科学

在纸面上，尚普兰哈德逊电力快线（CHPE）是远见与耐心的胜利。十五年的规划。十年的审批。四年的建设施工,,电缆蜿蜒546公里（339英里），埋设于地下和水下，从加拿大边境直通皇后区心脏地带。60亿美元的投资，由黑石集团和魁北克水电公司私人融资。今年5月投运后，它成为北美最长的地下输电线路，能够供应纽约市高达20%的电力，全部来自魁北克的水力发电。 然而仅一个半月后，这条线路已停运近三周。 7月1日，加拿大一侧的一座换流站跳闸，导致线路短暂中断。恢复后，7月4日又因美国一侧发现电缆损坏而再次停运。截至7月22日，CHPE仍处于停运状态。魁北克水电公司发言人Lynn St-Laurent告诉记者，维修工作应在7月25日至26日的周末前完成。但对于一个本应标志着该地区清洁能源转型转折点的项目而言，这个时机再尴尬不过了。 CHPE是一项非凡的工程成就。它由两条高压直流（HVDC）电缆组成，每条直径约12.7厘米（5英寸），埋设在高速公路、街道下方以及哈德逊河的泥泞河床中。HVDC技术使电力能够以远低于交流电的损耗进行长距离传输，这也是它成为全球几乎所有主要长途输电项目支柱的原因。CHPE的路径横跨150处水体，穿越两个州，终点是皇后区的一座换流站，将直流电转换回交流电，为纽约的地铁列车、公寓照明和办公楼供电。 但建设这条线路只是挑战的一半。事实证明，运营它是另一半。 两周内两次故障 7月1日的停运由电网运营商所称的换流器跳闸引起，是魁北克水电公司一侧的保护性关停。7月4日的第二次故障更令人担忧：美国一侧线路出现物理电缆故障，需要调动挖掘和维修人员。截至本周，线路仍处于停运状态。 启动故障在首类基础设施中很常见，而CHPE即使按国际标准也在挑战极限。蒙特利尔大学研究能源系统的物理学教授Normand Mousseau表示：”任何新系统都会出现启动挑战。重要的是问题被识别和解决的速度。这些不是根本性缺陷。” Mousseau的冷静判断是对的。HVDC系统在投运头几个月以难以捉摸而著称。负责交直流切换的换流站是有史以来最复杂的电气设备之一。它们包含数千个功率电子模块，必须以完美的同步性触发，即使是一个微小的控制软件漏洞也可能需要数周才能识别和修复。需要挖掘的物理电缆故障（7月4日的故障）是另一类问题，但也是行业知道如何解决的问题。从故障到修复大约三周的时间在正常范围内。 尽管如此，这些故障揭示了一个清洁能源行业刚刚开始面对的更深层现实。可再生电力的发电已变得异常廉价和充足。太阳能电池板的价格是十年前的一个零头。风力涡轮机每年都在变大、变得更高效。但将电力送到人们实际生活、工作和在闷热的七月午后为公寓降温的地方，正变得越来越困难。 干旱维度 更麻烦的是，还有一个电缆维修团队无法解决的问题。魁北克省三年来一直遭受严重干旱，为魁北克水电公司庞大的水力发电系统提供动力的水坝储水量持续下降。即使电缆完全正常运行，流经其中的水电也依赖于日益稀缺的水资源。 CHPE构思于魁北克水电力似乎取之不尽的年代。该省发电量超过自身需求，数十年来一直将剩余电力出售给邻近省份和美国各州。但气候变化不尊重工程假设。干旱已减少了水库水位，尽管魁北克水电公司并未公开表示无法履行出口承诺，但风险是真实且不断增长的。 这造成了一个奇怪的悖论。清洁能源转型需要更多的输电线路（大量的线路）来连接可再生能源发电中心与人口中心。阳光最充足、风力最强的地方很少是人口最多的地方。但每一条新的输电线路都是一场赌博,,赌工程设计能经受考验，赌天气会配合，赌跨越多辖区的电力输送政治不会陷入诉讼和拖延。 纽约如何通过做最坏打算来自救 管理该州电网的纽约独立系统运营商（NYISO）做了一件事后看来非常谨慎的事情。在其2026年夏季的规划研究中，它没有假设CHPE可用。该模型将这条线路视为一种奖励，而非必需品。 这种保守的做法意味着当CHPE停运时，电网没有崩溃。纽约市没有遭遇轮流停电。应急计划,,保持待命的旧燃气电厂、在高峰日支付企业减少用电的需求响应项目,,吸收了冲击。这不算优雅，但奏效了。 对比一下，如果规划者将全部赌注押在CHPE及时投运上，后果可能截然不同。能够承受重大输电故障的电网与崩溃的电网之间的差别，正是这种余量。基础设施乐观主义者常认为，建设更多容量永远是答案。CHPE的头两个月表明，可靠性余量同样重要。 缅因州的平行经历 CHPE并非独自承受成长的阵痛。2026年1月投运的另一条魁北克至美国HVDC线路,,新英格兰清洁能源连接线（NECEC）,,也在头几个月遭遇了停运，向新英格兰电网输送的额外电力微乎其微。模式是相同的：规划和建设很难，但运营被证明更难。 两条主要的国际HVDC线路，都为了将加拿大水电输送到美国城市而建，都在数月内相继遭遇启动困难。这不是巧合。这是一个信号，表明该行业对长距离HVDC输电的学习曲线比许多人预期的更陡峭。技术本身是可行的。它在欧洲和中国已成功部署多年。但北美建设HVDC容量的速度可能正在超越大陆的运营经验。 瓶颈转移 多年来，关于清洁能源转型的传统智慧一直是：发电是困难的部分。只要建设足够多的太阳能和风能发电场，其余的自然会跟上。CHPE坎坷的开端讲述了一个不同的故事。瓶颈正在从如何发电转向如何输电。 输电的物理学是无情的。太阳能发电场可以分阶段建设，电池板以安装速度同步投运。而一条电缆的故障可能导致整条洲际输电线路停运数周。一场干旱可能在任何人察觉之前悄然耗尽数十亿美元互联线路的价值。发电是模块化的且越来越便宜。输电是一体化的、昂贵的，并且暴露于任何规划都无法完全预见的多种故障模式。 CHPE几乎肯定会在7月底前修复。在初期问题解决后，它很可能平稳运行多年。后续项目将从这些早期挫折中吸取教训。但尚普兰哈德逊电力快线的教训不在于一条电缆或一座换流站。它关乎前方挑战的性质。 清洁能源转型并不缺乏电子。问题在于我们能否可靠地将它们输送到需要到达的地方。 婷 翻译

成为粒子意味着什么？ 在经典物理学中，答案很简单。粒子是一个具有确定位置、确定边界和确定身份的微小物体。你可以把它切成两半。你可以拿走一半。两半是更小的粒子，但基本概念依然成立。 量子场论告诉我们，这幅图景是深刻错误的。电子不是绕核运行的微型行星。光子不是微小的光子弹。这些实体是底层场的激发，它们遵循着没有经典类比物的规则。其中最基本的规则之一是这样的：基本粒子不能被切成两半。 然而，这个问题仍然挥之不去。你可以用镜子反射光子。你可以用探测器吸收它。但如果你尝试介于两者之间的事情会发生什么？如果你让单个光子的一部分通过快门，然后猛然关上快门呢？ 奥斯陆大学的三位物理学家，Isak Cecil Onsager Rukan、Jan Gulla 和 Johannes Skaar，决定严谨地提出这个问题。他们于2026年7月15日发表在《物理评论快报》上的答案，和量子力学所能达到的极限一样奇异。截断单个光子的结果并不是一个更小的光子。它不是光子和真空的混合。它是一个数学上令人困惑的复杂对象：一个包含0、1、2、3，以及实际上所有可能光子数（直至无穷大）的状态的叠加和统计混合。 然而，转折来了。如果你只看快门的左侧，该状态呈现为一个完美的单光子。如果你只看右侧，它呈现为空虚的真空。全局状态极其复杂，但其局部投影却欺骗性地简单。研究团队将这一性质称为”局部等价性”，它可能是整个结果中在概念上最重要的部分。 思想实验 想象一个完美的反射器放置在光束中。一个以已知量子态制备的单光子从左侧射向这个反射器。光子波函数的一部分反射，一部分透射。这是标准的量子光学。 现在，移除反射器。要快。然后问：反射器消失后，光场的状态是什么？ 直觉上的答案可能是，你得到了原始光子的截断版本，一个时间上更短的脉冲，缺失了被快门切掉的部分。物理学家称之为”朴素截断”图景，而事实证明它完全错误。 错误在于忽略了反射器消失时会发生什么。移除镜子不是一个被动的操作。它是电磁场边界条件的改变，并且发生在时间之中。这打破了时间平移不变性，而在量子场论中，破缺的对称性会产生后果。 与动态卡西米尔效应的联系 当镜子移动或变化时，量子真空本身可以做出响应。这就是动态卡西米尔效应，一个已经确立的现象：电磁场的移动边界从真空中产生真实的光子。能量来自移动边界所做的功。它已经在实验中被观察到。 奥斯陆团队意识到，移除快门正是这样一个过程。变化的边界条件就像对场的一个突然扰动，真空通过产生光子来响应。但在这种情况下，初始状态不是真空。它是一个单光子，正在与一个即将消失的快门相互作用。 最终的状态，团队以完整的数学细节推导得出，是一个压缩相干态，上面骑着一个额外的单激发项。在迹掉反向传播模式（本应从反射器反射回来的那部分场）之后，前向传播状态是一个包含从零到无穷大所有光子数贡献的混合态。 这种效应不仅仅是理论上的。对于可见光，快门必须在约10飞秒的时间尺度上被移除，才能产生与朴素截断图景可测量的偏差。这很快，大约是十亿分之一秒的千万分之一，但在现代超快光学的可及范围之内。 局部等价性：深层的谜题 真正引人注目的发现是局部等价性。 考虑快门被移除后电磁场的完整全局状态。它存在于一个无限维的希尔伯特空间中。它的光子数分布延伸到无穷大。它是一个纠缠的、不可分离的对象，无法用简单的语言描述。 现在，将你的测量限制在快门原来所在位置的左侧区域。描述这一侧测量的约化密度矩阵与单个光子的完全相同。每一个测量结果，每一个关联函数，每一个可观测量，都与纯单光子态精确匹配。 将你的测量限制在右侧区域。约化密度矩阵与真空态完全相同。没有光子，没有噪声，什么都没有。 这不是近似。这是该状态的一个精确数学性质。全局复杂性和局部简单性完美共存。 “这真的太疯狂了，”Skaar 告诉《科学新闻》。该状态在局部上无法与两种完全不同的物理情况区分，取决于你测量哪一侧，然而它是一个统一的单一量子对象。 这对物理学意味着什么 截断光子是量子场论中一个更深层问题的具体、可解的实例：全局状态与局部观测之间的关系。在量子场论中，粒子不是基本对象。它们是场的涌现特征，其表观上的局域化是一个微妙的问题。 奥斯陆的结果为探索这种微妙性提供了一个干净的数学实验室。它表明，一个状态从一个视角看起来像粒子，从另一个视角看起来像虚无，同时却比两者都复杂得多。这是对”粒子”概念是一个依赖于测量的概念而非现实的绝对属性的生动证明。 对于一线的量子光学工作者来说，这一结果具有实际意义。任何使用快速光学开关来操纵单光子脉冲的实验都必须考虑开关本身的光子产生效应。动态卡西米尔效应不是一个好奇心；它是一个噪声源，对光量子态在时间上能被多干净地塑造设置了基本限制。 潜在的应用仍然是推测性的，但合理可行。截断光子态对边界条件的敏感性可以被利用于量子传感和精密测量。设计从不同局部视角看起来不同的状态的能力可能对量子信息处理产生影响。但Skaar和他的同事们强调，其直接意义是概念性的。 从一个光子到无穷光子 还有最后一个曲折。如果快门在时间上以阶跃函数的形式瞬间移除，产生的光子数会发散到无穷大。这表明瞬时理想化已经失效。在一个更现实的场景中，反射器在有限时间内被移除，光子数变得有限且行为良好。移除越快，产生的光子越多，但对于任何物理上可实现的过程，这个数量总是有限的。 这种发散和正则化的模式在量子场论的其他语境中是熟悉的。它出现在安鲁效应、霍金辐射以及动态卡西米尔效应本身之中。截断光子加入了这一现象家族，真空涨落通过变化的边界条件被放大，产生真实的粒子。 Rukan、Gulla 和 Skaar 回答了一个简单的问题，尝试切割光子会发生什么？, 其答案触及了关于粒子本质、局域化的含义以及全局量子态与局部观测之间关系的根本性问题。光子不能被切割。但追问为什么比任何简单的答案都能揭示更多。 婷 翻译

将基因插入人类细胞的标准方法需要在精确位置切断DNA双螺旋的两条链。细胞感知到灾难，急忙进行修复，如果正确的供体模板在附近，它有时会利用该模板修补断裂，从而整合新的遗传物质。这种在Cas9诱导的双链断裂后进行同源定向修复的方法，十年来一直是基因敲入的支柱。但它也受到其所依赖的生物学的根本性制约。 双链断裂就是问题所在。细胞有多种方式修复DNA两条链的干净切断，而研究人员想要的那种——同源定向修复（HDR）——是细胞最不喜欢的选项。细胞会选择非同源末端连接（NHEJ），这是一种更快、容易出错的途径，它把断裂的末端缝合在一起，但经常引入小的插入或缺失（即indel）。即使HDR成功，也经历了NHEJ的细胞中存在indel会使编辑后的群体变得复杂。在整体生物体尺度上，未被检测到的易位——断裂的染色体与错误伙伴融合的大规模重排——仍然是一个持续令人担忧的问题。 由清华大学王海峰领导的一个团队在《自然》杂志上发表了一种根本不同的策略。称为CRISPR千碱基级切口酶靶向（KNIT）编辑，该方法根本不破坏基因组。它只制造切口，仅切割DNA双螺旋的一条链，并使用分子招募系统将供体DNA直接递送到切口位点。这种区别不是渐进的。通过避免双链断裂，KNIT完全绕过了NHEJ，几乎消除了所有indel，最大限度地减少了易位，同时仍然达到与常规方法媲美或更高的敲入效率。 KNIT的工作原理 该系统依赖于两个分子组件。第一个是Cas9切口酶，是标准CRISPR酶的一个变体，其中单个氨基酸变化（D10A）使其两个核酸酶结构域之一失活。切口酶仅切割与其引导RNA互补的那条链，产生单链断裂（即切口），而不是双链断裂。第二个组件是一种融合蛋白：切口酶与单体链霉亲和素（mSA）连接，后者是一种经过修饰的细菌蛋白，能以极高亲和力结合生物素。 携带待插入基因、两侧带有与靶位点匹配的同源臂的双链DNA片段（供体DNA）经过生物素化学修饰。当切口酶-mSA融合蛋白在靶位点切割时，链霉亲和素结构域立即捕获生物素化的供体分子并将其固定在原位。细胞的内源修复机制在单链切口（而不是完全断裂）上运作，然后使用束缚的供体作为模板，在切口上合成新的DNA。结果是在从未切断基因组两条链的情况下精确整合供体序列。 这种设计解决了先前基于切口酶的方法所受的限制。单一切口本身难以刺激HDR，因为细胞对切口的处理方式与断裂不同。促进HDR的修复机制主要由双链断裂激活。通过将供体直接招募到切口位点，KNIT人工地将模板浓缩在可以使用的地方，补偿了较弱的修复信号。 跨细胞类型和插入尺寸的性能 作者在多种人类细胞系中测试了KNIT，包括HEK293T（胚胎肾）、K562（慢性粒细胞白血病）、Jurkat（T细胞白血病），以及最重要的是，从健康供体分离的人类原代T细胞。在这些细胞类型中，根据基因座和供体设计的不同，敲入效率达到高达89%。 该系统处理的插入大小从0.7千碱基到超过10千碱基，涵盖了大多数治疗性转基因所需的范围，包括带有调控元件的全长编码序列。多个基因组位点以相似的成功率被靶向，表明该系统对局部染色质环境不太敏感。 安全性是最显著的进步。在标准CRISPR敲入实验中，靶位点的indel率通常在10%到50%或更高，反映了NHEJ和HDR修复途径之间的竞争。使用KNIT，indel降至1%以下。因为没有双链断裂，NHEJ没有东西可修复。对编辑后细胞的高通量测序显示脱靶编辑极少，易位检测显示与传统的Cas9方法相比显著减少。 重复编辑而不积累损伤 KNIT低indel率的一个实际结果是细胞可以被多次编辑。在给定基因座的传统Cas9编辑会产生正确编辑的细胞、含有indel的细胞和未编辑细胞的混合物。第二轮编辑无法区分正确编辑的细胞和未编辑的细胞，但它会在两个群体中产生新的indel，逐渐降低细胞池的质量。KNIT以其低于1%的indel率，允许连续轮次的编辑而不积累垃圾突变。作者通过在同一基因座成功进行两轮KNIT编辑并观察到indel没有显著增加来证明这一点。 该系统还支持在多个位点同时编辑，这是设计复杂细胞疗法日益重要的能力。在同一细胞中靶向两个或三个位点的多重敲入，产生了对治疗应用仍然有用的效率，并且靶向位点之间的易位率极低。 KNIT Editor 2：单次转染，更高效率 最初的KNIT系统需要将切口酶-mSA融合蛋白和生物素化的供体DNA都递送到细胞中。作者开发了一个增强版本KNIT Editor 2（KE2），将组件整合到单个优化载体中，消除了单独的供体转染，并改善了切口酶和供体模板之间的化学计量比。KE2在多种细胞类型中显示出敲入效率的进一步提高，同时保持了相同的低indel率。 在突变细胞中恢复IL2RG 为了测试治疗实用性，团队将KNIT应用于携带IL2RG基因病理性突变的细胞。IL2RG功能丧失突变导致X连锁重症联合免疫缺陷病（SCID-X1），患者缺乏功能性T细胞和自然杀伤细胞。KNIT将功能性IL2RG拷贝插入天然基因座或AAVS1安全港基因座。在两种情况下，编辑后的细胞都恢复了正常的IL2RG表达，证明了在不带来双链断裂风险的情况下纠正了疾病相关的基因缺陷。 无需病毒载体或双链断裂构建CAR-T细胞 最直接可转化的应用可能在细胞治疗工程中。嵌合抗原受体（CAR）T细胞——将患者的T细胞重新编程以识别和杀死癌细胞——代表了最成功的细胞治疗类别之一。当前制造依赖病毒载体（慢病毒或逆转录病毒）递送CAR转基因，这增加了成本、监管复杂性以及虽小但非零的插入突变风险。非病毒工程方法也存在，但大多数依赖于Cas9诱导的双链断裂，这触发了同样的NHEJ问题。 KNIT仅使用电穿孔质粒组件就能生产功能性CAR-T细胞，无需病毒载体和双链断裂。由此产生的CAR-T细胞在临床相关水平表达CAR，并在体外对靶癌细胞表现出强大的细胞毒性活性。在白血病小鼠异种移植模型中，KNIT工程化的CAR-T细胞与常规工程细胞一样有效地控制肿瘤生长，且没有indel负担。 更大的图景 KNIT并非近期在无双链断裂大片段DNA插入方面的唯一进展。基于先导编辑、桥RNA重组酶和四重pegRNA方法的系统都已展示了减少附带损伤的可编程敲入。KNIT的与众不同在于其简单性：单个切口酶融合蛋白、一个生物素化供体，以及临床细胞制造中已使用的标准电穿孔条件。 该领域正在趋同于一个几年前可能被认为是激进的原则：将DNA插入人类基因组的最安全方式是首先不破坏它。KNIT提供了一个实用的实现，其效率表明临床转化值得探索。对于离体细胞工程——细胞从患者体内取出、编辑后再送回——通往临床试验的路径相当清晰。第一批KNIT工程化CAR-T细胞可能在未来几年内进入人体试验，如果实验室观察到的安全性谱在患者身上得到验证，这种方法可能会改变细胞治疗的制造方式。 婷 翻译 参考文献 Wang, H. et al. (2026). CRISPR kilobase-scale nickase-targeting (KNIT) editing for large DNA insertion without double-strand breaks. Nature. DOI: 待确认

2026年6月，当数百名中西部居民开始出现在急诊室，伴随着标志着环孢子虫感染的爆发性腹泻、痉挛和疲劳时，一些不寻常的事情发生了。州卫生部门首先发现了这次疫情。在早期阶段，他们总是首先发现的。但这一次，各州所知与CDC官方报告之间的差距不断扩大，从未弥合。 到7月中旬，密歇根州已记录了超过5000例与墨西哥一处农场受污染冰山生菜相关的环孢子虫病病例。CDC几天后在其疫情页面上公布的官方统计数字为1645例。这种持续数周的数千例病例差距，正是让公共卫生资深从业者夜不能寐的数据失灵。 “这是我们过去15年来从未见过的情况，”一位熟悉调查的官员匿名告诉CNN。 这一滞后并非技术故障或季节性异常。它是美国赖以在传染病威胁演变为危机之前加以检测的机制，遭到蓄意、系统性拆解的下游症状。 实验室的侵蚀 CDC的寄生虫病和疟疾部门从来都不是一个庞大的机构。但它是一个至关重要的机构。它拥有美国唯一一个针对环孢子虫等寄生虫的联邦参考实验室，这些微生物大多数美国医生在培训中从未接触过，但每年通过受污染农产品使数万人患病。 Joel Barratt博士曾运营该实验室。他是负责进行DNA测序工作的团队负责人，该工作旨在将患者粪便样本匹配到共同来源。这种分子取证使调查人员能够将疫情从俄亥俄州的一名病人追溯到墨西哥中部的一个特定农场。 到Barratt于2025年9月辞职时，他的团队已从11人缩减到3人。即将到期的Title 42授权下的招聘冻结意味着他无法续签所需专业分子生物学家和生物信息学家的合同。在特朗普政府 dismantling 美国国际开发署后，该部门损失了约3000万美元的资金，而美国国际开发署曾是寄生虫病项目的主要资金支持者。这些资金曾支持共享实验室设备、测序试剂，以及可以随时抽调参与疫情调查的深厚人才储备。 Barratt在离职前向CDC领导层发送了电子邮件，警告称人员和专业知识的流失将减缓未来的疫情响应。”这些变化已经影响了我们整体应对疫情的能力，”他离职后告诉CNN。”即使在削减之前，那已经是很严重的问题了。” 断裂的链条 疾病监测并非单一事物。它是一个相互关联的操作链：识别出异常疾病并安排正确检测的临床医生。运行诊断面板并上传结果的州实验室。摄取这些报告的联邦数据库。发现病例聚类并派遣实地调查的流行病学家团队。对病原体进行测序并匹配到来源的分子实验室。向全国发出警报的公共通报。 每一个环节都已被削弱。 当CDC在2025年通过裁员失去大约四分之一的员工时，损失并非均匀分布。高级领导、实地流行病学家和专业实验室科学家是最先离职的人群之一。该机构失去了近3000名员工，其中许多是知道如何在数小时内（而非数周内）动员响应的职业专业人士。 CDC前首席医疗官Debra Houry在最近的一次采访中直言不讳。”当你失去25%到30%的员工和80%的高级领导，且局长办公室没有职业官员时，就会产生影响。” 这种影响在数据中可见。联邦层面的数据录入放缓意味着病例统计落后于现实。实验室分析放缓意味着到CDC确认污染源时，受污染产品可能已经通过供应链流向新的州。在环孢子虫疫情中，Taylor Farms于7月17日召回了所有来自墨西哥中部的冰山生菜，但该机构自己的调查页面指出，实际患病者人数”可能高于报告的数字。” 速度是唯一的优势 在传染病应对中，速度就是一切。识别受污染食品的每一天延迟，都意味着更多人在食用它。病原体测序的每一周延迟，都意味着更多病例无法关联。招聘冻结的每一个月，都意味着走出去的专业知识不会回来。 CDC新兴和人畜共患传染病部门前主任Dan Jernigan博士于2025年8月卸任。从外部观察环孢子虫应对时，他注意到一个他在该机构数十年来从未见过的变化。 “我没有看到同样的紧迫感，”Jernigan说。”我无法说明这是否与组织重组、资源削减、其他运营决策有关，或者只是对这次疫情采取了不同的方法。我能肯定的是，与我之前在CDC的经验相比，这种对比是显著的。” 明尼苏达大学传染病研究和政策中心主任Michael Osterholm博士也表达了同样的担忧。他指出，此次应对缺乏以往食源性疾病疫情调查所特有的快速动员和协调。 超越环孢子虫 环孢子虫病疫情是监测能力下降的最显著例子，但远非唯一例子。2025年初，33年来最大规模的麻疹疫情在得克萨斯州及邻近各州蔓延，其推动因素是疫苗接种率下降以及公共卫生基础设施已无法跟上接触者追踪的步伐。本应处于麻疹应对第一线的实验室负责人，是首轮裁员中被解雇的人员之一。 2026年5月，西南部的一次汉坦病毒疫情暴露了类似的脆弱性。CDC没有执行通常的疫情应对和沟通手册。模式是相同的：数据延迟、实验室确认缓慢、机构仅以骨干人员维持运转。 这些并非孤立的失败。它们是一个既失去了人员又失去了机构记忆的机构的可预见后果。当一个部门再也无法从疟疾或慢性热带病部门抽调专家协助应对环孢子虫疫情时，当新疾病的数据录入培训因行政限制而无法进行时，当知道如何使系统运转的人已经辞职时，系统就会停止运转。 火灾后的重建 特朗普政府至少部分承认了这个问题。2027财年预算提案包括3300万美元的额外食品安全资金。但前任官员和现任员工表示，损害已经造成。 重建公共卫生监测能力并非一年项目。那些知道如何对环孢子虫基因组进行测序的科学家，那些花费十年时间开发从坚硬、有弹性外壳的寄生虫中提取DNA的实验室技术的科学家，无法在一夜之间被替代。那些将微观生物体转化为可追踪数据点的分子分型工具，是由一支已不复存在的团队多年专注研究的产物。 “我们曾经能够比较患者的粪便DNA来识别共同来源，并迅速确定疫情来自何处，从农场到分销商，”Barratt说。而现在，人手更少、共享设备更少、资金管道被切断，这项工作需要更长时间。在疫情应对中，时间更长意味着范围更广。 承诺用于2027年的3300万美元，如果能够兑现，将会有所帮助。但它不会带回那支知道如何在干草堆里找到寄生虫的11人团队。它不会带回那3000名带着专业知识离开的员工。而且，它无法在一个预算周期内重建美国花费数十年建设、约18个月就拆解的监测基础设施。 2026年7月的环孢子虫疫情最终将得到解决。受污染的生菜已被召回。患者将会康复。但这一事件留下的问题不是CDC能否应对这次疫情。而是它能否应对下一次、以及下下次的疫情，用一套已经从内部被掏空的监测系统。 婷 翻译

新黄金时代还是无耻夺权？白宫全面改革美国科学计划的内部 7月21日，白宫科技政策办公室主任迈克尔·克拉齐奥斯向特朗普总统提交了一份90页的报告，题为”科学：新黄金时代”。这并非一份渐进式的文件。它明确将自己定位为自1945年范内瓦·布什的”科学：无尽的前沿”以来对美国科技事业的首次全面反思——这份里程碑式的论文为美国带来了国家科学基金会、大学研究体系以及支撑战后繁荣的基础科学资助模式。 81年后，克拉齐奥斯认为布什模式已经崩溃。 “我们已经变得依赖于一套狭隘的传统机构，”报告指出。”我们的激励机制奖励的是趋同而非大胆探索。”诊断是全面的：美国的发现速度已经放缓，同行评审过于缓慢和保守，监管负担膨胀，国家面临将其科学优势输给中国的风险——克拉齐奥斯明确将中国称为美国在研究支出方面的第一个同级竞争对手。解决方案分四个支柱，相当于对联邦政府如何资助、组织和激励科学进行全面重组。 从布什的无尽前沿到克拉齐奥斯的重大挑战 布什1945年的模型简洁优雅。联邦政府资助大学中个体研究人员进行的基础研究。科学家通过同行评审决定追求哪些问题。产业界将结果商业化。政府与研究实际方向保持距离。 “科学：新黄金时代”拒绝了这种保持距离的姿态。相反，该报告呼吁从研究者发起的资助大幅转向以明确”重大挑战”为目标的更大规模的使命导向型团队奖项。政府确定了旗舰国家任务：通过AI使美国科学生产力翻倍的”起源任务”、用于发现科学的量子计算机、2030年代中期商业聚变发电示范、载人登月返回和永久月球基地，以及下一代半导体技术。 布什设想的是由研究者好奇心驱动的自下而上的系统，而克拉齐奥斯设想的是为战略成果管理的自上而下的投资组合。报告倡导对联邦科学资助采取”投资组合方法”，并建议创建新的机构模式，包括X-Lab（敏捷、有时限的专业科学家团队）和扩展的ARPA类实体，由个别项目经理进行大胆押注。 报告实际提出的内容 建议分为几个类别，每一个都代表着与布什时代共识的决裂。 资助改革是核心。报告提议将资金从国家卫生研究院和国家科学基金会通过共识同行评审小组分配资助的传统系统中转移出来。相反，它呼吁”黄金门票”，使个体评审者能够支持雄心勃勃的提案、探索性工作的快速资助、奖金挑战、预先市场承诺以及将资助权委托给一线科学家的再资助模式。报告指出，一些联邦资助现在从提交到授予需要近两年时间，称这一时间线是不可辩护的。 在谁获得资助的问题上，报告直言不讳。它建议减少流向顶尖研究大学的联邦研究资金份额，将这些大学描述为行政上臃肿的”传统机构”。它主张将支持转向个体科学家而非机构，使资助更具可携带性。可携带的多年期奖学金将跟随研究者而非锁定于特定大学，这一变化可能戏剧性地重塑学术劳动力市场。 学科优先顺序也将发生变化。由克拉齐奥斯和OMB主任拉斯·沃特联合发布的2028财年研发优先事项备忘录，指示各机构将研发组合重新平衡到基础研究以及物理科学和工程。潜台词很明确：减少对社会科学的重现，增加对与国家竞争力和经济安全一致的物理科学和工程的重现。 监管改革占据突出地位。报告呼吁压缩审查周期，消除重复性报告要求，并限制它所说的”支持行政臃肿”的间接成本回收。它还提议在联邦机构内设立元科学单位，以制度化持续改进，并研究哪些资助实践实际上产生最佳研究成果。 该战略的王冠上的宝石是人工智能。2025年11月启动的”起源任务”将获得全额资助，成为国家旗舰AI促进科学计划。这一愿景涉及连接国家实验室系统的超级计算机、科学数据集、实验室仪器和AI模型，以实现自主假设生成、实验设计和分析。报告雄心勃勃地声称这可能在十年内使美国科学生产力翻倍。 批评者的回应 来自科学界的反应迅速而尖锐地批评。 《自然》和《科学》AAAS都发表了警告，称拟议的系统将把前所未有的权力集中在政治任命者手中，以牺牲研究者驱动的、基于好奇心的研究为代价。批评者认为，从同行评审的研究者资助到中央指导的重大挑战的转变，将使政治优先事项凌驾于科学判断之上。这种担忧并非抽象：今年早些时候，政府提出了将个人资助决定控制权交给政治任命者的规则，美国科学促进会称此举为”无耻夺权”。 AAAS首席执行官苏迪普·帕里克表示，这种方法”将使未来的发现更不可能发生”。美国细胞生物学学会将政府更广泛的科学政策集群描述为”对美国科学的巨大威胁”。批评者警告说，减少对领先大学的资助并削弱社会科学将掏空产生美国战后科学主导地位的机构本身。 支持者反驳说，现状才是真正的威胁。进步研究所的亚历克·斯塔普赞扬了该报告呼吁建立元科学单位、基于投资组合的资助、像X-Lab这样的新制度模型以及减少研究者官僚负担。”科学家应该花更多时间做科学，花更少时间撰写和报告资助提案，”他写道。 接下来会发生什么 该报告是咨询性的而非具有法律约束力，但其附带的OMB备忘录具有实际效力。2026财年研发预算授权至少30亿美元的联邦机构必须在90天内提交实施计划。这些计划将把政府的预算指导纳入2028财年提交中，这意味着变化可能在两个预算周期内开始形成具体的财政形态。 围绕”科学：新黄金时代”的辩论最终反映了围绕美国科学本身的辩论。布什的”无尽前沿”假设产生有用发现的最佳方式是让科学家独处。克拉齐奥斯的”新黄金时代”假设挑战太紧迫、竞争太激烈、系统太僵化而无法享受那种奢侈。答案是更多中央指导还是更少政治干预，将是定义未来十年美国科学政策的问题。 婷 翻译

万古霉素是迄今开发的最强效抗生素之一，但它正在输掉与粪肠球菌（Enterococcus faecium）的战争。这种细菌可引起院内感染，对免疫低下患者可能致命。它已持续进化出对万古霉素的耐药性，以致在许多临床环境中，医生们认为这种药物已是失效的最后手段。对此类耐药性的标准应对方案是开发新抗生素，但这一过程耗时数年、耗资数十亿美元，且无法保证成功。 冷泉港实验室和斯克里普斯研究所的一个团队在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了一种不同的策略。他们不是寻找新药，而是通过阻断让粪肠球菌产生耐药性的酶，复活了旧药。这种被称为”化学救援”的策略，使用一种名为 pghi-4 的小分子来抑制细菌酶分泌抗原A（SagA），从而剥离细菌的耐药性，恢复万古霉素的杀菌活性。 化学救援的逻辑 抗生素开发的经济性出了名地不利。一种新抗生素上市需花费约10亿至20亿美元，但为防止耐药性又必须谨慎使用，这意味着其收入远低于慢性病治疗药物。因此，大型制药公司已基本放弃抗生素研究，将该领域留给学术实验室和小型生物技术公司。 化学救援通过与现有已获批抗生素配合工作，绕过了这一问题。研究人员不是开发全新机制杀灭细菌的全新分子，而是开发一种辅助剂，它本身几乎没有或完全没有抗菌活性，但能阻断细菌耐药机制，使旧抗生素重新起效的分子。辅助剂与抗生素联合给药；细菌死于它们曾进化出以战胜的同一药物。 这一方法在原理上并不新鲜。阿莫西林与克拉维酸的组合（安灭菌）正是运用了同一逻辑：克拉维酸抑制细菌β-内酰胺酶，保护阿莫西林不被降解。但将这一方法应用于万古霉素耐药性，需要理解一种直到最近才被确认的耐药机制。 靶点：SagA 粪肠球菌通过细胞壁修饰和生物膜形成的组合机制来抵抗万古霉素。酶SagA（分泌抗原A）在这两个过程中都发挥核心作用。它重塑细菌细胞壁，降低万古霉素的结合亲和力，并促进生物膜（抗生素难以穿透的密集细菌群落）的形成。 pghi-4 分子于2020年在冷泉港Moses实验室首次合成，通过结合SagA的活性位点并阻断其酶活性来抑制SagA。没有功能性的SagA，细菌就无法维持其细胞壁耐药性或构建保护性生物膜。万古霉素随后可与其靶点，一种细胞壁前体分子，结合，并按设计初衷破坏细胞壁合成。 这一发现得益于一种称为”多样性导向点击化学（DOC）”的化学合成技术，由冷泉港实验室的John Moses开发。DOC可快速构建结构多样的大规模分子库，使研究人员无需逐一合成每个候选分子即可筛选针对特定蛋白质靶标的活性。Moses实验室的文库目前包含150多种化合物，已用于抗生素耐药性和癌症研究。 实验证据 在实验室培养中，pghi-4 与万古霉素的联合用药恢复了针对万古霉素单药已无法治疗的耐药粪肠球菌分离株的杀灭活性。pghi-4 分子本身未显示出显著抗菌活性，确认其特异性地作为辅助剂发挥作用。 由冷泉港实验室的Moses和斯克里普斯研究所的Howard Hang领导的团队，正在探索相同策略是否对其他耐药病原体有效。耐药结核病是候选靶点之一，化学救援方法正在针对革兰氏阴性菌的耐药机制进行测试。革兰氏阴性菌具有外膜，使其本质上比革兰氏阳性菌粪肠球菌更难治疗。 以不同方式解决管线问题 化学救援的优势在于速度。一种新抗生素候选物在获批前必须经过I期安全性试验、II期疗效试验和大型III期试验，这一过程至少需要十年。而已获批现有抗生素的辅助剂有时可以更高效地进行测试，因为抗生素本身的安全性特征已充分了解。辅助剂是一种新化学实体，因此需要其自身的安全性数据，但联合疗法可以以更短的临床前周期进入II期试验。 “反应开发引领我们发现了一种与抗生素耐药性有关的重要酶的首个抑制剂，”Moses说，”我们不断优化这一过程，以保持我们的分子库与时俱进。” 产生 pghi-4 的基础化学仍在不断产生新的候选物。DOC文库定期通过新反应进行扩展，Moses实验室与从事不同耐药靶点研究的合作者共享该文库。对于每种可以进行结构表征的耐药酶，都有潜在的筛选活动和潜在的辅助剂。 局限性与未知因素 pghi-4 分子仅在体外进行过测试。动物模型研究尚未报告，该联合疗法还需数年才能在人体中进行评估。辅助剂方法还依赖于耐药机制是酶性的且可成药的，并非所有耐药机制都能被小分子阻断。 对于粪肠球菌，对联合疗法本身产生耐药性是一个理论上的担忧，但由于万古霉素和 pghi-4 同时靶向不同的细菌过程，其概率低于单一药物。历史上，联合疗法正是出于这一原因而比单一疗法更持久。 更广泛的启示，Moses说，在于抗生素危机可以从多个方向应对。”未来的治疗可能不是从一种新抗生素开始，而是从一种精心设计的、帮助旧药重新起效的分子开始。” 参考文献： Fam, K.T. et al. Nature Communications (2026). DOI：10.1038/s41467-026-74057-1 信息来源： 冷泉港实验室新闻稿（via ScienceDaily，2026年7月22日） 婷 翻译

人类心脏每天大约跳动10万次，从不间断，无论你是在睡觉、冲刺，还是被巨响吓到，它都在每秒调整节律。几十年来，科学家们一直认为这种不知疲倦的表现完全依赖于大脑通过自主神经系统发送的指令。在这种观点下，心脏只是一块听话的肌肉。 现在这幅图景已经不完整了。越来越多的证据表明，心脏拥有自己的局部神经系统，一个嵌入在其表面脂肪垫中的神经元网络。正式名称为心内源性神经系统（ICNS），这个”小大脑”不仅仅中继来自上方的信号。它在局部处理信息，并就心脏应如何反应做出自己的决定。 耶鲁大学医学院的研究人员7月22日在《细胞》杂志上发表的一项新研究，提供了迄今为止最清晰的视图，展示了这个微型指挥中心实际如何运作。利用基因工具标记、追踪和操控小鼠的单个神经元，该团队发现心脏的局部神经系统包含两种截然不同的神经元类型，具有完全不同的工作。一种类型充当心率的稳定制动器，对生存至关重要。另一种在静息时几乎无所作为，但在身体处于压力下时变得绝对关键。失去第二种类型，心脏就会变得危险地脆弱，甚至对像测量血压这样普通的事情都无法应对。 隐藏在众目睽睽之下的一千个神经元 心内源性神经系统在几十年前就被发现了，但对其研究一直极其困难。这些神经元极为稀少，仅占心脏组织细胞的大约0.01%。在小鼠心脏中，大约有1000个。在人类心脏中，数量尚不清楚，但密度同样很低。它们散布在嵌入心脏表面脂肪垫中的几个小神经节中，与来自大脑和脊髓的远为更多的神经纤维交织在一起。多年来，大多数研究人员将ICNS视为一个被动的中继站，一个迷走神经信号传递给心肌的简单切换点。 由神经科学家Rui Chang和第一作者Qian J. Xu领导的耶鲁大学团队着手验证这一假设。他们改造了小鼠，使每个心内源性神经元都发出荧光蛋白的光芒，从而可以分离和单独研究这些细胞。对近3000个这样的神经元进行单细胞RNA测序揭示了一个引人注目的模式：ICNS不是一个均一的群体，而是分为两个主要亚型，每个亚型都有独特的分子特征。 表达神经肽Y基因的神经元（称为Npy+神经元）占大多数。第二个群体以Ddah1基因为标志，约占ICNS的三分之一。分子谱分析显示，这两种类型都是胆碱能性的，意味着它们使用相同的神经递质乙酰胆碱进行通信。但它们的相似之处也就到此为止了。 制动器与保护盾 为了了解每个亚型实际的作用，研究人员开发了一系列基因技巧。他们创建了小鼠品系，使每个神经元亚型都可以被光选择性地激活，被设计药物化学触发，或被靶向毒素完全摧毁。 激活Npy+神经元导致心率立即下降。摧毁它们则带来毁灭性的后果。48小时内，小鼠的心脏开始变慢。它们的血压崩溃。体温下降。一周之内，所有动物都死亡了。尸检级别的分析揭示了其机制：Npy+神经元通常会调节主动脉根（离开心脏的主要动脉的弹性基部）的机械特性。没有这种调节，主动脉根就会扩张，舒张压无法维持，流向心肌本身的血液（冠状动脉灌注）就会崩溃。心脏基本上在原地饿死。 “ICNS不仅仅是调节性的，”作者写道。”它对心脏功能和生存至关重要。”换句话说，Npy+神经元是心脏的稳态制动器，日夜微调其基本功能。 Ddah1+神经元讲述了一个截然不同的故事。当研究人员摧毁它们并在正常笼养条件下观察小鼠时，什么也没有发生。动物们吃、理毛、四处走动，仿佛什么都没发生。”它们似乎不在乎。它们活了很久，”Chang说。在静息时，这些神经元似乎完全是可有可无的。 然后研究人员对小鼠施加了压力。 他们让动物经受身体束缚——啮齿动物的标准心理应激源。在缺乏Ddah1+神经元的小鼠中，63%在六天内死亡。对照组小鼠无一死亡。他们尝试了37摄氏度的慢性热应激：71%的神经元缺失小鼠在三天内死亡。再次，对照组无死亡。最引人注目的是，他们使用尾套测量血压——心血管研究中的常规程序。没有Ddah1+神经元的小鼠在测量过程中突然心脏骤停，心率在死亡前不可逆地下降。 事实证明，Ddah1+神经元充当了局部压力保护盾。当身体处于压力下时，这些神经元会启动以稳定心脏的电活动，防止其陷入危险的心律失常。在应激源之前用化学方法激活它们显著提高了生存率，表明它们可能是一个治疗杠杆。 这两种亚型与神经系统其余部分的连接也不同。Npy+神经元接收来自迷走神经的直接输入，迷走神经是来自大脑的主要副交感神经高速公路。Ddah1+神经元则连接到交感神经链，接收来自星状神经节（战斗或逃跑的中继站）的输入。在解剖学上，Npy+神经元向心房和心室发送广泛的投射，而Ddah1+神经元则靶向更有限的区域集合，特别是与房室结和肺动脉有密集连接。它们的连接方式表明，Npy+神经元是心脏的通用调节器，而Ddah1+神经元更像是局部中间神经元，在ICNS内部处理信息。 第二个重要器官的第二个大脑 这一发现将心脏与肠道并列，成为拥有自己半自主神经网络的器官。通常被称为”第二大脑”的肠神经系统包含数亿个独立于意识控制管理消化的神经元。ICNS要小得多，但原理似乎是相似的：局部神经回路处理那些如果通过中枢神经系统路由会太慢或太粗糙的专业化任务。 两者之间存在重要差异。肠神经系统包含丰富的神经元类型多样性，具有感觉、运动和中间神经元角色。ICNS更为有限，缺乏谷氨酸或GABA信号传导，也没有直接感觉转导的证据。它不是完整的第二大脑。但它显然不仅仅是一个中继器。 这些发现开辟了几个新问题。最直接的是，相同的两种亚型是否存在于人类心脏中。分子标志物Npy和Ddah1在哺乳动物中是保守的，但直接确认需要获取人类心脏组织，而以单细胞分析所需的保存质量获取这种组织是困难的。第二个问题是Ddah1+神经元在压力下究竟如何保护心脏。当前研究确认了它们确实保护，但未明确精确的电学或化学机制。 如果这些发现能够转化，其临床意义是重大的。压力诱发的心脏事件，包括情绪或身体紧张期间的猝死，仍然难以理解且难以预防。当前治疗通过影响整个神经系统的药物靶向广泛的自主神经通路，带来显著的副作用。一种选择性增强Ddah1+神经元活性、或替代心力衰竭后受损Npy+神经元功能的治疗方法，可以提供当前疗法无法比拟的精准方法。 目前，心脏的小大脑已经揭示了其基本操作手册。它有两个专业团队，每个处理不同类型的危机。一个日复一日地保持引擎平稳运转。另一个则在平稳运转不够用的时刻站岗守卫。 婷 翻译 参考文献 Xu, Q.J., Applegate, M.C., Hsu, I.-U.Y., et al. (2026). The intrinsic cardiac nervous system is essential for cardiac function and survival. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2026.06.040 Yale School of […]

一种针对宋内志贺菌（Shigella sonnei）的口服疫苗候选物，在一组被人为感染的美国成人中预防了89%的志贺菌病发病。这一结果来自6月30日发表于《柳叶刀·传染病》的2期临床试验。这是迄今减毒活志贺菌疫苗所报告的最强保护效力信号——而这一领域历经一个多世纪的尝试，至今没有任何获批产品。 不过，支撑这一数字的试验并未按原设计推进。研究期间出现的安全性问题，迫使研究者在试验中途将疫苗剂量减半、终止一个试验组，并收紧入组标准。公布的保护效力合并了两种不同剂量——而疫苗组出现的全部发病病例，都发生在被弃用的那个剂量组。 试验结果 该疫苗代号WRSs2，是一株缺失 senA、senB 和 virG(icsA) 基因的减毒活 S. sonnei，经口服给药。2022年10月至2024年1月期间，埃默里大学与辛辛那提儿童医院医疗中心共入组108名健康成人，年龄18至49岁，且对 S. sonnei 的既存免疫水平较低。 其中73人进入攻毒阶段：末次接种后28天入住病房，口服约1,500个活的 S. sonnei，5天后接受环丙沙星治疗。 在接种两剂疫苗的34人中，3人发病，由设盲的终点评审委员会裁定。安慰剂组26人中有21人发病，罹患率为81%。据此计算的疫苗保护效力为89%，95%置信区间为71至96。 重症的减少幅度更大：疫苗组34人中1例，安慰剂组26人中18例，保护效力为96%（95%置信区间78–99）。但该分析为事后分析，且采用程序化而非委员会裁定的病例定义，因此权重低于主要结果。 作为参照：早期结合疫苗 S. sonnei-rEPA 在年轻成人现场试验中达到74%的保护效力，但对最低年龄组儿童无保护作用；以色列的一项结合疫苗总体为28%；此前的减毒活疫苗候选WRSs1在泰国攻毒模型中为40%。针对 S. flexneri 2a 的生物偶联疫苗Flexyn2a，在美国攻毒研究中约为30%。 减量是安全性应对，而非设计选择 试验最初设三组：10⁶ CFU（菌落形成单位）两剂组、10⁶ CFU 单剂组、安慰剂组。在69名受试者完成给药后，因有受试者出现3级胃肠道不良反应，独立数据与安全监察委员会（DSMB）被紧急召集。整个试验期间，108名入组者中有6人出现接种后3级不良事件，共触发两次独立的安全性审查。 第一次审查在2023年3月，起因是两名受试者出现重度恶心与腹泻——两人均为肥胖，且均在服用减重药物。方案随之修订：剂量减半至5×10⁵ CFU，单剂组停止入组，随机化比例改为2:1，BMI高于40或正在服用减重药物者被排除在外。 2024年1月的第二次暂停，源于另外4例3级事件，其中2例与并发的新冠或诺如病毒感染有关。此次未再作方案调整。试验中未出现与疫苗相关的严重不良事件，也无死亡病例，所有受影响者均耐受了第二剂接种。 这对保护效力结果的影响不容忽视。主要比较合并了两个剂量水平，但分层数据差异显著：3例突破性发病全部出现在接受两剂10⁶ CFU的16人中；接受减量后5×10⁵ CFU的18人中无一发病；接受单剂10⁶ CFU的13人中同样无一发病。这些分组数据属探索性质，检验效能不足，不能作为任何正式结论的依据。但它们正是作者建议后续开发采用低剂量的原因。 本刊认为，这些数据也使合并得出的89%成为一个比表面看来更脆弱的试验概括。该数字把”16人中3例失败”的剂量与”18人中0例”的剂量做了平均，而样本量远不足以判断这一差异是真实存在还是随机波动。要么两种剂量表现确有不同——那么合并数值描述的是一种无人计划采用的方案；要么并无不同——那么将两者分开的那次安全性修订，才是本试验中更具决定意义的事件。论文对上述事实作了清晰报告，但并未得出这一结论。该结论属于本刊。 免疫学数据还提供了一个细节：抗体滴度在首剂后约两周达峰，第二剂后未再上升。作者据此认为，在该模型中第二剂并未带来明确获益。 志贺菌为何是难攻的靶点 志贺菌病通过被粪便污染的食物、水和物体表面传播，也可经性接触传播，表现为炎症性腹泻、发热和腹部绞痛。其疾病负担集中于中低收入国家，1至5岁儿童占据了大部分病例与死亡。 菌种分布进一步增加了部署难度。WRSs2所针对的 S. sonnei 在高收入国家占主导；而在死亡率最高的地区，占主导的是 S. flexneri。作者指出，若要用于全球，需要一种同时覆盖 S. sonnei 与 S. flexneri 2a、3a、6 […]

2026年6月23日，新视野号（New Horizons）从其最长的一次休眠中苏醒，当时该航天器距离地球约95亿公里（59亿英里），即64天文单位，是日地距离的64倍。在321天的休眠期间，所有状态报告均为绿色。探测器状况良好，电力水平充足，仪器完好无损。约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的任务操作人员确认所有系统均正常运转。 这个故事通常被讲述为一项生存壮举：一艘2006年发射的航天器，经过二十年后仍在工作，仍在从太阳仅为一颗最亮恒星的区域传回数据。但更有趣的故事是，新视野号能够测量其著名的前辈，旅行者号探测器，无法测量的东西。这艘为探索冥王星而设计的航天器，已意外成为太阳系边缘的太阳物理学观测站，携带着有史以来被送往研究太阳影响与星际空间之间边界的最灵敏仪器。 为不同任务建造的仪器 1977年发射的旅行者号探测器携带的是不同时代的仪器，等离子体波探测器、磁力计和粒子探测器，这些在当时都是最先进的技术。旅行者1号于2012年在121.6天文单位处穿越日球层顶，旅行者2号于2018年在119天文单位处紧随其后。它们传回的数据改变了我们对日球层形状和动力学的理解。但这些仪器的设计初衷并非以日球层顶科学为主要目标；在旅行者号发射时，人们甚至不知道这一边界存在于可测量的距离上。 新视野号的建造目的则完全不同：近距离拍摄冥王星和柯伊伯带。该任务的科学有效载荷包括太阳风在冥王星（SWAP）仪器（一种测量等离子体密度和速度的环形静电分析仪）、冥王星高能粒子光谱科学调查（PEPSSI）（探测来自太阳风和宇宙射线的高能粒子），以及威尼斯·伯尼学生尘埃计数器（SDC）（记录微流星体撞击）。这三台仪器的灵敏度远高于旅行者号时代的同类设备，并且自发射以来一直在持续收集数据，即使在休眠期间也不例外。 旅行者号错过的仪器所见 在6月结束的321天休眠期间，新视野号不间断地存储了来自所有三台仪器的数据。航天器的机载自主逻辑已更新，以考虑老化的放射性同位素热电发电机较低的功率输出和更长的信号传输时间，从而无需地面干预即可管理数据收集。 SWAP仪器以跨越数个数量级的动态范围测量太阳风等离子体的密度和温度。在64天文单位处，太阳风变得稀薄且湍急，与从星际空间流入的中性氢相互作用。旅行者号的等离子体仪器在这一区域只能提供粗略测量；而SWAP能够解析太阳风从超音速流向亚音速流转变的精细结构，即旅行者号穿越但无法详细描述的终止激波。 与此同时，PEPSSI测量在终止激波及其以外加速的高能粒子。这些粒子是太阳风群体中能量最高的成员，携带着有关加速过程的信息。SWAP和PEPSSI数据的结合使科学家能够以旅行者号无法实现的分辨率重建外日球层的等离子体物理过程。 由科罗拉多大学博尔德分校的学生设计和建造的尘埃计数器提供了柯伊伯带尘埃粒子的普查数据，这些尘埃是冰体之间碰撞产生的碎片。在64天文单位处，尘埃密度是柯伊伯带碰撞活动为数不多的直接测量指标之一，而新视野号积累的20年数据集是外太阳系尘埃的最长连续记录。 即将进行的观测 在苏醒后约三周内，爱丽丝紫外光谱仪将开始绘制外日球层中的氢气分布图。日球层顶并非一个简单的气泡，而是一个复杂边界：太阳风的磁场在此处缠绕着局部星际介质，而穿越这一边界的中性氢原子会发出微弱的紫外辐射。爱丽丝能够探测到这种辐射，并以以往任何仪器都未曾达到的分辨率绘制边界区域的结构。 日球层顶本身预计约在120天文单位处，几乎是新视野号当前距离的两倍。以该航天器每年约3天文单位的速度，大约还需要18年才能到达该边界。探测器的放射性同位素电源预计可支持运行至2030年代末或2040年代初，这意味着它有可能穿越终止激波，甚至到达日球层顶。 在此之前，新视野号将继续收集其他航天器无法提供的数据。旅行者1号和2号仍在从星际空间传回数据，但它们已经越过了边界。新视野号仍处于日球层内部，正在以性能高出一个数量级的仪器对旅行者号数十年前穿越过的区域进行采样。 一艘航天器的第三次任务 新视野号已经完成了三项不同的任务：2007年的木星飞越、2015年冥王星系统的首次勘测、以及2019年首次近距离接触柯伊伯带天体（阿罗科斯）。其当前的任务，日球层科学，是第四项。该航天器穿越外太阳系的路径在太空探索史上无与伦比：它是唯一一艘将采样柯伊伯带、穿越终止激波、并可能携带21世纪仪器进入星际空间的探测器。 每次传输现在需要大约8小时52分钟才能到达马德里的深空网络天线。随着航天器不断远离，延迟时间也在增加。但每秒数百比特的数据携带着关于一个我们才刚刚开始了解、且其他航天器均不具备探索能力的区域的信息。 来源： NASA科学任务理事会，新视野号任务更新（2026年7月7日）。https://science.nasa.gov/missions/new-horizons/nasas-new-horizons-spacecraft-wakes-from-hibernation-in-good-health/ 婷 翻译

当果蝇锁定发酵水果的气味时，它并非简单地逆风追着鼻子走。发表在《自然》杂志上的新研究揭示，果蝇采用一种复杂的双状态导航策略，追踪气味羽流的边缘而非其中心，并在每次退出后利用方向记忆引导返回。 这一发现挑战了长期以来的假设，即矢量导航（存储和回忆目标方向的能力）需要比昆虫拥有的更大的大脑。果蝇总共只有约20万个神经元，而人类大脑有860亿个。然而，其中央复合体（仅几百微米宽的结构）却实现了研究人员此前认为哺乳动物和鸟类才拥有的计算策略。 边缘追踪，而非中心追踪 由霍华德·休斯医学研究所贾内利亚研究园区和加州理工学院的研究人员领导的团队，为在气浮球上行走的头部固定果蝇开发了一套闭环虚拟现实系统。一个喷嘴将风向与果蝇的朝向联动起来，苹果醋气味则根据果蝇在虚拟走廊中的虚拟位置注入气流。 结果出乎意料。果蝇一旦找到气味羽流后并不会停留在其内部。相反，它们平均在内部停留4.9秒后反复退出，然后执行定向且高效的返回，回到羽流边界。整体轨迹并非漫无目的的游荡，而是”离开”和”返回”两种状态之间的系统性交替，果蝇追踪着一条50毫米宽气味走廊的单一边缘。 大多数逆风进展发生在短暂的内部停留期间。当果蝇失去气味时，它不会随机游荡，而是沿着与羽流边缘方向相对应的矢量返回。研究人员通过分析进入角和退出角量化了这一点：进入和离开45度羽流的果蝇表现出非随机的角度分布，返回轨迹往往垂直于边缘。 方向记忆，而非位置记忆 为了测试果蝇存储的是位置记忆（羽流在哪里）还是方向记忆（沿哪个方向返回），研究人员进行了两项关键实验。第一项实验中，果蝇追踪45度羽流10分钟，然后气味源被完全关闭。果蝇继续朝着此前返回所用的相同方向前进，朝着羽流曾经所在的位置，尽管它已经不复存在。第二项实验中，每次果蝇退出时羽流横向移动20毫米。果蝇在下次返回时调整了轨迹，证实它们使用的是方向线索而非位置线索。 方向记忆更新迅速。单次操作性训练（仅当果蝇朝向特定返回方向时才释放气味）显著改善了对相反方向羽流的追踪。与数据最匹配的行为模型是一个双状态切换系统：每次穿越边界时，果蝇将记忆矢量更新为其先前记忆与当前朝向方向的加权组合。 神经硬件 在果蝇的中央复合体（一组作为导航枢纽的中线结构）内，研究人员识别出负责该策略各组成部分的特定神经元。椭球体中的EPG神经元维持着果蝇相对于风向的稳定朝向表征。当通过光遗传学抑制将其沉默时，果蝇失去定向返回能力，转而漫无目的地逆风游荡。 扇形体中的FC2神经元编码目标方向，即返回羽流边界的矢量。这些神经元在返回轨迹期间特异性激活，其活动模式在每次转向边界之前偏离EPG朝向信号。沉默FC2神经元产生的导航缺陷与沉默EPG神经元相同。 提出的回路模型涉及气味响应性切线神经元（携带关于羽流的感官信息）和柱状神经元（编码方向记忆）之间的可塑性突触。每次果蝇穿越羽流边界时，进入角记忆在这些突触处被存储和更新。 这对昆虫智能意味着什么 这一发现进一步印证了昆虫大脑并非简单反射系统的日益增长的认知。中央复合体已知能够编码朝向方向并支持导航蚂蚁和蜜蜂的路径整合，现在似乎还能支持嗅觉搜索的矢量目标记忆。相同的保守神经工具包（朝向方向、目标方向和状态切换）在不同昆虫物种中服务于不同的导航任务。 研究人员指出，在自然环境中，该策略对靠近源头、存在锐利边界的连贯气味羽流效果最佳。在由不连续细丝组成的下风湍流羽流中，边界信息可靠性较低，记忆优势减弱。果蝇很可能根据所遇到羽流的结构，在反射性趋风性（响应风向逆风移动）和基于矢量的边缘追踪之间切换。 对于机器人学和人工嗅觉领域，该策略提供了一个计算高效的模板。具有方向记忆的双状态系统无需浓度梯度图即可定位化学源，而在湍流环境中浓度梯度图往往不可用。果蝇对羽流追踪问题的解决方案并非如预期般简单，而是更加优雅。 参考文献: Siliciano, A.F., Minni, S., Morton, C. et al. Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10827-7 婷 翻译