科学

加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究人员制造了一面刻意歪曲反射图像的镜子。这面“说谎的镜子”是一种经过工程设计的表面，能将反射的任意图像转化为另一种看似无害的图案，从而隐藏原始信息。它不使用任何电子元件、计算机或活动部件。相关研究发表在《自然·通讯》上。 该装置由加州大学洛杉矶分校艾多根·奥兹坎（Aydogan Ozcan）团队研制，是一个基于结构化衍射表面的全光学系统，这一概念与该实验室开创的衍射神经网络密切相关。该表面通过计算优化进行训练，可将输入图像转化为看起来平平无奇的输出图案，从而伪装底层数据。 这一成果相当于加密技术的无源模拟版本。观察者从反射图案中看到的只是普通寻常的内容；只有知晓变换方式或持有配套解码器的人才能还原原始图像。由于该系统纯粹依赖光学原理，它以光速运行，不消耗电力，也没有可供攻破的软件。 实验实现采用了一种结构化微镜阵列，其中的微型镜面元件具有精确变化的特性。团队在480、550和600纳米波长下演示了这一效果，覆盖了彩色图像的蓝、绿、红通道，并构建了一个在连续光谱范围内工作的宽带版本，使这种伪装在真实光照条件下依然可靠。 这些变换在随机图像噪声、未知旋转、平移以及输入特征的缩放面前依然有效，这一点对于输入无法控制的现实应用至关重要。 潜在应用包括国防与安全领域，在这些场景中，隐蔽标记和防篡改标签具有重要意义；也包括娱乐领域，可根据观看者不同而改变含义的图像可用于显示技术。作者将这项工作定位为对结构化衍射表面在视觉信息处理方面能力的展示，而非已部署的产品。 这项工作拓展了奥兹坎团队此前开发的衍射神经网络：由微观结构分层构成的表面，经过训练后仅通过光散射即可完成图像分类、目标检测等机器学习任务。说谎的镜子将这一思路从计算转向隐匿：表面不再识别所见内容，而是将反射的图像转化为无法辨认的东西。训练过程是计算性的，但训练完成的表面是一个静态的物理实体，能瞬时发挥功能，除光的传播时间外没有任何能耗和延迟。 该系统存在局限性。每面镜子只针对一种特定的变换进行训练，因此改变功能需要重新设计表面。演示使用的是图像数据；视频或任意输入则需要额外的工程处理。装置一经制造便固定不变，不具备数字系统那样的可重构性；其鲁棒性也仅针对所测试的具体变换得到验证，并未被证明具有普适性。 安全影响是一把双刃剑。从防御角度看，将信息隐藏在普通外观图案中的表面可以保护敏感的视觉数据、为产品添加防伪标记，或打造难以伪造的认证特征，因为这些特征是物理制造而非数字存储的。从攻击角度看，同样的能力可以躲避监控的探查，或在成像系统中植入欺骗性信号。隐匿技术的军民两用属性是该领域固有的，与数字世界中的加密或隐写术并无本质区别。 这项工作表明，计算与光学之间的界限正在继续消融。一块经过训练即可变换、隐藏和解码视觉信息、同时以光速无源运行的表面，无需晶体管就能处理信息。 婷 翻译 Sources: Li, Y., Chen, S., Bai, B. & Ozcan, A. Lying mirror using structured surfaces. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76488-2.

索莫谢拉有93名居民、一家认真经营海鲜饭的餐厅，以及一项马德里大区任何地方都无法比拟的独特之处：8月12日傍晚，其高山草甸上空将陷入黑暗，持续1分29秒，这是超过一个世纪以来西班牙本土首次看到的日全食完整过程。村庄坐落在海拔1440米（4724英尺）处，正处于马德里大区北缘与卡斯蒂利亚-莱昂交界的地方，正为一个有记载以来从未经历过的场面做准备：多达2000名游客将同时到来，徒步前往一个只能经由山路抵达的观测点。 观测点是村子上方平坦草甸中的一座废弃滑翔机飞行员训练机场，一代代飞行员曾在那里与秃鹫和红鸢一同学习驾驭气流。经选定，这里成为马德里大区观赏日食的最佳地点，这让当地议会既欣喜又担忧。大区政府推荐的51个观测市镇名单中，索莫谢拉位列第一。议会为观测点开放了400个官方登记名额，而村旅游主管公开预计，到场人数仍将高达这一数字的五倍，原因很简单：这里是距离欧洲首都最近的日全食观测点。 准备工作堪称天象压力下的小镇后勤课。村委会招募并培训了志愿管理员，一队天文旅游专家在村里小小的文化中心开设课程，内容既涵盖日食安全，包括粗心观测可能造成的永久性眼损伤，也涵盖人群管控：停车安排、与警方和民防部门的联络，以及管理一个只能步行进入的场地。经营Hotel Restaurante El Puerto de Somosierra酒店餐厅26年的约兰达·塞雷索（Yolanda Cerezo）正计划应对平日繁忙日200至300名顾客的十倍客流。她正在申请在观测点设摊的许可，并考虑在平时9名员工的基础上再雇八九人。菜单计划包括在酒店厨房烹制、分批送上山的炖羊肉和海鲜饭，因为不能让游客被困在半山腰却无食可吃。 今年的安全规划格外严峻，因为几周前刚刚发生过变故。7月底，马德里西部山区（Sierra Oeste）发生大规模野火，被大区主席称为该地区历史上最严重的火灾，迫使超过1万人撤离，美国国家航空航天局（NASA）的罗夫莱多-德查韦拉（Robledo de Chavela）深空站也被迫疏散。日食将吸引这个村庄从未接待过的庞大人群，而当地的地貌不久前才刚被火烧过，村委会已与警方和民防部门就火灾、交通等各类风险因素进行了协调。培训课程把眼部安全放在第一位，后勤其次。 更宏观的背景是全国性的日食热潮。西班牙政府已为其所称的“日食三部曲”成立了一个跨部门委员会：2026年8月12日的日全食，2027年8月另一场时间更长、食分更大的日全食（被爱好者称为“世纪日食”），以及2028年1月的日环食。该委员会横跨13个部委，协调卫生、民防、交通与旅游事务。政府的冲击评估预计，日食那一周，受影响各省将新增近45万名游客，额外旅游消费约为3.42亿欧元；巴利阿里群岛计划在日食当日下午对20条主要道路实施交通限制，以防严重拥堵。上一次能从伊比利亚半岛观测到的日全食是在1905年8月30日，距今已有121年，而西班牙将是唯一能完整观测到本次日食的有人居住地区。 对索莫谢拉的居民而言，这场盛事是宇宙与日常的碰撞。志愿者称这是一生一次的事件，也是一个历史性的科学里程碑；村旅游主管惊叹，一个离大都市如此之近的地方，将吸引那些一时兴起、打包好三明治便开车上山的人们。餐厅老板则持务实态度：村子以前也承办过大型一日活动，但从未有过这样的规模；日食当天将是很长的一天，但村子必须善加利用，因为再也不会有第二个这样的日子。在1分29秒里，月影将掠过，气温将下降，日冕将出现在昔日滑翔机翱翔的草甸上空。随后，人群将驱车回家，留下93口人的索莫谢拉，独自面对这段记忆与善后清理。 婷 翻译 Sources: Jones, S. Spanish mountain village braces for astrotourists lured by total solar eclipse. The Guardian, August 8, 2026. NASA eclipse pages; Spanish Ministry of Science; regional government statements.

多年来，制造更好的钙钛矿太阳能电池的竞赛一直围绕吸光层本身展开：调整晶体、拓宽带隙、添加钝化添加剂。一篇新论文表明，决定性的前沿已经转移到一个几乎薄得离谱的部件上：一层铺在钙钛矿与电极之间的分子地毯，厚度约为可见光波长的千分之一。对这样一层分子层的工程改造，将认证效率推高到27%以上，更引人注目的是，它还改变了电池在持续光照下的耐久表现。这项工作发表在《自然·通讯》上，由重庆大学领导的团队完成，合作者来自日本和中国香港。 钙钛矿太阳能电池的结构像三明治：吸光的钙钛矿晶体夹在电子收集层与空穴收集层之间。进步最快的构型称为倒置结构或p-i-n结构，它在底部电极收集空穴，以耐久性和与叠层电池的兼容性著称；叠层电池中，钙钛矿位于硅电池之上。其空穴传输层越来越多地采用自组装单分子层（SAM）制成：这类小分子由三部分组成，包括与金属氧化物表面成键的膦酸锚定基团、连接基团，以及决定能量景观并接触钙钛矿的末端基团。SAM廉价、轻薄且透明，但有一个众所周知的弱点：分子容易聚集，在表面润湿不均，与钙钛矿的相互作用往往较弱，这会在埋底界面，即钙钛矿与传输层相接的边界处造成能量损失。这些损失消耗的是电压，而电压正是现代电池胜负的关键。 该团队以Yi Pan、Lei Liu、Haoxuan Guo和Changqin Lin为共同第一作者，Kuan Sun、Qiang Liao及同事为通讯作者。他们从主力分子2PACz（一种咔唑基SAM）出发，在其末端添加一个3,5-二甲氧基苯基，得到一种他们称之为DMPA的新分子。这一改动幅度虽小，效果却很大。两个甲氧基带有富含电子的氧原子，它们与上方的钙钛矿发生化学键合，并加强对下方氧化镍表面的锚定。计算表明，在所测试的分子中，DMPA的吸附能最强，在氧化物表面为-2.67 eV；分子动力学模拟则显示，它能抑制自身的聚集，堆积更加致密（每平方厘米6.8 x 10^13个分子，而标准层为4.5 x 10^13个），空穴迁移率几乎提高一倍。 电学上的回报是冠军功率转换效率达到27.59%，经中国测试技术研究院独立认证为27.2%，界面处的非辐射复合有所减少（光强斜率从1.66降至1.21 kT/q）。但耐久性数据或许才是更大的看点。按照ISOS-L-2协议，封装电池在65 °C、一个太阳强度的白光LED光照下进行最大功率点跟踪，1600小时后仍保持初始效率的94.5%。标准2PACz对照组保留了66.9%；不含甲氧基的类似物BCPA保留了86.4%。即使是不加封装、储存在氮气中的情况也呈现出同样的规律：DMPA在2000小时后的保留率为95.9%，对照组为72.7%。 与对照组的对比最清楚地表明，赢得稳定性的关键在于界面，而非吸光层。人们长期以来怀疑，基于SAM的器件正是在埋底界面失效，那里分子接触薄弱，使缺陷和应力不断累积。一种能与界面两侧都形成化学键桥接的分子，直接针对这一失效机制。 解读这些数字需要结合背景。认证的27.2%使基于DMPA的电池跻身顶级单结倒置器件之列，这一类别在过去两年中攀升迅速；叠层电池将两种吸光材料叠放，认证效率已超过31%，其中包括本月早些时候报道的一块大面积蒸镀钙钛矿-硅叠层电池。这篇论文的意义在于工具箱，而非标题数字：一条末端基团设计法则（添加能与界面成键的富电子基团），其他研究团队可以将其应用到自己的分子上。 该领域的常见保留意见在这里同样适用，也值得说明。冠军电池是实验室规模，而非组件。稳定性测试在封装条件下于氮气环境中进行，这是一种受控条件，无法复现户外天气；65 °C虽然温暖，但低于某些应用所要求的85 °C汽车级耐久标准。认证来自单一机构。此外，该手稿属于早期访问版本，在最终编辑校对前以未经编辑的形式发表。 尽管如此，这个领域的方向在这项工作中清晰可见：随着吸光层逼近其理论极限，电压正从缝隙中泄漏，即层与层之间的分子缝隙。该团队的答案是让分子与界面两侧“牵手”，这提醒人们，在纳米尺度上，化学才是终极的工程材料。 婷 翻译 来源：Pan, Y., Liu, L., Guo, H. et al. Self-assembled multilayers reduce interfacial energy loss in perovskite solar cells. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76497-1.

大多数飞行器都以其活动部件为特征：螺旋桨、旋翼、扑动机翼。而本周《自然·通讯》所描述的这台机器人一样也没有。它重36.7 mg，推力来自离子风，即高压使电极周围空气电离后产生的带电空气分子流。它没有机械致动器，没有轴承，没有齿轮，推进系统无声且为固态。在有系绳的测试中，它在闭环控制下保持自身姿态悬停了一小时，且剩余推力足以携带传感器。 离子风推进又称电流体动力推力，其原理很简单：高压下的尖端电极使附近的空气分子电离，这些带电分子向第二个电极加速运动，并带动中性空气一同移动。由此产生的气流便是推力。这一现象已为人所知一个世纪，曾驱动过小型固定翼飞机，但将其应用于昆虫尺度的机器人则是另一回事。两大障碍横亘在前：推力太弱，无法托起实用的载荷；以及在这种极轻而柔韧的结构上实现多自由度飞行控制几乎不可能。 由南京邮电大学的李伟领导、成员分布于南京、杭州、武汉和佛蒙特大学的团队解决了这两个问题。关键在于一种受折纸启发的制造方法：用层状金属-聚合物复合材料制成机器人，将其折叠成几乎不占重量却能保持形状的刚性机身。这一设计将结构、电极和传感器的功能分置于各折叠层中，整台机器人可以快速、廉价地组装，成本按作者的说法低到可作一次性使用。 数据体现了控制上的突破。在惯性测量单元向闭环控制器提供数据的条件下，与开环运行相比，机器人俯仰角均方根误差降低了83%，横滚角均方根误差降低了89%。它能维持稳定悬停，在飞行中修正姿态，并可搭载包括高保真图像传感器和用于应变测量的光纤布拉格光栅传感器在内的载荷，同时执行预编程任务。5:1的推重比对如此小的机器人来说异常之高，正是它使搭载载荷成为可能。 这项工作的意义关乎机器人技术的尺度，而非某台单一的机器。一台重量不足一克、没有活动部件、制造成本低到可以丢弃的机器人，是集群部署的候选对象：数十台乃至数百台被投放到倒塌的建筑物、受损的工厂或危险环境中，测绘空间、识别材料并转发信息。作者将这项工作定位为自主微型机器人集群飞行的一种实现途径，潜在应用包括受限空间监视、灾害救援和危险环境勘探。 离子风的物理特性赋予这一设计非同寻常的稳健性。由于没有活动部件，传统意义上的磨损、卡滞或断裂都无从谈起，而且这种推进方式在小尺度下依然有效，此时传统旋翼已变得低效。代价是需要高电压：产生离子风需要kV量级的电压，在本次演示中，电力和控制信号经由系绳传输，一小时悬停也因此得以实现。搭载机载电源的无绳运行仍是前沿。 这些保留意见是原理验证类成果所固有的。一小时悬停是在系绳状态下完成的；闭环演示确立了可控性，但尚非完整的自主导航；从单台受控机器人迈向协同集群，需要解决通信、电力和避障等问题，而这些问题并未在本文中涉及。作者承认，这项工作提出了一种方法，而非一套成品系统。 离子风路线通过彻底取消致动而完全绕开了致动问题；受折纸启发的制造工艺，凭借金属-聚合物复合材料和快速组装，解决了长期将微型机器人困在实验室里的成本与可制造性障碍。作者将这一制造进步视为攻克了集群实用化部署的关键障碍。 尺度限制了这一方法的适用范围。离子风推力在小尺寸下按有利方式缩放，这正是该方法适用于36.7 mg机器人的原因；但随着机器体积增大，物理条件变得不利，这项技术不太可能为常规无人机提供动力。它的用武之地是极小、可抛弃、难以抵达之处，在那里，一台无声、固态、没有活动部件的机器拥有任何螺旋桨驱动设计都无法比拟的优势。 这一里程碑确凿无疑。一台集成传感、高推力、超轻的离子推进机器人实现受控飞行，标志着飞行器朝着与尘埃微粒而非无人机更相似的形态迈出了一步：无声、固态、便宜到丢了也不可惜，小到能进入没有人会派直升机前往的地方。 婷 翻译 来源：Tao, Q., Gu, Y., Wang, X. et al. Controlled flight of high-thrust ultralight ion-propelled microrobot with integrated sensing. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76462-y.

血脑屏障是医学中最有效的安保系统：它把毒素和病原体挡在大脑之外，也几乎把所有药物一并挡在外面。抗体等生物制剂很少能以治疗浓度到达大脑，这一瓶颈令用基因沉默药物治疗脑部疾病的尝试屡屡受挫。研究人员曾尝试用病毒、抗体、聚焦超声和合成纳米颗粒把疗法偷运过屏障，但结果参差不齐。来自南方医科大学和深圳湾实验室的研究团队如今用大脑自身的免疫细胞打造出这种运载工具。该方法将小胶质细胞（大脑的常驻免疫细胞）的膜与携带一段RNA的合成脂质体融合，这段RNA可沉默一种助长炎症的酶。在两种小鼠模型中，这种混合纳米囊泡穿过了屏障，平息了大脑的炎症反应，并恢复了认知功能。该研究发表在《自然·通讯》上。 研究靶向的是一种名字拗口的表观遗传酶：METTL3，它是N6-甲基腺苷（m6A）的核心写入酶，m6A是信使RNA上最丰富的内部修饰。m6A标记由写入酶沉积、由擦除酶去除、由阅读蛋白解读，这一循环动态且可逆。在发炎的小胶质细胞中，METTL3驱动的m6A标记会稳定炎症基因程序。沉默METTL3则产生相反的修复效果：稳定SOCS3（JAK2-STAT3信号通路的天然刹车），推动小胶质细胞从放大炎症的M1状态转向以修复为导向的M2状态。这种方法属于表观遗传编辑，可在不改变DNA序列的情况下改变基因表达。这种可逆性相对基于CRISPR的编辑是一大切实优势，后者会切割DNA，并带有发生意外重排的少量风险。 递送工程是这项研究的核心。研究人员将培养的小胶质细胞极化为抗炎的M2状态，剥离其质膜，加工成直径约150纳米的纳米囊泡。与此同时，他们用针对METTL3的小干扰RNA装载阳离子脂质体。两者经混合、超声处理和挤出融合为单个混合颗粒siMETTL3-hNVs，直径约190纳米。融合之所以重要，是因为纳米囊泡那一半带来了任何合成颗粒都无法模仿的生物智能：它携带小胶质细胞表面蛋白CCR2，这种蛋白会追踪趋化因子CCL2（发炎脑组织像信号弹一样释放的信号）；它还携带细胞因子受体，即IL-6受体、IL-1β受体和TNF-α受体，这些受体充当诱饵，吸收周围的炎症细胞因子。最终得到的颗粒兼具归巢系统、诱饵系统和基因沉默载荷。 递送同时运用了两种策略。CCR2-CCL2趋化作用把纳米囊泡拉向发炎的大脑，小窝介导的转胞吞作用则带它们穿过血脑屏障，这正是某些病毒潜入大脑所用的路径。进入脑内后，颗粒在两个战线同时发力：其受体在细胞外中和细胞因子，siRNA则在细胞内部沉默METTL3。两种效果具有协同作用。体外实验中，40微克这种混合颗粒去除了可测量的TNF-α（42.01 pg）、IL-6（42.62 pg）和IL-1β（198.47 pg），基于膜的清除机制对细胞因子减少的贡献约为单独脂质体载荷的2.8倍。 体内实验结果来自两种雌性小鼠模型。在脂多糖诱导的急性神经炎症模型中，接受治疗的小鼠体重恢复更快，对新物体的识别偏好与健康对照组相当，在莫里斯水迷宫测试中的表现也明显更好，表明空间记忆得到恢复。在辐射诱导的脑损伤模型中（该模型通过对六周龄小鼠进行30 Gy全脑照射建立，模拟全脑放疗患者出现的进行性认知衰退），治疗减轻了体重下降，改善了行为和记忆表现，降低了海马体中GFAP和IBA-1等活化标志物的水平，海马组织中的促炎基因Il1b、Il6和Tnf也受到抑制。作者报告，两种模型均显示出良好的安全性。 论文讨论部分明确指出了局限性。两种模型都属于急性或损伤驱动型，该平台在阿尔茨海默病或帕金森病等慢性神经退行性疾病中的效用仍有待检验。纳米药物药代动力学存在物种差异，小鼠结果可能无法直接转化。给药方案、长期安全性和可规模化生产都仍需完善。三位作者持有该仿生递送系统的专利申请，论文中已披露这一事实。此外，该手稿为早期访问版本，在最终编辑校对完成前发布。 这一方法在概念上的巧妙之处在于，它把炎症当作一个可以用生物学答案解决的递送问题。发炎的大脑本就会通过释放CCL2召集免疫细胞，纳米囊泡只是用免疫系统自己的语言回应了召唤，并捎带上自己的信息。如果这一策略能经受住转化研究的考验，神经生物学家将获得一个平台，可对脑部炎症进行可逆、可靶向的表观遗传重编程，而且所用材料是人体本来就有的。 婷 翻译 Sources: Xu, L., Pan, Y., Li, G. et al. Targeting m6A writer METTL3 with engineered nanovesicles reduces neuroinflammation in vitro and in vivo. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75862-4.

数十年来，电刺激大脑深部结构的唯一办法是钻开头骨、植入电极。得克萨斯大学奥斯汀分校研发的一款新装置做法几乎与此相反：贴在皮肤上的柔性贴片将聚焦超声送入大脑 7 cm（2.8 英寸）深处，足以到达丘脑底核，并在 28 人参与的试验中切实改变了睡眠。进入快速眼动睡眠（REM）的时间缩短了 43 分钟，快速眼动时长增加了约 16 分钟，其他睡眠阶段没有变化。 这款名为 NEUSLeeP 的装置，全称为非侵入式电生理记录与超声神经调控睡眠贴片，将两项技术集于一件可穿戴设备。其同心圆环超声换能器阵列有 8 个通道，厚度略超过 3 mm（0.12 英寸），通过调整每个圆环的相位，可在深度方向上操控聚焦波束。阵列周围是柔软的凝胶电极，包括 4 个脑电图（EEG）通道以及眼动和肌肉通道，在刺激进行的同时记录睡眠阶段。整个组件重约 103 g（3.6 盎司），借助生物黏附弹性体贴附在皮肤上。 试验瞄准丘脑底核（STN），这一结构在成人脑中位于头皮下方约 72 mm（2.8 英寸）处，最为人熟知的身份是帕金森病深部脑刺激的靶点。这一选择是有意为之：STN 位置很深，正好构成一项严格的检验，看非侵入式超声能否抵达此前只有植入电极才能触及的结构。刺激采用 100 Hz 脉冲，这一频率在早前的先导研究中表现出抑制效应，与临床 STN 深部脑刺激对睡眠的影响一致。 最亮眼的结果来自受试者自身的前后对比：快速眼动潜伏期从平均 177 分钟降至 135 分钟，降幅达 24%；快速眼动占总睡眠的比例从 16.3% 升至 20.9%。这项试验并非检验超声能否治愈失眠，而是证明透过完整的头骨对深部结构进行靶向神经调控，可以改变一种界定明确的生理状态。作者指出，快速眼动占总体睡眠的比例增加了约 4.6 个百分点，超过早前研究中侵入式 STN 刺激所达到的效果，对于一款只接触皮肤的装置来说，这一点颇为引人注目。 工程设计与生理效果同样值得关注。这款生物黏附剂由硅酮弹性体和一种名为 PEIE 的聚合物复合而成，其皮肤黏附力约为基底材料本身的 20 倍，同时还充当声学耦合剂，让超声以极小损耗通过。在睡眠分期所关注的频段内，凝胶电极的阻抗约为商用脑电图电极的一半。在一项独立的验证中，这款贴片仅用 6 个电极进行睡眠分期，与标准的 32 通道临床电极帽相比，Cohen […]

几十年来，免疫蛋白补体C3一直被视为血液中的哨兵，是率先标记病原体以供清除的第一响应者。名古屋大学的一个团队如今证明，它在癌症治疗中最具决定性的作用可能完全发生在局部。决定检查点免疫治疗是否奏效的C3，并非由肝脏产生、在血液中循环的C3，而是肿瘤内部成纤维细胞制造的C3。这一区别极为鲜明：在小鼠中，消除89%的循环C3没有带来任何变化，而一种几乎未影响血液C3水平的基因缺失，却摧毁了治疗的效果。该研究由Yuki Miyai领导，Atsushi Enomoto担任通讯作者，于7月15日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上，其基础是2025年5月发布的一份预印本。 C3的出现早于循环系统：海绵和水母这类完全没有血液的动物也携带这一基因。它是三条补体通路的汇聚点；在哺乳动物体内，约90%的C3由肝细胞产生，以约每分升血浆100毫克的浓度循环。研究人员曾认为血液中的C3就是这种分子的舞台。组织自身制造的C3一直为人所知，但其功能却不清楚。这项新研究认为，由组织局部制造的C3一直在悄然运行着一套完全不同的程序。 小鼠实验清晰地确立了这种分离。团队使用接受抗PD-1抗体治疗的MC-38结肠肿瘤，比较了三种基因情境。肝细胞无法产生C3的小鼠，循环C3减少了89%，但对免疫治疗的反应与对照组完全一致（交互作用P = 0.762）。癌相关成纤维细胞无法产生C3的小鼠，这一缺失仅使循环C3降低约9%，却几乎丧失了大部分治疗反应（P < 0.0001），完全缓解的比值比为0.219，且生存期更短。在肿瘤旁注射C3转化酶抑制剂AMY-101，重现了同样的失败（P = 0.0093），证实治疗所需要的是局部补体激活，而非全身性的补体激活。 这一机制在肿瘤的免疫环境中运转。成纤维细胞制造的C3被裂解为名为iC3b的片段，与髓系细胞表面的补体受体3（CD11b/CD18整合素）结合。这种结合会触发依赖Syk的信号传导，阻止单核细胞黏附和迁移。进入肿瘤的单核细胞减少，分化成的免疫抑制性M2样巨噬细胞也随之减少，而正是这类细胞为肿瘤遮挡T细胞。一旦移除成纤维细胞产生的C3，大门便会敞开：对基因敲除小鼠肿瘤的单细胞分析显示，M2巨噬细胞与耗竭T细胞增多，治疗耐药随之出现。 人类数据指向同样的方向。在名古屋大学医院接受检查点抑制剂治疗的136名非小细胞肺癌患者中，应答者与非应答者的血清C3水平没有统计学差异。但在35份肿瘤标本中，基质（癌细胞周围的支撑组织）内C3的含量与M2巨噬细胞浸润呈负相关（Spearman r = -0.610，P = 0.0001）。肿瘤富含产生C3的成纤维细胞的患者，应答率远高于低C3组，据该校公告前者约半数应答、后者无一应答，且无进展生存期和总生存期均更长。一个收录接受免疫治疗患者的公开数据库也证实了这一生存关联（风险比0.75）。 这一发现在治疗上的含义是，阻断髓系细胞浸润可以挽救耐药肿瘤：在患有天然耐药肿瘤的小鼠中，用抗体清除CD11b阳性髓系细胞，或用部分激动剂ADH-503治疗，均恢复了对抗PD-1的敏感性并延长了生存期。但作者本人也发出了警示：ADH-503在针对已形成的晚期肿瘤患者的临床试验（NCT04060342）中宣告失败。时机或许就是一切；在肿瘤内部提升局部C3，而非在全身范围内追踪髓系细胞，或许才更忠实地再现了生物学的本来机制。 这一发现仍有若干局限。人类队列来自单一中心；生物标志物的划分标准（产生C3的成纤维细胞阳性阈值为20%）在能够指导治疗决策之前，还需在各癌种间实现标准化。《自然·通讯》上的版本为早期访问手稿，完整的分析最初以预印本形式发布。此外，小鼠遗传学证据具有因果性，而人类数据中的关联无论多么一致，仍属于相关性。 这项研究的价值在于提供了一种解读古老分子的新方式。C3在血液出现之前就已进化出来，这表明它最初的工作就是局部的，就地完成，一个组织接一个组织地进行。而在肿瘤中，这一古老的局部功能恰恰是决定检查点药物是否起效的开关。医生们使用了数十年的C3血液检测，测的其实是错误的那一部分。研究团队表示，下一步是弄清如何在肿瘤内部提高C3水平，以及何时着手。 婷 翻译 来源：Miyai, Y. et al. Local, but not circulating, complement C3 shapes immune checkpoint blockade efficacy by controlling myeloid cell infiltration. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75542-3. Preprint: bioRxiv 10.1101/2025.05.12.653608. Nagoya University press […]

基因组是一串核苷酸，而能够生成散文的那类人工智能，原则上也能生成基因组。斯坦福大学和Arc研究所的研究人员如今正是这样做的。他们利用基因组语言模型，即像聊天机器人以文字为训练对象那样以数十亿个核苷酸为训练材料的AI系统，从零编写完整的噬菌体基因组，合成了近300个基因组，并发现其中16个能产生可工作的病毒。研究结果发表于《科学》（Science）杂志，同期配发的一篇观点文章警告说，引导这一能力安全发展所需的治理机制尚不存在。 噬菌体是感染细菌的病毒，是检验基因组设计的便捷试验场。研究团队选择phi-X174作为模板，这是一种感染大肠杆菌（E. coli）的微小噬菌体，仅有5386个核苷酸和11个基因。它是弗雷德·桑格（Fred Sanger）团队于1977年测定的第一个基因组，也是克雷格·文特尔（Craig Venter）团队于2003年化学合成的第一个基因组。它的体积足够小，使经过病毒基因组训练的人工智能有现实的机会写出真正可用的新版本。 项目所用的人工智能系统是Evo 1和Evo 2，这是斯坦福大学布莱恩·希（Brian Hie）团队与Arc研究所开发的基因组语言模型。Evo 2拥有400亿个参数，以约9.3万亿个核苷酸为训练数据，是迄今公开发布的最大基因组模型。在本项目中，研究人员先用微病毒科（Microviridae）家族的14466条序列对模型进行微调，phi-X174即属于该家族，然后提示模型一次性从左到右生成完整基因组，像语言模型写出一句话那样写出整条序列，而不是拼接现有基因的片段。 整个流程包括筛选数千个候选基因组，根据预测特征选出约300个进行化学合成，并在实验室逐一测试。约5%的成功率绝对值虽低，但作为概念验证意义重大：16个合成基因组产生了能够感染并杀死大肠杆菌的功能性噬菌体。在生长竞争中，几个AI生成的噬菌体表现优于天然亲本菌株；由这16种噬菌体组成的混合制剂迅速制服了已对天然病毒产生抗性的大肠杆菌菌株，而单独的天然噬菌体做不到这一点。其中一个被命名为Evo-phi-36的生成噬菌体，纳入了来自进化关系遥远的噬菌体的DNA包装蛋白，这种组合在自然界中并不存在。 生物安全层面的考量，正是这篇论文配发了一篇措辞异常尖锐的评论文章的原因。约翰斯·霍普金斯大学健康安全中心（Johns Hopkins Center for Health Security）的汤姆·英格斯比（Tom Inglesby）和莫里茨·汉克（Moritz Hanke）在《科学》上撰文指出，用生成式AI编写病毒基因组的能力已经存在，而引导这种能力的治理机制却不存在。他们指出，AI设计的基因组可能编码现有对策无法遏制的病原体，而研究人员将感染人类、植物和动物的病毒排除在训练数据之外的决定，可以通过用病原体数据微调模型来部分绕过。他们呼吁以法律形式强制要求对合成DNA订单进行筛查，而不是依赖自愿性保障措施。 研究团队自身也指出了风险。作者们刻意将人类和动物病毒排除在训练之外，敦促他人咨询生物安全与安保专业人士，并强调这项工作是在生物安全监督下进行的。独立专家对威胁的严重程度看法不一。帝国理工学院（Imperial College）的汤姆·埃利斯（Tom Ellis）称这项研究令人印象深刻，但指出phi-X174是最小、最容易合成的基因组，并认为与对现有病原体进行功能获得性改造相比，AI完整设计危险基因组的威胁被夸大了。其他人则指出，约5%的成功率，以及天然进化打磨了半数功能性噬菌体这一事实，说明模型仍在生成大量无功能的序列，而这种缓冲可能随着模型的改进而消失。 这项工作的预印本于2025年9月发布，本次发表的是经同行评审的版本，并附有治理分析。这一区别很重要：序列由模型写出，但训练数据由人类选择，筛选条件由人类设计，合成哪些基因组由人类决定，测试也由人类完成。真正的创新在于，写作本身，也就是完整功能性基因组的生成，已经转移到了机器手中。 近期的前景是医学性的：杀死耐药细菌的噬菌体、运送基因的工程病毒、按需定制的生物工具。风险则是自合成生物学诞生以来一直伴随其左右的那些风险，如今又因让基因组设计变得廉价而普及的模型而加速显现。观点文章的作者表示，这项技术已经到来，问题在于，规则能否在这一能力扩散之前制定出来。 婷 翻译 来源：King, S.H., Driscoll, C.L., Li, D.B. et al. Generative design of bacteriophages with genome language models. Science 393, eaec2657 (2026). DOI: 10.1126/science.aec2657. Inglesby, T.V. & Hanke, M.S. AI-designed viral […]

长期以来，量子技术界一直认为，纠缠这种支撑量子计算和安全通信的粒子间联系离不开激光。激光是相干的：其光波步调一致、颜色单一，这种有序性在过去看来是让非线性晶体把光子分裂成纠缠光子对的必要条件。如今，渥太华大学与马克斯·普朗克光科学研究所的一个团队以最直接的方式打破了这一假设：他们将一台太阳能聚光器对准天空，在户外用普通的太阳光生成了纠缠光子。 这项发表在期刊《Optica》上的实验，为罗伯特·博伊德（Robert Boyd）团队内部持续了十年的争论画上了句号：相干性其实并非必要条件。即使光在其他属性（如颜色和方向）上完全无序，纠缠仍可以寄居于光的某一属性，即偏振之中。该团队先用发光二极管（LED）证明了这一点，LED 是非相干光源，却能产生偏振纠缠光子。太阳光是更难的一关：它向四面八方发散，包含彩虹般的各种颜色，而该领域一些最知名的研究者甚至怀疑，太阳光驱动的非线性过程能否产生任何光子，更不用说纠缠光子了。 这套装置堪称一次”汇聚混乱”的练习。一块大小约相当于家用窗户的菲涅尔透镜收集直射阳光；由马克斯·普朗克研究所哈尼赫·法塔希（Hanieh Fattahi）团队制造的锥形玻璃聚光器，把光线导入一根粗细约如人发的光纤。汇聚后的太阳光在空间和时间上仍然高度不相干，经过偏振处理后进入一块周期性极化磷酸钛氧钾晶体，在那里，自发参量下转换把一个个泵浦光子分裂成在偏振上相互纠缠的光子对。 实验结果达到了真正量子纠缠的标准。量子态层析重建出的双光子态，共轭度（concurrence）为 0.905±0.053（该标度下 1 代表最大纠缠），相对理想贝尔态的保真度为 0.939。测得的 CHSH 贝尔参数为 2.54，超出经典极限值 2 约 2.5 个标准差，排除了任何局域隐变量解释。按泵浦功率归一化后的光子对产生速率与激光泵浦光源相当。 这项成果的意义一部分在于实用，一部分在于观念。激光器消耗数瓦电力，却只输出毫瓦级的光功率，量子系统的低温与真空基础设施还会带来更多能耗；信息与通信技术行业目前已占全球温室气体排放的几个百分点。除晶体的温度控制外，太阳光泵浦光源是第一种无需输入电能即可运行的纠缠光子源。研究者把目光投向卫星：卫星沐浴在未经滤除的太阳光中，目前为量子密钥分发搭载着激光器，改用太阳能光源可以省去大量配套硬件。同样的逻辑也适用于在不增加能源负担的前提下扩展量子计算的规模。 观念层面的意义更为微妙，也可以说更为重要。实验表明，光源在一个自由度上的相干性并不会限制其在另一个自由度上所能实现的纠缠。团队的设计使颜色和传播方向的差异不会影响光子的偏振；理论预测，如果纠缠只存在于偏振之中，那么起作用的便是泵浦光在振荡方向上的有序性，而非其方向或颜色。实验用自然光证实了这一预测。 这些局限是如实坦言的。实验在户外进行，天气和一天中的时段都会影响耦合功率；团队测到了泵浦功率的昼夜变化，在相关带宽内送入晶体的 100 至 200 nW，只是激光器所能提供功率的很小一部分。探测到的光子对速率并不高，约为每秒每毫瓦（mW）泵浦功率 1600 对，太阳光利用效率还受到晶体狭窄的相位匹配带宽制约。要把原理验证变成可部署的装置，还需要工程上的努力：提高光源亮度、拓宽相位匹配带宽。 与激光泵浦光源的比较需要更细致的辨析。按泵浦光谱带宽归一化后，太阳光驱动的光子对产生速率与基于激光的自发参量下转换（SPDC）相当；区别在于，激光把功率集中到一条狭窄的谱线上，而太阳光把能量铺展在宽光谱上，因此太阳光的绝对光子对速率要低得多。该团队的成就并不在于太阳光胜过激光，而在于它居然能够工作，并且纠缠质量这一对量子信息至关重要的属性与激光光源相当。在太空这样电力充沛且免费的场景中，这种取舍便有了吸引力：卫星的太阳能电池板早已存在，一台聚光器加一块晶体就能取代激光器及其配套电子设备。 这一成果还有一条历史脉络。同一个团队顶着整个领域的怀疑，花费多年论证非相干光也能产生纠缠：先是在理论上，然后用 LED，现在用太阳光。每一步都让演示从实验室走向现实世界；这套带有菲涅尔透镜和太阳跟踪器的户外装置，是一种真正不同类型的量子实验：它取决于天气。实验结果还厘清了相干性与纠缠之间的基本关系，表明两者在不同自由度上是解耦的，而此前的理论并未充分认识到这一点。 尽管如此，这项演示还是合上了量子光学的一章，而大多数研究者原本以为，这一章在翻开之前就已经合上了。团队当年遭遇的怀疑，连一些知名学者都质疑能否从太阳光驱动的下转换中探测到光子，反而让这项成果更显锋芒：纠缠的物理并不需要实验室里最昂贵的设备，阳光就足以让它运转。 婷 翻译 来源：Li, C., Brar, J., Küblböck, M., Upham, J., Fattahi, H. & Boyd, R.W. Generating quantum entanglement from sunlight. Optica 13, 1508 (2026). […]

都柏林圣三一学院发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上的一项研究显示，巨噬细胞可在接触过程中直接将脂质递给自然杀伤细胞，而转移过去的脂肪会抑制杀伤细胞产生干扰素-γ。该研究识别出一条代谢回路：一种免疫细胞无需细胞因子信号即可抑制另一种免疫细胞。 自然杀伤细胞是固有免疫的快速反应部队，能在遭遇受感染或恶性细胞后数小时内将其杀死。它们的活性与自身代谢紧密相关，但人们对邻近免疫细胞如何塑造这种代谢状态知之甚少。由戴维·芬利（David Finlay）领导的都柏林研究团队发现，经脂多糖（一种模拟感染的细菌分子）刺激的巨噬细胞会在自然杀伤细胞内部诱导脂质蓄积。其表现是脂滴（细胞的脂肪储备）肿胀，并抑制mTORC1（细胞生长与功能的主调控因子）以及干扰素-γ的产生。 蓄积在自然杀伤细胞中的脂肪酸是在巨噬细胞内部合成的，并非从环境中摄取。遗传学和药理学实验表明，这种转移需要直接的细胞间接触，并与脂肪酸转运体CD36在细胞间的移动有关。这一过程被称为胞啃作用（trogocytosis），即一个细胞获取另一个细胞膜碎片的现象。巨噬细胞在此扮演补给者的角色，把靶细胞将要用到的分子传递过去，其效果则是给杀伤细胞踩下刹车。 这一因果链条得到了严格验证。仅在巨噬细胞中阻断脂肪酸合成，即可阻止自然杀伤细胞内的脂质蓄积，并恢复mTORC1活性与干扰素-γ的产生。去除接触、阻断合成，抑制效应随之消失。该研究定义了一条反馈回路：接触细菌产物的巨噬细胞蓄积脂质并将其传递给自然杀伤细胞，后者随即减少干扰素-γ的产生，而干扰素-γ这种细胞因子同样作用于巨噬细胞，从而可能使回路闭合。 这些发现与过度炎症相关：在过度炎症中，让巨噬细胞抑制自然杀伤细胞活性的机制可能是机体试图踩下刹车的一部分。发现也与免疫治疗相关：阻断脂质转移或许有助于杀伤细胞在肿瘤微环境中保持活跃。 作者指出了实验背景。核心发现来自共培养体系和体内模型，尽管效应的方向是明确的，但该通路相对于调节自然杀伤细胞的细胞因子信号究竟有多大的定量重要性，仍有待确定。该研究考察的是经细菌产物刺激的巨噬细胞；其他激活状态或其他髓系细胞是否采用同样的机制，仍是一个悬而未决的问题。 这项研究加入了学界对免疫细胞通讯更广泛的重新思考。该领域长期以来把分泌型蛋白、细胞因子和趋化因子视为主要的通讯语言，但越来越多的研究表明，直接接触同样重要，途径是相对细胞表面上的受体配对，而且细胞之间还可以交换物质、膜碎片、蛋白质乃至细胞器。都柏林团队的研究把脂质加入这份交换清单，并表明这种转移具有功能性后果：接收细胞会改变自身的产物。代谢不仅仅是单个细胞的属性，更是一条细胞间相互影响的渠道。 婷 翻译 来源：Keane, C., Mayock, S., Corkish, C. et al. Macrophages tune NK cell IFNγ production through direct lipid transfer. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76444-0.