又留下了什么。 婷 翻译 Sources: Double Chooz Collaboration (Abrahão, T. et al.). “First Measurement of Neutrino Emissions from Spent Nuclear Fuel by the Double Chooz Experiment.” Physical Review Letters 137, […]

衰老宣告自己的方式不是损伤，而是缺席。早在任何疾病或症状出现之前，身体就开始悄悄失去特定的细胞：肌腱细胞、肾细胞、维持肌肉的干细胞。洛克菲勒大学曹俊越实验室绘制的两份图谱，基于超过2000万个小鼠细胞构建，显示这种消失遵循着一种在不同个体之间可重复的顺序。同样的细胞类型在同样的年龄消失，之后同样的免疫细胞群体扩增。如果衰老是随机磨损，模式每次都会不同。但它没有不同，而这种可重复性，正是对一个古老且充满争议的观念迄今最有力的证据：衰老与其说是一种崩溃，不如说是一个程序。 第一份图谱名为PanSci，于2025年1月发表在《科学》杂志上。它刻画了超过2000万个单细胞核的基因活性，这些细胞核来自623份组织样本，涵盖13个器官外加大脑；样本取自性别均衡的野生型小鼠，月龄为6、12和23个月，另有免疫缺陷品系在3和16个月时取样。团队识别出239种器官特异的主要细胞类型，外加大脑中的31种，以及3,925个更精细的亚群。实验室开发了一种低成本组合标记技术EasySci，仅凭一名研究生就产出了全部数据集，这种规模的工作通常需要一个联合体才能完成。 这次普查揭示的并非逐渐衰退，而是两个截然不同的阶段。第一阶段大致覆盖小鼠3至12月龄，表现为耗竭。3至6个月之间，损失集中在代谢和结构细胞上：棕色脂肪细胞、快肌纤维的细胞核和肌腱细胞。6至12个月之间，损失扩大到全身的维护细胞群：初始T细胞、肠道巨噬细胞、更多的肌腱细胞、包裹血管的细胞，以及肾脏和肠道中的多种上皮细胞群。第二阶段始于12个月左右，方向发生逆转。身体不再失去细胞，而是开始让它们扩增，扩增以免疫系统为主导：细胞毒性T细胞、γδ T细胞、浆细胞，以及作者所称的衰老相关B细胞。16个月左右的最后一波扩增加入了巡逻单核细胞和更多的衰老相关B细胞。在全部数据集中，174个亚群发生扩增，56个亚群被耗竭，两个阶段在时间上几乎没有重叠。 曹俊越将这些小鼠阶段对应到人类的各个年龄段：最初的损失发生在二十多岁和三十多岁，维护细胞的耗竭发生在三十多岁和四十多岁，转向免疫扩增大约在40至50岁，衰老免疫群体的充分发展则在五十多岁后期及更晚。第二份图谱于2026年2月发表在《科学》杂志上，团队分析了染色质可及性，也就是决定每个细胞能读取哪些基因的DNA物理包装方式，覆盖21个小鼠组织中的超过1000万个细胞。他们解析出536种主要细胞类型和1,828个亚型，并发现一些最剧烈的变化发生得很早：肌肉卫星细胞、肌腱细胞和骨髓中的免疫祖细胞在1至5月龄之间数量减少一半以上，这一阶段相当于小鼠的青年期。这些正是身体日后自我修复最需要的细胞，而它们最先消失。 染色质数据为“有序”提供了最强有力的论据。在团队能够测量的1,341,077个调控区域中，有279,401个随年龄发生变化，而且相同区域在不同小鼠中的变化方向一致，包括特定基因周围明确的缺失与增益。各器官的变化彼此同步，这提示存在系统性信号，而非各器官独立衰退。如果衰老是随机的分子损伤，受影响区域会在不同小鼠之间各不相同。但模式一再重复，这正是曹俊越把衰老描述为身体细胞群落由协调信号驱动而发生重塑的原因，而分泌型免疫分子细胞因子是指挥角色的首要候选者。 同一份图谱还量化了衰老研究长期以来低估的一个维度：性别。约40%与衰老相关的细胞群体变化在雄性和雌性之间存在差异，数万个染色质区域只在一种性别中发生改变。雌性随年龄增长表现出更广泛的免疫激活，这一模式或许有助于解释为何自身免疫疾病在女性中更为常见。该发现是相关性结论，但它指向一个具有可检验后果的机制。 实际价值是一张靶点地图。如果衰老是特定脆弱细胞类型的有序消失，那么最早消失的细胞就是候选的早期预警标志物，驱动这种消失的信号则是候选的药物靶点。曹俊越的实验室已在epiage.net公开提供图谱，团队也已在着手针对衰老过程本身、而非针对单个疾病的干预研究。主张并不是衰老可以被阻止。主张更为有限：身体的衰退是有结构的，其最早的事件是消失，而一个具有如此内在秩序的过程，正是干预有望引导的对象。 两份图谱都是小鼠数据，而小鼠衰老不等于人类衰老。这种有序性是对所发生之事的描述，而非刻意机制的证明；同样的可重复序列可能源于次级效应的级联，而非进化出来的程序。此前研究观察到的中年期血液蛋白质特征突变这一人类平行证据，也只是提示性的，并非决定性的。两份图谱确立的是一个带有后果的事实：衰老的身体并非均匀地崩溃。它先清空特定的房间，而且清空的顺序每次都一样。 婷 翻译 Sources: Zhang, Z. et al. “A panoramic view of cell population dynamics in mammalian aging.” Science 387, eadn3949 (2025). DOI: 10.1126/science.adn3949. Preprint: bioRxiv 2024.03.01.583001. Lu, Z. et al. “Organism-wide cellular dynamics and epigenomic remodeling in mammalian aging.” Science 391, eadw6273 (2026). DOI: 10.1126/science.adw6273. Preprint: […]

地球上每一个活细胞都源自同一个祖先群体。生物学家称之为LUCA，即最后一个普遍共同祖先，关于它的新问题不再是它是否存在，而是它有多完备。由杜塞尔多夫海因里希·海涅大学的研究人员领导的团队提出，LUCA拥有可运转的遗传密码和核糖体，但代谢只建成了一半，生命的两大分支，即细菌和古菌，分别完成了这项工程。这项研究于8月5日发表在《科学进展》上，为开放获取。 这一主张建立在对所有细胞共有的代谢核心进行细致重建的基础之上。研究人员绘制了构成核心生物合成的反应图谱，在早期工作的基础上更新为424个反应的清单，并追问哪些酶家族存在于LUCA中，哪些出现得更晚。利用953个已测序的原核生物基因组，其中552个来自细菌、401个来自古菌，他们按序列和结构将相似的酶聚类，并追踪每个聚类在生命两大域中的分布。如果一个酶家族在细菌和古菌中至少四个主要分类群的大多数基因组中都得到保留，就将其归入LUCA。针对细菌与古菌分化的统计检验得出的p值为0.002。 他们的答案是：166个酶家族，约占他们能够绘制的反应的46%，可追溯到LUCA。另有89个出现在通向现代细菌的谱系上，38个出现在通向古菌的谱系上，还有37个因分布过于稀疏而无法归属。核糖体从另一个角度讲述了同样的故事。LUCA的核糖体，这个存在于所有生命中的蛋白质工厂，被重建为含有33个蛋白质；古菌谱系增加了29个，细菌谱系增加了21个。有五个案例，包括丙氨酸脱氢酶和核黄素合酶，两个谱系似乎各自独立地发明了结构上无关、却催化同一反应的酶。这幅图景是：一个祖先已具备遗传机制，但其生物化学仍在建设中，并在两大域中分别完成。 论文摘要以谨慎的措辞陈述了这一主张：普遍共同祖先中的酶促代谢并不完整，在通向细菌和古菌的谱系中各自独立地完成了最后的组装。此外，论文并没有说LUCA不是活的，而且明确认可LUCA拥有功能正常的核糖体、遗传密码和翻译机制。出现在新闻稿中的抓眼球的概括，一套遗传密码，两次生命起源，是资深作者威廉·马丁（William Martin）的解读框架，而非论文本身出现的表述。代谢的独立完成是否配得上两次起源这个标签，如今已成为一场定义之争的焦点，因为遗传密码、核糖体和翻译都追溯到同一个起源。 这项研究还提供了一个化学层面的解释，说明不完整的代谢在酶出现之前如何运转。约46%的核心代谢反应存在地球化学对应物，361个反应中有37个已在模拟热液喷口的条件下，使用简单的金属催化剂，即铁、钴、镍和钯，得到实验验证。最引人注目的演示涉及磷酸盐。亚磷酸盐是一种由蛇纹石化作用产生的磷化合物，蛇纹石化正是驱动喷口化学的同一水岩反应，它能把磷酸基团转给生物分子。在实验中，金属镍在100摄氏度下过夜，以约75%的产率将亚磷酸盐转化为磷酸盐和氢气；钯催化剂配合亚磷酸盐，在50摄氏度下72小时内以约8%的产率将能量货币AMP转化为ADP。丝氨酸在18小时内以42%的产率被磷酸化为磷酸丝氨酸。作者指出，仅镍一种金属就能替代乙酰辅酶A途径中约十种酶和十种辅因子，这条途径是古老的固碳路线。这幅图景是：金属先完成化学反应，酶再逐渐接手。 这一设想看似合理，但在细节上存在争议。威斯康星大学麦迪逊分校的贝图尔·卡恰尔（Betül Kaçar）研究早期生命，未参与这项工作。她向《科学美国人》表示，环境提供催化的想法非常合理，但同时提醒，最后一个共同祖先并不等于生命的起源，化学和地质如何把接力棒交给生物学仍然未知。论文引用并反驳了其他竞争性的起源设想，包括氰硫基原始代谢和热泉。作者也承认了局限性：古菌基因组的注释不如细菌基因组完整，可能使计数产生偏差；没有来自冥古宙的直接地质证据；钯在地壳中很稀少；实验室使用的亚磷酸盐浓度超过了今天在蛇纹石化岩石中测得的浓度。 这项研究并没有了结这桩公案。它重建的是单个反应，而不是仅靠金属运转的连续网络，作者表示，决定性的实验，即在不使用酶的情况下组装出一个连贯的代谢体系，正在进行中。如果成功，生命起源的图景将从单一起源转变为某种更奇异的东西：一套密码、一个核糖体，以及成为自由生活细胞所需化学的两次独立完成。 婷 翻译 来源： Mrnjavac, N., Hoffmann, N.K., Schlikker, M.L. et al. “Intermediate stages in the origin of metabolism at a phosphorylating hydrothermal vent.” Science Advances, August 5, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aef3128. Heinrich Heine University Düsseldorf press release, “Early Evolution of Life: Two Origins of Life,” August 5, […]

对大多数物质而言，挤压固体都会提高它的熔化温度。但钻石在一个狭窄而极端的压力区间内恰恰相反。罗切斯特大学 OMEGA 激光装置上的新实验显示，在约为大气压 40 万至 100 万倍的区间内，把钻石压得更紧反而会降低其熔化温度。这项由劳伦斯利弗莫尔国家实验室团队完成、8 月 13 日发表在《自然·物理》上的工作，还平息了一场持续已久的争论：钻石在熔化之前是否会转变为另一种晶体。答案是不会，至少在实验所走的路径上不会。 持续纳秒级的激光脉冲驱动出 600 至 1,800 吉帕（最高达 1.8 太帕）的冲击波，穿过合成微晶金刚石薄片。12 次实验采用稳定冲击，将压力保持足够长的时间，以对压缩后的晶体拍摄 X 射线衍射快照；7 次实验采用衰减冲击，在单次发射中观察材料在一系列压力下的响应。三种诊断手段协同工作：干涉仪测量冲击速度和反射率，高速光学高温计读取冲击加热材料的温度，X 射线衍射则探测晶体结构本身。 冲击波阵面的反射率从冲击速度约 21 公里每秒时的不足 1% 攀升至 24.5 公里每秒以上时的约 40%，这是压缩后的钻石正在变成导电液体的特征。冲击温度的表现对简单固体来说是不可能出现的：它没有随冲击强度稳步上升，而是缓慢下行，从约 22 公里每秒时的约 7,400 K 降至约 24 公里每秒时的约 7,200 K，随后急剧掉头向上。X 射线衍射显示，受冲击晶体的信号下降为原来的十分之一，并在约 24.2 公里每秒处趋近于零。换句话说，熔化在约 750 吉帕处开始，到约 1,000 吉帕处完成，此时的温度约为 7,300 K。 这种反直觉的斜率背后有基于密度的物理解释。在约 0.4 至 1 太帕之间，理论预测液态碳比固态钻石更致密，因为液体中原子的堆积配位数高于钻石结构中四个键的配位数。当熔体比晶体更致密时，熔化曲线就会向下倾斜：克拉佩龙斜率，即压力与熔化温度之间的热力学关系，变为负值。压得越狠越有利于更致密的液体，因此熔化固体所需的热能更少。同样的逻辑也解释了钻石的熔化线为何在约 0.4 太帕附近存在极大值，超过该值斜率即反转。 […]

长期以来，人们认为成年大脑对损伤的回应是形成瘢痕：反应性细胞堆积在受损组织边缘，将其围堵起来，而失去的区域永远不会被重新占据。如今，苏黎世大学的一个团队在活体小鼠身上观察到了不同的结果。当大脑皮层的一小片区域失去其支持细胞时，幸存的邻居细胞会分裂，并沿着细长的细胞突起将子细胞核推入细胞耗竭的区域，在数周内将其重新填满，且不形成任何瘢痕。这项7月23日发表于《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）的研究，描述了一种此前从未在成年大脑中见过的修复机制。 承担修复工作的细胞是星形胶质细胞，这种星形支持细胞构成了大脑的胶质网络，负责调控血流、清除废物并照料神经元周围的环境。为了观察它们对损伤的反应，研究人员使用了一种人类自身免疫性疾病的模型。他们将引发视神经脊髓炎谱系疾病的那类抗体（这类抗体会攻击星形胶质细胞上名为AQP4的水通道蛋白）与人类补体一起注入成年小鼠的体感皮层。这一处理选择性地摧毁了一小簇星形胶质细胞。随后，他们通过颅骨上的慢性窗口，用双光子显微镜对随后数周的情况进行了拍摄记录。 他们看到的结果一下子推翻了几项假设。病灶附近的星形胶质细胞并非只是肿胀并形成边界。其中约60%在60天内发生了分裂，而对照区域的比例约为1%；单个星形胶质细胞最多能产生4个子细胞。分裂并不局限于血管旁的狭窄地带，而此前人们认为分裂中的胶质细胞就生活在那里。而关键在于，子细胞并没有留在原地。在作者所称的核迁移（nucleokinesis）状态下，子细胞核被挤过母细胞突起内共享的细胞质，以跳跃式、走走停停的方式移动，峰值速度达每小时5.6 μm，有时会暂停长达9小时，移动距离为距母细胞10.5至113.5 μm。超过60%的子细胞核移动了30 μm以上。移动过程中，细胞核被拉长成椭球体，停止移动时又恢复圆形。 细胞确实共享细胞质的证据来自相关光镜与电镜观察：母细胞核与子细胞核位于共同的细胞质中，从而排除了子细胞整体迁移的可能性。从功能意义上说，子细胞也是独立的：当研究人员用激光消融母细胞后，7个子细胞中有6个（85.7%）能够独自存活。大约两周内，病灶被以正常密度的星形胶质细胞完全重新填充，缝隙连接网络也得以重建。作者将这一结果描述为星形胶质细胞铺砌（tiling）的恢复，即每个星形胶质细胞各占其领地、无缝拼接的镶嵌结构。论文中关于人体组织的数据来自7名AQP4抗体阳性疾病患者，在病灶附近发现了类似的多核、拉长、处于分裂状态的星形胶质细胞，不过核转位本身尚未在人类身上被直接观察到。 这一发现的适用范围比“大脑自我修复”这一说法所暗示的要窄，作者对此也直言不讳。再生的只是星形胶质细胞网络，而非神经元；该研究没有在任何地方报告新神经元。这种机制也并非对每种损伤都有效。当研究团队测试一种会产生典型胶质瘢痕的卒中样损伤时，重新填充失败了：增殖中的边界星形胶质细胞中只有17.6%发生了核迁移，且全部为短距离移动，病灶核心并未被重新填满。这条修复通路似乎要求病灶边界清晰、且没有瘢痕边界，这正是早期自身免疫性星形胶质细胞病的状况，卒中则不具备。该研究也不包含行为学或电生理学测量，因此被重新填满的网络能否恢复功能仍未得到验证；作者表示，这些核移动的功能意义尚待确定。 这项观察之所以重要，是因为它改写了成熟胶质细胞能力所及的规则。核迁移，即细胞核穿过细胞自身细胞质的移动，此前仅在发育情境中为人所知，那时年轻的神经元和胶质前体细胞会迁移。成年大脑皮层中最丰富的支持细胞竟能调动这一机制进行修复，这表明成年大脑保留了再生能力，而围绕瘢痕建立的损伤模型一直掩盖着这种能力。对于星形胶质细胞缺失是标志性病理特征的视神经脊髓炎谱系疾病而言，这一发现提出了这样一种可能性：大脑自身的支持网络或许能被协助完成它似乎已经开始的工作。苏黎世团队接下来的问题是：迁移的细胞核抵达后究竟会做什么，以及瘢痕边界为何会阻止它们。 婷 翻译 Sources: Herwerth, M., Wyss, M.T. et al. Focal astrocyte loss reveals nuclear translocation during lesion repopulation. Nature Neuroscience, July 23, 2026. DOI: 10.1038/s41593-026-02354-5. University of Zurich press release, Brain Possesses Greater Self-Repair Capacity than Previously Assumed, August 10, 2026. ScienceDaily, The Adult Brain […]

在哺乳动物基因组中，Y染色体被大多数人视为制造雄性必不可少的部分。一支日本研究团队如今证明，它可以直接被删除。在8月4日发布的预印本中，日本理化学研究所（RIKEN）、山梨大学和旭川医科大学的科学家报告，一次瞄准Y染色体着丝粒的CRISPR剪切，就能让克隆小鼠胚胎丢弃整条染色体，发育成健康、可生育的雌性。这项工作尚未经过同行评审。 作者将这项技术命名为Y-CUT（即通过靶向着丝粒的Cas9诱导剪切来消除Y染色体），它使用CRISPR-Cas9酶和一条向导RNA，后者会锁定Y染色体着丝粒，也就是把染色体锚定在细胞分裂机器上的那段致密重复DNA区域。小鼠Y染色体着丝粒由一长串重复单元组成，向导RNA有数百个可供剪切的靶点。着丝粒受损的染色体在分裂时无法被拉入任何一个子细胞，因此会被留在原地，并在胚胎最初的几次卵裂期间以微核的形式被排出细胞核，随后显然被销毁。丢失Y染色体的胚胎只携带一条X染色体，这种配置被称为XO，会发育成雌性。 研究团队在多个阶段验证了这一方法。在ICR品系小鼠的受精卵中，用Cas9和向导RNA处理胚胎，产下的幼崽全部为雌性，其中43%为XO，这一结果经定量PCR、免疫染色和全基因组测序确认。接下来是克隆。当研究人员把雄性支持细胞（Sertoli细胞）的细胞核转入去核卵子并施加Y-CUT后，共出生13只幼崽，按每个移植胚胎计算出生率为11%。13只中有10只（即76.9%）为雌性，且全部为XO。雌性和雄性克隆都长到了成年，将它们相互交配产生的下一代中，其中包括核型正常的XX雌性。 或许最令人瞩目的是，这种方法对取自活体成年雄性的细胞同样有效。从一只小鼠尾部采集的血细胞在不进行编辑的情况下被克隆，作为对照，产下7只雄性幼崽；采用Y-CUT后，同样的流程产下10只雌性和1只雄性。最初的供体雄鼠后来与源自其自身体细胞基因组的雌性克隆交配，并产下了后代。克隆前冷冻一天或一个月的细胞同样产出了雌性幼崽，只是数量较少。基因组检查发现，雌性克隆中Y染色体完全缺失，没有染色体易位，在预测的脱靶位点中发生序列改变的比例不到1%，且均为蛋白质编码区之外的小规模嵌合改变。 这一观念转变引起了保护生物学研究者的关注。迄今为止，体细胞核移植这种标准的克隆方法只能复制供体的性别：单独幸存的雄性只能产生雄性克隆，单独幸存的雌性只能产生雌性克隆。当一个物种只剩下寥寥数个个体时，这一限制就变得至关重要。以黑足鼬为例，雌性每胎产仔很少，因此一只雄性克隆的基因组通常只能沿一条狭窄的后代谱系传播；而由同一基因组培育出的雌性克隆，则能让它遗传给多得多的后代。保护组织Revive & Restore的首席科学家本·诺瓦克（Ben Novak）没有参与这项工作，他向《麻省理工科技评论》表示，这项技术未来的用途很多，尤其是在保护领域。夏威夷大学的莫妮卡·沃德（Monika Ward）同样没有参与，她说，这一壮举此前从未实现过。唯一的先例纯属偶然：2009年，日本研究人员在由支持细胞产生的27个克隆中发现了一只XO雌性。 需要指出的保留意见相当多，作者自己也承认了其中大部分。雌性克隆为XO，意味着它们只携带一条X染色体，因此并非雄性供体的精确基因拷贝。更重要的是，让这种方法在小鼠身上奏效的可育性并不能推广到整个哺乳动物类群：XO雌性在小鼠以及可能在其他啮齿动物中是可育的，但在人类中，同样的染色体配置就是特纳综合征（Turner syndrome），几乎总会导致不育，XO的马也同样无法生育。这种方法仍然离不开卵子：克隆胚胎必须在由同种或近缘种雌性捐赠的去核卵母细胞中重建。涉及的动物数量很少，每个实验组仅有2至13只幼崽，而且目前没有关于这些克隆长期健康状况或寿命的数据。 研究人员已经开始把目光投向Y染色体之外。作者之一、山梨大学的石内崇（Takashi Ishiuchi）向《麻省理工科技评论》表示，生物学长期以来一直假定繁殖需要两性共同参与，而他相信这一假定可以被推翻。与石内共同领导这项工作的理化学研究所的场昭吾（Shogo Matoba）将这项技术描述为对近期利用诱导多能干细胞培育卵子工作的补充，其中包括2023年《自然》杂志报道的由两个父本生出小鼠的研究。研究团队已就相关工作提交了专利申请。就目前而言，这项技术的实际前景较为有限，但真实存在：它提供了一种扩展单个雄性啮齿动物基因组遗传贡献的途径，也提醒人们，即便是一整条染色体，也可以被视为可选的部件。 婷 翻译 披露：本文基于一篇未经同行评审的预印本（DOI: 10.64898/2026.08.03.742506）。 来源： Matoba, S. et al. Initiating mammalian reproduction from a single male genome. bioRxiv preprint, posted August 4, 2026. DOI: 10.64898/2026.08.03.742506. Hamzelou, J. Scientists just created female clones of male mice. MIT Technology Review, August 12, 2026. […]

大多数神经形态芯片的架构都取自大脑皮层，也就是大脑中负责思考的区域。西北大学的一个团队却完全从大脑的另一个部分出发来构建芯片。小脑是颅骨后部一个拳头大小的结构，与其说它在推理，不如说它在预测。它不断把身体即将做出的动作与预期会发生的情况进行比较，它的计算特征不是放大，而是抑制。这款模拟小脑的芯片于7月10日发表在《自然·通讯》上，其运行方式与小脑相同：对预期中的事物保持安静，只把能量花在意外上。 该硬件由二硫化钼忆阻晶体管构成。这种器件把存储和晶体管功能整合在一条原子级厚度的沟道中，免去了传统计算机中数据在独立存储单元与处理单元之间不断往返的传输，而正是这种传输拖慢了传统计算机的速度。西北大学的器件还多了一个巧思：不对称。一个电极直接接触半导体，另一个电极则部分悬于其上方，由一层薄薄的绝缘延伸层隔开。反转电压极性，同一个器件就能在两种模式之间重新配置，团队称之为兴奋模式和抑制模式，对应着小脑回路中相互竞争、维系平衡的信号。 平衡为何重要 在小脑中，兴奋信号与抑制信号通常相互抵消。颗粒细胞兴奋浦肯野细胞，后者是大型输出神经元，以拥有大脑中最强的短时程易化而闻名；分子层中间神经元则提供前馈抑制。当熟悉的输入到来时，两种信号保持平衡，回路作出可预测的反应。当新奇的事物出现时，平衡被打破，网络便将这一变化标记出来。 忆阻晶体管在硬件中重现了这场”舞蹈”。在兴奋配置下，器件表现出逐渐增强、缓慢衰减的响应，类似于颗粒细胞到浦肯野细胞突触上易化的累积。在抑制配置下，器件响应突然、消退迅速，模仿了前馈抑制。新奇的输入会让阵列失去平衡，而这种短暂的抑制正是系统判读为异常的信号。该团队由材料科学家马克·赫萨姆（Mark Hersam）、神经生物学家因迪拉·拉曼（Indira Raman）以及伊利诺伊大学芝加哥分校的电气工程师阿米特·特里维迪（Amit Trivedi）领导，他们将这种涌现行为称为”差异化”，神经科学家也使用同一个词来形容浦肯野细胞区分输入模式的能力。 数据 这些性能数据在如何测量这一点上附有一个说明。在模拟心电图测试中，系统标记心律失常的准确率超过98%，而经典基线方法的准确率为70%到80%；系统还能在五分之一个心跳的时间内检测到异常。它比Transformer模型快2.4倍达到100%的准确率，Transformer是现代语言和图像人工智能背后的标准架构。而完成这一切所需的运算量比基于硅的方法少约1万倍。 心电图结果来自基于实测单器件数据构建的网络模拟，而非贴在患者胸口的全集成芯片。”1万倍”这个数字统计的是运算次数，而不是实测的能耗；节能效果是推断得出的，而非直接基准测试的结果。赫萨姆明确指出了演示与产品之间的差距：团队尚未把忆阻晶体管扩展到商用硅芯片的水平。器件良率约为70%，沟道只有几百纳米长，演示阵列是一个10×1的交叉阵列，与现代处理器上数十亿个晶体管相去甚远。 小脑带来什么 值得认真对待的说法不是这款芯片超越所有人工智能系统，而是它用一小部分硬件就完成了一项特定工作。常开式感知，也就是可穿戴心脏监测器或自动驾驶车辆需要的那种连续监测，在传统硬件上效率低得惊人，因为传统硬件必须处理每一帧画面、每一次心跳、每一个样本，以防万一其中有重要的内容。小脑式架构把逻辑颠倒了过来：例行内容很廉价，因为硬件就是为抑制它们而设计的，只有异常时刻，比如心律失常、行人踏入车道，才会触发全面响应。 这正是小脑应用于运动控制时的同一个设计原理：大脑必须在几十毫秒内对扰动做出反应，而不能有意识思考的延迟。西北大学团队的下一目标是习惯化，也就是小脑一开始就学习”什么算常规”的能力，这将让芯片在观察世界的同时不断调整自己对”正常”的定义。该团队还证明这种方法可以推广到心电图之外，他们在手写数字和语音音频上演示了新颖性检测。 这项工作契合了边缘计算领域一场更广泛的转变：在这个领域，电力约束而非原始智能才是决定性的限制。数据中心每年已经消耗数百太瓦时的电力，在每一件可穿戴设备上运行大型模型并不是一个选项。借鉴小脑经济性的芯片，那些在无聊部分呼呼大睡的芯片，是走出这一困局的一条可行路径。事实证明，大脑最古老的回路一直对注意力有着正确的理解：稀缺的资源不是做出反应的能力，而是知道何时不该反应的能力。 来源 1. Min-A Kang, Spencer T. Brown, Nethmi Jayasinghe, et al., “Cerebellum-inspired memtransistors enable emergent differentiation for hardware-efficient novelty detection,” Nature Communications (2026), published July 10, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-75212-4. PMID: 42431950. https://www.nature.com/articles/s41467-026-75212-4 2. Owen Hughes, “New AI chip mimics the […]

试验中平均80岁的参与者，在被随机分组之前平均已在服用五种药物。这个数字隐藏在SAGA/SITE研究的基线特征中，该研究本周发表于《柳叶刀-健康长寿》（The Lancet Healthy Longevity），它是十年来让心脏病学家争论不休的一个问题背后无声的驱动力：何时（如果确实存在这样一个时机的话）停用他汀才是安全的？ 试验给出的核心答案令人安心：在1180名75岁及以上、无心血管疾病史的法国健康成年人中，停用这类降胆固醇药物并未使三年内的死亡人数增加。停药组的死亡率为7.2%，继续服药组为7.9%，两者之差达到了预先设定的非劣效性标准。但这项研究规模小、随访时间短、统计效力不足，受邀解读该研究的心脏病学家几乎一致认为，不应将其视为可以撕毁处方的许可。 试验究竟做了什么 SAGA/SITE是”老年人他汀治疗”（Statins In The Elderly）的缩写，是一项在法国297家基层医疗机构开展的多中心、开放标签、实用性、非劣效性随机试验。2016年至2020年间，研究人员招募了75岁及以上、因一级预防（即从未发生过心脏病发作、中风或其他动脉粥样硬化事件）而服用他汀至少一年的成年人。参与者按5:4的比例被随机分配为继续服药或停药，并接受为期36个月的随访。 主要终点是三年全因死亡率，非劣效性界值为5个百分点。结果显示：停药组484人中有35人死亡（7.2%），继续服药组604人中有48人死亡（7.9%），绝对差异为负0.68个百分点，其置信区间上限为2.60%，稳稳落在界值之内。死亡或主要心血管事件复合终点同样达到非劣效，两组分别为12.0%和11.4%。 参与者胆固醇水平的变化迅速而剧烈。停药组在三个月内，低密度脂蛋白胆固醇（LDL）平均水平从114.6 mg/dL升至170.6 mg/dL，增幅约为50%，总胆固醇则从199 mg/dL升至257 mg/dL。继续服药组没有变化。以波尔多大学医院的法布里斯·博内（Fabrice Bonnet）为首的试验作者认为，这一发现支持个体化决策：患者应与医生讨论，放弃每日一片药是否不会让情况变得更糟。 这项试验填补了一个真实的空白。他汀的随机证据大多建立在中年人群之上；正如作者所指出的，胆固醇与心血管事件之间的关联随年龄增长而减弱，老年人还叠加了竞争性风险、衰弱和多重用药等问题。减药（deprescribing）本身已成为一场临床运动，其推动力在于人们认识到，每天多加一片药都会带来成本、副作用和药物相互作用。在此背景下，一项提示停药安全的试验可能会改变临床的默认做法。 作者对自己的局限保持谨慎。他们指出，这项研究需要用更长的随访时间重复进行，并扩展到心血管风险更高或健康状况更差的人群。他们还提到一个耐人寻味的次要发现：停药并未带来可测量的生活质量改善。三年时，两组参与者的SF-12生理和心理健康评分完全相同。对于那些希望少服一片药并感觉更好一些的患者来说，这项试验没有提供这样的回报。 专家为何提出异议 科学媒体中心（Science Media Centre）收集的心脏病学界反应，明显比论文自身的结论更为尖锐。英国心脏基金会首席科学和医学官布莱恩·威廉姆斯（Bryan Williams）称这项试验规模不大，参与者约1100人，平均年龄80岁，且以女性居多，并警告说，不能将其解读为他汀类药物对老年人不再有益的证明。他说，数十年的证据，包括纳入老年患者的试验荟萃分析，都表明这类药物能挽救生命，而且该研究结果不适用于二级预防，因为正是在二级预防中，这类药物的救命作用最为明确。 谢菲尔德大学的罗伯特·斯托里（Robert Storey）列出了五点局限：试验规模过小、时间过短；停药组中心脏病发作的人数更多（2.1%对1.4%）；超过一半的参与者年龄在80岁以上，竞争性死亡风险较高；停药没有带来生活质量或症状方面的获益；招募困难意味着参与者可能无法代表典型的75岁以上人群。他总结说，这些结果的适用性非常有限，并有可能促使原本可能受益的人停用他汀。 其他专家对统计数据的批评更为直白。牛津大学的博里斯拉娃·米哈伊洛娃（Borislava Mihaylova）称这项试验统计效力严重不足，不应被用来指导临床决策。西班牙动脉粥样硬化学会的卡洛斯·吉哈罗（Carlos Guijarro）指出，该研究的统计效力从预期的90%降至50%以下，与抛硬币无异。他还将这一结果与《柳叶刀》上一项纳入18.6万名患者（其中约1.4万人超过75岁）的荟萃分析进行对比，后者显示他汀能带来一致的获益；丹麦和意大利的观察性研究也表明，停用他汀与心血管发病率和死亡率升高约30%相关。 改变讨论，而非默认做法 《柳叶刀》委托撰写的随刊评论在标题中就表达了同样的观点：这项试验改变的是讨论，而不是默认做法。评论作者认为，最具临床信息价值的发现不是停药是安全的，而是停药没有带来以患者为中心的获益，没有改善生活质量、认知、功能或症状。换句话说，减药本身并无固有好处，常规停药缺乏依据。 这项试验还凸显了老年医学中的一个结构性问题：多重用药最严重的人群，恰恰是证据最薄弱的人群。SAGA/SITE原计划招募2430名参与者，实际仅招募到1180名，这一缺口限制了其统计效力和亚组分析。规模更大的试验正在进行中，包括欧洲的STREAM和美国的PREVENTABLE，但可能还需数年才能公布结果。 就目前而言，这场争论中各方权威人士给出的实用建议是一致的：75岁以上的患者不应自行停用他汀，医生也不应不假思索地停用这类药物，但这个问题如今有了一个来自随机试验的答案，值得在下次就诊时讨论。这项试验既没有证明停药有害，也没有证明停药有益。它证明的是，这个问题值得被大声提出。 来源 1. Fabrice Bonnet, Pierre Poulizac, Nicolas Rousselot, et al., “Discontinuation of statins for primary prevention of atherosclerotic cardiovascular disease in adults […]

编者按：本文为观点文章，反映对当前科学政策的一种立场，并不声称保持中立。 STAT 于8月7日独家报道，美国国立卫生研究院（NIH）正在内部提议，禁止持临时签证的科学家申请 K99/R00“独立之路”资助项目，这是针对非美国公民的早期职业研究人员最重要的单一资助机制。若该限制实施，将适用于2027年6月12日及之后提交的申请。NIH 拒绝置评。 K99/R00 提供两年的导师指导博士后资助，随后提供最多三年的独立实验室负责人资助。该资助可以随研究者转移，会跟随其前往教职岗位，这正是它帮助获得者获得教授职位的原因。根据 NIH 的明确规定，这是唯一向非公民开放的职业发展类资助；其他所有 K 系列资助、奖学金和培训拨款都要求申请人拥有公民身份或永久居留权。对国际博士后而言，K99/R00 就是那扇门。NIH 现在提议把这扇门关上。 该项目的实证依据十分有力。美国国家癌症研究所（NCI）的一项评估发现，K99 获得者日后获得 R01 同级资助的几率为 65.6%，而进入讨论但未获资助的申请人为 32.4%，F32 奖学金获得者为 20.7%。自2006年以来，该项目已发放 3,400 多项资助，约 78% 的获得者启动了独立阶段。这是 NIH 拥有的最有效的早期职业资助机制，而新政策将要排除的人在其中占比高得不成比例。 看看这些人是谁。2024年，在美国计算机科学和数学专业已确定毕业后去向的博士毕业生中，持临时签证者约占一半。近期新毕业的 STEM 博士中，非居民外国人占 40% 以上。移民经济学家迈克尔·克莱门斯（Michael Clemens）及其同事撰写的工作论文作为美国国家学院（National Academies）的资源发布，论文估计，外国 STEM 毕业生若持续减少三分之一，十年内博士级 STEM 劳动力将缩减 11.4%，GDP 每年将减少约 2,400 亿至 4,810 亿美元。在许多领域，NIH 提议排除的人并非美国科学的边缘补充，而是其受训人员的大多数。 这种模式一以贯之。6月，美国国家科学基金会（NSF）开始拆解海洋观测计划，撤除了为气候和海洋科学提供数据的五个海洋观测阵列中的四个。同月，NIH 出台了极其严格的基因组数据安全规则，研究人员反映工作进度放缓、不得不另寻变通办法。6月下旬，美国行政管理和预算局（OMB）出台规则，允许政治任命官员影响哪些研究能获得联邦资助；NIH 的资助紧缩也随之而来，预计2026财年发放的资助将减少约 25%，成功率从约 21% 骤降至 11%。7月，OMB 的一项提案甚至要让政治任命官员直接掌控联邦科研资助，评论人士不可避免地将其与李森科（Lysenko）事件相提并论；与此同时，NSF 从核心科学部门收回约 5 […]

二十年来，用二硫化钼等原子级薄材料制造的芯片一直有望比硅芯片做得更小、开关更快。但每一次缩小栅极堆叠（晶体管最重要的组成部分）的尝试都要付出代价：绝缘层越薄，就越会散射晶体管本应搬运的电荷载流子。位于台湾的阳明交通大学（NYCU）与台积电公司研究中心的研究团队报告称，他们用一层仅0.42纳米厚（大约相当于两个原子的宽度）的缓冲层打破了这一权衡。 这项研究于7月31日发表在《自然·电子学》（Nature Electronics）上，展示了基于单层二硫化钼（MoS2）的顶栅晶体管，在等效氧化层厚度约为1纳米时，跨导达到0.45毫西门子每微米。跨导衡量栅极电压的变化对流过器件电流的影响程度，它决定晶体管的电压增益、开关速度和带宽。要获得高跨导值，必须同时满足三个条件：较低的等效氧化层厚度（EOT）、缩短的沟道长度以及保持完好的载流子迁移率。在二维晶体管中，这三个因素一直难以同时优化。 二维晶体管的核心权衡 要控制原子级薄的沟道，栅极绝缘层必须极薄，理想情况下等效氧化层厚度要低于1纳米。具有高介电常数的材料，即所谓的高k介电材料，使这一点成为可能。但高k氧化物具有极性，其光学声子会与邻近沟道中的电荷耦合，这一散射机制恰恰在绝缘层离半导体最近时损害载流子迁移率。此前的结果是二选一：要么是载流子迟缓但控制良好的晶体管，要么是沟道快速但栅极漏电、控制不佳的晶体管。 台湾团队的创新在于一层外延生长的中间层，它与MoS2晶格保持原子级对齐。他们在超高真空腔室内将一层仅0.3纳米厚的外延铝薄膜直接蒸镀到单层材料上，然后在低压下原位氧化，形成约0.42纳米厚的氧化铝界面层。在此之上，他们用原子层沉积法沉积了氧化铪。这层界面层有两个作用：提供均匀、无悬挂键的表面，使高k氧化物能够均匀成核；同时抑制此前损害迁移率的介电诱导散射。 最终得到的栅极堆叠EOT为1.06纳米，在栅极长度约100纳米时峰值跨导为0.45毫西门子每微米，亚阈值摆幅约为75毫伏每十倍频程，1伏电压下的开态电流为330微安每微米。器件经受住了400摄氏度的成形气体退火，这是与后端工艺兼容所必需的条件。 为什么材料选择很重要 同样重要的是MoS2的制作方式。沟道通过化学气相沉积（CVD）在蓝宝石上生长，然后转移到器件衬底上，这条路线可以扩展到晶圆级生产。此前在二维晶体管中实现亚纳米EOT的演示，例如2023年用氧化锑实现的0.67纳米EOT，都依赖机械剥离的薄片；这种从块状晶体上手工剥离的材料不适合工业化制造。CVD生长才是与工业相关的路径，而这是首次在CVD生长的单层材料上同时实现低于1.1纳米的EOT、强大的栅极控制和保持完好的迁移率。 论文作者由阳明交通大学的Wen-Hao Chang、Tsung-En Lee和台积电公司研究中心的Iuliana P. Radu领衔，他们从界面的角度而非材料的角度来阐述这一进展。Chang表示，二维半导体的真正竞争将不只在于材料本身，而在于界面工程，因为决定性的物理就发生在沟道与绝缘层之间的原子边界上。台积电的参与表明这个问题已不再纯粹是学术问题；这家晶圆代工厂是研究的合作伙伴，这项工作也与更广泛的行业推动方向一致，包括imec、ASML和台积电于2026年6月发布的关于二维晶体管300毫米集成化的公告。 尚未解决的问题 论文对自己的局限十分审慎，演示与量产之间的差距仍然很大。测得的本征迁移率约为27平方厘米每伏秒，成绩可观，但远低于机械剥离薄片实现的100至200平方厘米每伏秒；论文的主张是加入栅极堆叠后迁移率不再明显退化，而不是创下纪录。0.45毫西门子每微米的跨导仍比硅FinFET落后一个数量级以上。器件统计数据来自大约十几个晶体管，而非整片晶圆；论文也承认，转移工艺残留的有机物是阈值电压和亚阈值摆幅出现波动的一个来源。 热稳定性目前只验证到400摄氏度，而某些制造步骤需要在更高的温度下进行。这种方法尚未被证明适用于二硒化钨等p型沟道，而互补逻辑需要这样的沟道。此外，0.42纳米这个数字描述的是界面氧化铝层，而不是整个栅极堆叠；完整堆叠的等效氧化层厚度约为1纳米。 行业路线图仍将二维沟道的商业化量产安排在2034年前后，即0.7纳米节点。这篇论文所做的是清除这条路上最顽固的障碍之一：它证明，一层原子级薄、外延匹配的缓冲层能让CVD生长的二维晶体管获得足够薄的栅极来控制沟道，同时拥有足够快的沟道来发挥实际作用。 婷 翻译 来源 1. Yuan-Chun Su、Po-Sen Mao等人，《High-transconductance molybdenum disulfide top-gate transistors using epitaxial interface engineering》，《自然·电子学》（2026），2026年7月31日在线发表。DOI: 10.1038/s41928-026-01672-7。 2. ScienceDaily，《A 0.42-nanometer interface pushes transistors beyond silicon》，2026年8月。https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260808234943.htm 3. 阳明交通大学新闻稿，《NSTC, NYCU, and TSMC Break Key Barrier in 2D Semiconductors》，2026年8月11日。https://www.nycu.edu.tw/nycu/en/app/news/view?module=headnews&id=552&serno=149da2b1-c125-4a91-a84f-1e21e369f762 4. EurekAlert!，《Engineering […]