主要观点总结
本文报道了关于超级地球HD 20794 d的新研究、男性身高体重增速超越女性、机械外骨骼帮助突破钢琴技能瓶颈、偶尔熬夜产生的抗抑郁作用、一夜不睡导致大脑衰老、双父本小鼠的成功培育等科技新闻。
关键观点总结
关键观点1: 超级地球HD 20794 d的新研究
研究人员发现了位于宜居带内的超级地球HD 20794 d，其轨道是椭圆形的，与恒星的距离会有较大变化。尽管现在判断其是否能孕育生命还为时过早，但这一发现为未来寻找可能适合生命生存的类地系外行星提供了更多线索。
关键观点2: 男性身高体重增速超越女性
一项研究发现，在过去一个世纪里，男性身高和体重的增速是女性的两倍。研究者推测这可能与女性的性偏好有关。
关键观点3: 机械外骨骼帮助突破钢琴技能瓶颈
研究人员设计了一种机械外骨骼，旨在帮助钢琴家通过体验之前难以达成的演奏经验，突破技能瓶颈。经过训练后，演奏者的协调性和手指移动速度有所提高。
关键观点4: 偶尔熬夜产生的抗抑郁作用
研究发现，短暂的急性睡眠不足，即偶尔熬夜，可以产生持续数天的强效抗抑郁作用。这可能是通过影响前额叶皮层、伏隔核、下丘脑等脑区的神经元活性来实现的。
关键观点5:
研究表明，只要一晚不睡，大脑就会在第二天瞬间变老。这种变化可以通过脑容量、脑脊液等指标来判断。及时补觉能够逆转这种异常。
关键观点6:
研究人员成功培育出所有遗传物质来自父本并能健康存活至成年的双父本小鼠（孤雄小鼠）。这一研究为理解哺乳动物单性生殖障碍提供了新视角，也为探索基因与环境适应的复杂关系提供了线索。
正文
整理 | 周舒义、平生
1月28日发表于Astronomy & Astrophysics的一项研究证实，在一颗类太阳恒星的宜居带附近存在“超级地球”。这一成果为未来寻找可能适合生命生存的类地系外行星提供了更多线索。“超级地球”也被称为超级类地行星，是一类巨大的类地行星，通常由气体和岩石组成，其质量可达地球的数倍以上。一些研究人员推测，这类行星拥有与地球相似的板块构造。这颗新发现的行星被命名为HD 20794 d，质量是地球的6倍，距离地球约20光年，围绕一颗类似太阳的恒星运行。它的轨道位于该星系的宜居带内，这意味着它与恒星的距离合适，其表面能维持液态水存在。液态水是生命所需的一种关键成分。这颗行星最早由牛津大学物理系研究人员迈克尔·克雷蒂格尼尔博士于2022年发现。克雷蒂格尼尔博士在分析智利拉锡亚天文台的高精度径向速度行星搜索器（HARPS）光谱仪记录的存档数据时，发现了一个候选系外行星信号，但由于信号微弱，无法确认其具体来源。为验证这一信号，一个国际研究团队分析了HARPS及同样位于智利的岩石态系外行星和稳定光谱观测阶梯光栅光谱仪（ESPRESSO）在过去20年里记录的高精度数据。研究人员表示，要将行星信号与背景噪声和仪器差异区分开来，需要先进的处理方法和细致的分析。通过结合两台仪器的结果，研究人员最终证实了这颗“超级地球”的存在。研究人员表示，尽管这颗行星位于相关星系的宜居带，但现在判断它是否能孕育生命还为时过早。与大多数行星不同，HD 20794 d的轨道不是圆形的，而是椭圆形的。这使得它与恒星的距离会有较大变化，即在一个运行周期内会从宜居带的外缘移动到内缘。不过研究人员认为，HD 20794 d将为未来探测太阳系外生命迹象的太空项目提供宝贵的测试案例。（新华网）相关论文：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202451769
当地时间1月30日，美国食品药品监督管理局（FDA）宣布批准Vertex Pharmaceuticals旗下的非阿片类止痛新药Suzetrigine（商品名：Journavx），用于治疗成人中度至重度急性疼痛。这是美国二十多年来批准的首款用于治疗急性疼痛的新机制药物。加州大学圣迭戈分校疼痛医学专家、Vertex公司急性疼痛指导委员会成员杰西卡·奥斯瓦尔德（Jessica Oswald）表示：“Suzetrigine是一种有效且耐受性良好的药物，并且目前没有证据表明它具有成瘾性。”急性疼痛通常由手术、事故或受伤引起，严重可致残。传统非甾体抗炎药物镇痛效果有限，而阿片类药物存在严重成瘾风险。每年有超过8000万美国人服用药物来治疗中度至重度急性疼痛，其中约4000万人服用阿片类药物，约85000名患者会因此患上阿片类药物使用障碍。Suzetrigine通过特异性抑制外周神经元中的电压门控钠离子通道NaV1.8（人体已知共有9种电压门控钠离子通道：Nav1.1-Nav1.9，v代表电压voltage），干预疼痛信号传导路径，在疼痛信号传递至大脑之前减轻疼痛。Nav1.8在痛觉传导过程中维持高频放电，传递伤害性信号，负责“增强”痛觉。由于Nav1.8主要存在于外周痛觉神经元，而在大脑中分布极少，这种外周特异性使得Suzetrigine可以规避成瘾等中枢副作用。Suzetrigine的疗效在两项随机、双盲、安慰剂及活性对照的急性术后疼痛临床试验中得到验证，其中一项研究针对腹壁整形术（abdominoplasty）患者，另一项则针对拇囊炎切除术（bunionectomy）患者。实验表明，Suzetrigine镇痛效果与阿片类药物相差无几，但副作用更小，甚至在许多安全性指标上优于安慰剂。奥斯瓦尔德说：“对我来说，这非常令人兴奋。”尽管这种药物偶尔会引起恶心、头痛、头晕和便秘，但“耐受性极好”。这让它有望成为阿片类药物的可行、甚至首选替代品。目前，Suzetrigine在美国的批发采购成本为每片（50mg）15.50美元（约合人民币112元）。FDA新闻稿：https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-novel-non-opioid-treatment-moderate-severe-acute-pain
1月22日发表于《生物学快报》的一项研究综合分析了来自数十个国家的数据，结果显示在过去一个世纪里，全球男性身高和体重的增速是女性两倍，这意味着两性之间的身高体重差正在拉大。此前研究表明，许多物种的雄性和雌性在体型上存在差异。对于很多物种来说，由于争夺配偶或雌性偏好，雄性体型更大。而在某些情况下，雌性则因生殖需求而体型较大。在人类中，男性普遍比女性更高、更重、更强壮。在最新研究中，研究人员利用世界卫生组织自1900年以来收集的数百万人的数据集，从中选出覆盖62个国家、大约13.5万个个体案例进行深入分析，研究身高、体重如何随生活条件而变化。生活条件通过人类发展指数 (HDI) 来衡量，该指数基于预期寿命、受教育时间和人均收入，范围从0到1。他们发现，人类发展指数每增加0.2，女性身高平均增加1.7厘米，体重增加2.7公斤；而男性身高平均增加4厘米，体重增加6.5公斤。这表明随着生活条件的改善，身高和体重都会增加，但男性的增速是女性的两倍多。以英国为例，在20世纪上半叶，女性平均身高从159厘米增加到162厘米，增长了1.9%，而男性平均身高从170厘米增加到177厘米，增长了4%。美国明尼苏达大学生态学、进化和行为学教授迈克尔·威尔逊表示，男性身高和体重增长速度加快“令人震惊”。研究人员推测，女性的性偏好可能助长了男性身材更高、肌肉更发达的趋势。“女性会觉得较高的男性很有吸引力，因为这可能让他们看起来更强大，而且身高较高也意味着他们体格健壮。”相关论文：https://doi.org/10.1098/rsbl.2024.0565
对于运动员、音乐家等训练有素的个体而言，经过大量训练后，水平往往会停滞不前，这就是所谓的“天花板效应”。在近日发表于Science Robotics的一项研究中，研究人员设计了一种机械手外骨骼，旨在帮助钢琴家通过体验此前难以达成的演奏经验，突破“天花板效应”。这款机械外骨骼通过在每根手指根部连接独立电机，能够单独控制抬起或放下每根手指，速度可达到每秒四次。研究人员招募了118名钢琴演奏者，这些人从8岁前就开始弹琴，至少练习了一万小时。研究人员让他们连续两周练习同一首曲子，直到技能达到瓶颈。机械外骨骼“手把手”训练演奏者 | Shinichi Furuya
接着，演奏者们接受了30分钟的机械外骨骼“手把手”训练，外骨骼分别以简单、复杂慢速、快速的不同模式组合，训练演奏者的右手手指。结果显示，接受快速且复杂训练的演奏者在移除外骨骼后，能更好协调右手动作、更快移动手指，训练效果可以持续到第二天。这与脑部扫描证据相结合，证明训练改变了演奏者的大脑皮层，使他们能够更好地控制手指运动。有趣的是，训练经验会在左右手间“转移”——用一只手进行外骨骼训练，未受训练的对侧手也表现出运动技能提升。英国布里斯托大学的Nathan Lepora说：“这是我第一次看到有人用机械外骨骼来突破正常的灵活性极限，推动你学习自然状态做不到的事情。这有点违背直觉，因为你可能会觉得自愿主动才是学习的正途，但现在看来被动的方式也同样有效。”相关论文：https://doi.org/10.1126/scirobotics.adn3802
对许多人来说，春节假期是难得可以尽情熬夜的日子。不知道你有没有这种感觉：熬通宵过后，身体筋疲力尽，大脑却亢奋异常？事实上，偶尔一次熬夜通宵，确实会让人心情更好——2023年发表在《神经元》（Neuron）的一项研究表明，短暂的急性睡眠不足，也就是偶尔熬夜，可以产生持续数天的强效抗抑郁作用。在这项研究中，美国西北大学的科研人员设计了一项动物实验，以温和方式干扰健康小鼠的睡眠，使其经历一个“不眠之日”（小鼠昼伏夜出，与人类的昼夜节律相反）。这些小鼠的行为变得更具攻击性、多动和性欲亢进。随后研究人员使用光遗传学和基因编码工具，检测了小鼠大脑中的神经元活性。结果发现，在经过暂时性的睡眠不足后，前额叶皮层、伏隔核、下丘脑这三个脑区会受到影响，其中前额叶皮层释放多巴胺的神经元变得更活跃，多巴胺释放增加，突触可塑性也随之变强。这些变化让动物在接下来的几天里保持高昂情绪。研究人员推测这种机制可能源于演化因素。“急性睡眠剥夺会以某种方式‘激活’生物体。你可以想象在某些情况下，如果面临捕食者或某种危险，你需要保持振作、推迟睡眠。”不过研究人员也告诫人们，不要为了缓解忧郁而去熬夜。尽管这项研究表明偶尔通宵可以让心情明亮，但牺牲睡眠换来的快乐是暂时的，熬夜产生的有害影响却深远而持久。2023年《神经科学杂志》（The Journal of Neuronscience）发表的一项研究显示：只要一晚不睡，大脑就会在第二天瞬间变老。这一结论来自德国神经科学与医学研究所对人类志愿者的数据分析。研究人员借助机器学习算法，根据脑容量、脑脊液等多个指标分析睡眠实验参与者的相关数据，判断大脑的状态。结果显示，一整晚不睡觉（急性完全睡眠剥夺）的志愿者，第二天的大脑年龄就比之前老了1~2岁！无独有偶，另一项发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上的论文做了类似评估，但改用不同脑区之间的网络联系作为判断大脑状态的依据。研究人员同样发现，只需一晚不睡，神经网络模式的特征看起来就比之前老了4岁左右。大脑的这些变化也可以解释为什么睡眠不足会让我们感觉大脑发懵。不过好消息是，这些研究同时显示，第二天及时补觉能够逆转这种异常。（改编自公众号“学术经纬”）http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2023.10.002https://doi.org/10.1523/jneurosci.0790-22.2023“男男生子”成真？首次培育出有两位“父亲”的成年小鼠在1月28日发表于Cell Stem Cell的一项研究中，研究人员通过对印记基因的修复，成功培育出所有遗传物质来自父本、并能健康存活至成年的“双父本小鼠”（为方便阅读，下称“孤雄小鼠”）。新研究为理解哺乳动物单性生殖障碍提供了新视角，也为探索基因与环境适应的复杂关系提供了线索。早在20世纪80年代，科学家们就开始了对哺乳动物单性生殖的探索。但早期实验均以失败告终。20世纪90年代初，科学家在哺乳动物中发现了一类特殊的基因——印记基因（imprinted genes）。与普通基因不同，印记基因只从父本或母本一方表达，另一方则默默“隐身”。这一机制让哺乳动物的两套基因组不再相同，后代的正常发育离不开父母双方完整的遗传信息，也限制了哺乳动物进行单性生殖。新研究通过显微镜操作，去除卵母细胞的细胞核，注入小鼠精子，培育出孤雄来源的单倍体胚胎干细胞。已有研究表明，多个印记基因异常与胚胎发育问题紧密相关，尤其是父源DNA的异常二倍化，通常会导致胚胎早期死亡。研究团队在孤雄单倍体胚胎干细胞中逐一修复这些印记区域，再将经过基因编辑的胚胎干细胞与另一枚精子共同注入去核卵细胞。但编辑的孤雄小鼠内脏器官严重水肿，无法正常存活。携带六个关键印记基因区段修复的孤雄小鼠 | Cell Stem Cell研究人员再次进行基因编辑，除修复印记基因外，还扩展到所有可能与胚胎过度生长相关的区域。经过五轮基因编辑，孤雄小鼠内脏器官水肿等异常症状开始缓解，约30%的孤雄小鼠成功存活至成年。最终，研究人员成功构建携带20个印记区段基因编辑的孤雄单倍体胚胎干细胞，将其与精子共同注入去核卵细胞。这些孤雄胚胎不仅能发育，还成功生成了可存活的胎儿和功能完整的胎盘。成年的孤雄小鼠（左）和同龄、同性别的野生型对照小鼠 | Cell Stem Cell出生后的孤雄小鼠和普通小鼠显著不同。普通小鼠体重达到20克时，孤雄小鼠体重大约已达30克。而且孤雄小鼠表现出更强的探索欲。在旷场实验中，它们频繁进入中心区域，这和啮齿类动物习惯沿边缘活动的习性相悖。有趣的是，孤雌小鼠不仅体重增长模式和孤雄小鼠相反（体重偏小），行为上也形成对比：旷场实验里，孤雌小鼠几乎总沿着边缘活动，很少进入中心区域。孤雌小鼠寿命较长，而孤雄小鼠寿命仅为普通小鼠的60%。研究认为这些差异很可能源于它们体内未完全修复的残余基因印记。新研究表明，印记基因的演化目标并非直接阻止单性生殖，更多是一种间接效应：当体内有两套父本DNA时，胚胎往往过度生长，在生物学上不可持续，最终影响存活。这一过程符合经典的冲突假说（conflict hypothesis）：印记基因通过调控胚胎在母体子宫内的发育，来平衡所需的空间和资源。母源印记基因倾向于“缩小”胎儿体积，以适应有限的子宫空间；父源印记基因则通过“增大”胎儿体积，提高后代生存几率。孤雄与孤雌小鼠在体重、行为和寿命上的镜像差异，正是父母基因博弈的副产品。相关论文：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00005-0
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