整理 | 周舒義、望鄉
首次發現一顆“超級地球”存在大氣層
來自詹姆斯·韋布空間望遠鏡的觀測表明，一顆炙熱的太陽系外岩石行星可能存在大氣層。
這顆行星名為55 Cancri e（巨蟹座55e），是恒星系統“巨蟹座55”的5顆已知行星之一，距離地球約41光年。其主要由岩石組成，直徑約為地球的2倍，品質約為地球的8倍。它距離恒星很近，僅為地球到太陽距離的1/65，是以其表面可能被熔岩覆寫，并處于潮汐鎖定狀态（始終以同一面朝向恒星）。
55 Cancri e藝術概念圖 | 來源：NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford（STScI）
研究人員利用韋布望遠鏡搭載的近紅外相機和中紅外儀，觀測了該行星發出光線的細微變化和熱能輻射。結果發現，55 Cancri e朝向恒星的一面溫度低于預期，表明熱量的表面分布相對更均勻。研究人員認為這是大氣層存在的一個“強烈迹象”，因為大氣可以将熱量從朝向恒星的一面輸運到背面。近紅外相機光譜資料也顯示，該行星可能存在富含一氧化碳或二氧化碳的大氣層。研究推測，55 Cancri e的原生大氣層早已被恒星輻射和恒星風剝離掉了，目前存在的可能是從覆寫該行星表面的岩漿海洋中冒出氣體形成的次生大氣層。
雖然該行星溫度太高，不适合居住，但研究人員認為，它可以為研究岩石行星的大氣層、這類行星表面和内部之間的互相作用提供一個獨特視窗，也将為了解地球、火星等曾被岩漿海洋覆寫的太陽系行星的早期演化提供線索。相關論文5月8日發表于Nature。
論文連結：https://doi.org/10.1038%2Fs41586-024-07432-x
馬斯克腦機接口公司：首位受試者腦内裝置出現故障
5月8日，馬斯克旗下的腦機接口公司Neuralink發表博文，報告了首個接受其腦機晶片植入手術的患者的最新情況，其中透露腦内裝置出現了硬體問題。
Neuralink表示，在患者Noland Arbaugh接受手術後的幾周内，植入裝置的部分接線從腦組織中縮回、脫落，導緻資訊傳輸速率和準确度降低。不過，Neuralink修改了記錄算法，提高其檢測神經信号的靈敏度；并且改進了将信号轉化為光标移動的技術，令腦機接口性能“得到了快速、持續的改進，現已恢複至最初水準”。
腦機接口每日峰值性能，以比特率（bits per second）衡量。接線脫落一度導緻傳輸性能降低。| 來源：Neuralink
Neuralink并未解釋接線脫落原因。據《華爾街日報》報道，知情人士透露一個可能的原因是，手術後Arbaugh的顱内進入了空氣（顱内積氣）。這個問題似乎并未對被試安全構成威脅，不過研究人員仍在考慮移除該植入物。此外，Neuralink已将情況通報至美國食品藥品監督管理局，他們相信已經解決了上述問題，并計劃在未來幾個月内再植入兩名患者。
Noland Arbaugh | 來源：Neuralink
Arbaugh是Neuralink 的第一位人類受試者。因為2016年的一次潛水事故，他的四肢一直處于癱瘓狀态。今年1月，Arbaugh植入了Neuralink的腦機晶片。植入手術由機器人完成，腦機晶片負責記錄神經信号，并将其傳輸到外部機器，最初目标是“讓人們能夠僅用自己的想法來控制計算機光标或鍵盤”。（Neuralink，Wall Street Journal）
Arbaugh通過腦機接口下國際象棋 | 來源：Neuralink【前往“返樸”觀看視訊】
Neuralink博文連結：https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update-user-experience/
AlphaFold 3來了：預測所有生物分子結構、互相作用
5月9日，Alphabet旗下人工智能藥物發現公司Isomorphic Labs與谷歌DeepMind共同宣布，推出新一代AI生物分子結構模型AlphaFold 3，能夠針對多種蛋白質、DNA、RNA和小分子配體之間的互動作用進行複合物結構預測，并可預測翻譯後修飾（PTM）和離子對這些分子系統結構的影響。據介紹，AlphaFold 3具有原子級結構的精準度，能夠加強針對難以靶向靶點的藥實體性設計，有望為未來藥物發現翻開嶄新一頁。
AlphaFold 3對感冒病毒刺突蛋白（藍色）與抗體（綠色）、單糖（黃色）互相作用時的結構預測，與真實結構（灰色）相符。| 來源：Google DeepMind，Isomorphic Labs【前往“返樸”觀看視訊】
2020年，AI蛋白結構預測模型AlphaFold 2釋出，能夠基于氨基酸序列準确預測蛋白質的3D結構。AlphaFold 3在此基礎上更進一步，科學家可以在模型中輸入一個生物分子複合體的描述，并在幾秒内獲得該複合體3D結構的準确預測。輸入的生物分子系統可以包含多種蛋白質、核酸（DNA和RNA）、小分子配體和離子。
AlphaFold 3對蛋白質（藍色）與DNA雙螺旋（粉色）分子複合物的預測，與真實分子結構（灰色）近乎完美比對。| 來源：Google DeepMind，Isomorphic Labs【前往“返樸”觀看視訊】
AlphaFold 3是一種采用神經網絡架構的生成式AI模型，該神經網絡架建構立在定制化Transformer架構之上，并使用擴散模型以生成輸入系統中每個原子的位置。該模型以蛋白質資料庫（PDB）中的全球分子結構資料為基礎，對其中99%以上已知的生物分子複合體進行分析。與以往預測模型相比，AlphaFold 3對蛋白質-配體互相作用、蛋白質-核酸互相作用，以及抗體-抗原預測的準确性皆顯著提升。（藥明康德）
論文連結：https://doi.org/10.1038%2Fs41586-024-07487-w
歐盟氣候監測機構：全球經曆有記錄以來“最熱4月”
根據歐盟氣候監測機構哥白尼氣候變化服務局5月8日資料，全球剛剛經曆了有記錄以來的“最熱4月”，全球單月平均氣溫已連續11個月重新整理該機構記錄的同期最高值。
2024年4月，全球近地表平均氣溫首次突破15℃，達到15.03℃，重新整理2016年4月創下的14.89攝氏度紀錄，比工業化前（1850年至1900年）同期平均氣溫高1.58攝氏度。同時，過去12個月（2023年5月至2024年4月），全球平均氣溫創該機構有記錄以來新高，比工業化前同期平均氣溫高1.61攝氏度。
1940年1月至2024年4月，相對于1850-1900年的每月全球地表氣溫距平（°C）。2024年用黃色粗線表示，2023年用紅色粗線表示，所有其他年份用細線表示。資料源：ERA5 | 來源：C3S/ECMWF
根據《巴黎協定》提出的控溫目标，到本世紀末，應将全球平均氣溫較工業化前水準升高幅度控制在2℃之内，并為把升溫控制在1.5℃以内而努力。這是指全球多年的長期變暖情況，而非某月或某年一時升幅突破溫控目标。是以，上述記錄并不意味着全球平均氣溫升幅已突破1.5℃的控溫目标。
全球氣溫長期上升是由人類排放二氧化碳等溫室氣體推動的。厄爾尼諾現象期間，溫暖的海水擴散到太平洋并向大氣釋放熱量，這也是近幾個月氣溫破紀錄的原因之一。
哥白尼氣候變化服務局主任Carlo Buontempo表示：“厄爾尼諾在今年年初達到頂峰。盡管與厄爾尼諾等自然循環相關的溫度變化時有發生，但由于溫室氣體濃度增加而被困在海洋、大氣中的額外熱量，将繼續推動全球氣溫創下新紀錄。”
來源連結：https://climate.copernicus.eu/copernicus-global-temperature-record-streak-continues-april-2024-was-hottest-record
父親的腸道菌群會影響下一代
腸道微生物組對宿主健康至關重要，但其對生殖系統、特别是父系腸道微生物組對子代健康的影響，此前鮮有研究。一項新研究發現，破壞雄性小鼠的腸道微生物生态，會使其後代更有可能在出生時體重過輕、生長受限，以及過早死亡。
來源：Joana Carvalho/Isabel Romero Calvo/EMBL
研究人員通過使用抗生素和瀉藥，令雄性小鼠的腸道微生态發生紊亂。對睾丸代謝物的分析發現，小鼠腸道生态失調會影響睾丸的生理機能、代謝産物和激素信号，這表明哺乳動物中存在具有重要穩态功能的“腸道-生殖系軸”。将腸道生态失調的雄性小鼠與正常雌性小鼠交配，結果雌性小鼠孕期胎盤缺陷（如血管分布不良和生長遲緩）的發生頻率更高，下一代幼鼠出生時的體重明顯更輕，出生後的死亡率也更高。進一步研究表明，這種不利影響并非通過父本微生物組傳遞，而是由精子中的表觀遺傳修飾實作的。
不過，上述影響是可逆的，一旦停用抗生素，父本小鼠的微生物組會在8周内自然恢複，這種代際效應就會消失。目前尚不完全清楚腸道微生物對生殖系統的影響程度，也不确定上述發現是否也适用于人類。研究人員表示，要将小鼠模型的結果應用到人類模型，還有一些固有差異需要納入考量。
論文連結：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07336-w
波音“星際客機”飛船首次載人試飛再度推遲
當地時間5月6日，美國波音公司“星際客機”飛船首次載人試飛任務由于氧氣閥門出現問題被推遲。
Atlas V在發射台上 | 來源：NASA/Joel Kowsky
“星際客機”原定于美國東部時間6日22時34分（中原標準時間7日10時34分）開始首次載人試飛，搭乘“宇宙神5（Atlas V）”型運載火箭從佛羅裡達州卡納維拉爾角太空軍基地發射升空。美國航空航天局在距原定發射時間約2小時前宣布取消發射任務，當時兩名美國宇航員Butch Wilmore和Suni Williams已進入飛船。
技術人員協助兩名宇航員離開飛船，等待下一次試飛。NASA、波音公司和ULA（聯合發射聯盟）當晚舉行新聞釋出會，表示在Atlas V二級“半人馬座”火箭上發現氧氣閥門故障。5月7日，ULA在審查後決定更換液氧罐上的壓力調節閥。
波音公司原計劃在這次試飛成功後承接更多載人航天任務，為美國航天局向國際空間站運送宇航員。波音公司在2014年與NASA簽約，為後者開發用于商業航天載人任務的飛船，原定于2017年傳遞營運，但因技術問題多次推遲，至今未完成載人試飛。
2019年12月，“星際客機”飛船首次不載人試飛未能進入預定軌道，被迫取消前往國際空間站的任務。2021年8月，飛船第二次不載人試飛因火箭推進系統故障推遲，直至2022年5月才完成。2023年7月，“星際客機”飛船拟進行首次載人試飛，卻因飛船纜線外的保護帶材料可燃和降落傘傘繩強度不達标而推遲至今。
首例自體再生胰島移植成功，25年糖尿病病史患者被治愈
在近日發表于Cell Discovery的一項研究中，研究人員利用幹細胞來源的自體再生胰島移植，成功治愈一名胰島功能嚴重受損的2型糖尿病患者，目前該患者已徹底脫離胰島素長達33個月。
2型糖尿病（T2D）患者的胰島β細胞數量逐漸減少、功能退化，約30%的2型糖尿病患者終身依賴于胰島素注射治療。長期血糖控制不佳可導緻失明、腎衰竭、心腦血管意外、截肢等嚴重并發症，甚至會由酮症酸中毒或無意識低血糖而緻死。重症患者隻能通過移植療法，從捐獻的胰腺中提取胰島組織，進行微創注射來避免并發症的進展。然而受制于供體嚴重匮乏、胰島分離技術複雜等因素，目前臨床需求很難滿足。
研究人員利用患者血液PBMC重程式設計為自體iPSC細胞，并使之轉變為“種子細胞”——内胚層幹細胞（Endoderm stem cell，EnSC），最終實作在體外再造胰島組織（E-islet）。2021年7月19日，通過皮肝門靜脈介入輸注移植方式，治療一例終末期糖尿病腎病患者。該患者為59歲男性，有25年2型糖尿病病史，在2017年因糖尿病并發腎功能衰竭接受了腎移植，術後血糖控制不良，每天需注射超過20機關胰島素并服用多種降糖藥物。
結果顯示，患者從術後第11周開始完全脫離外源胰島素，其他降糖藥（拜糖平、二甲雙胍）術後逐漸減量，并在第48周和56周實作脫離。患者術後空腹C肽水準較術前增加了2倍；嚴格饅頭餐實驗（mixed-meal tolerance test，MMTT）揭示餐後胰島素及C肽分泌較術前均顯著增加，提示胰島功能恢複。
論文連結：https://www.nature.com/articles/s41421-024-00662-3
出品：科普中國
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