节食可以延长小鼠寿命，但敌不过基因；珠穆朗玛峰为何近年突然“窜个儿”？下巴起源的新发现 | 一周论文新鲜读

来自《自然》旗下期刊的新近发表，我们为您精选呈现。

1. 章鱼-鱼类狩猎集群共享领导

2. 饮食限制如何影响小鼠健康和寿命

3. 珠穆朗玛峰近年突然“长高”的原因

4. 南美洲的高温、干旱和火灾风险不断上升

5. X射线脉冲可使实验室的模拟小行星发生偏折

6. 检测到已知最长的黑洞喷流

7. 探索量子回路复杂性

8. 哺乳动物下颌关节的起源

《自然-生态与演化》发表的一篇论文显示，一些章鱼和鱼类物种似乎会在一起捕猎时共享领导。研究结果拓展了我们对章鱼和鱼类的复杂跨物种社交生活的认知。

章鱼常被认为是独居动物，已被发现会与不同鱼类物种（包括多种副绯鲤和石斑鱼）一起成群狩猎，因为它们共享软体动物和甲壳类这类猎物。之前对这些群体的观察显示，章鱼是狩猎行动的领导者，而鱼类是追随者。有人提出章鱼和鱼类之间存在更复杂的种群互动，但这些一直很难记录。

德国马克斯·普朗克动物行为研究所的Eduardo Sampaio和同事在红海潜水考察期间追踪了章鱼-鱼类狩猎集群。他们观察了由一条日行章鱼和不同鱼类组成的狩猎集群，这些鱼类包括圆口副绯鲤和黑边石斑鱼，共计13个集群。在采集和分析了120个小时的潜水数据后，作者报告集群之间是通过共享领导力来进行不同的决策。比如，副绯鲤擅长环境探索，决定狩猎集群的移动方向，章鱼决定是否以及何时移动。取决于集群构成，这种协作比章鱼或鱼类单独行动的狩猎成功率更高。Sampaio和同事还在集群成员间发现了侵略性控制机制，包括鱼突然冲向其他鱼以驱赶它们，以及章鱼通过冲击将鱼逼至集群外围。

作者指出，虽然还有其他已知的混合物种狩猎集群，如獾-郊狼、各种鸟类以及海鳗-石斑鱼，但它们在利用社交信息交换策略方面的行为灵活性似乎不如章鱼-鱼类狩猎集群。

《自然》发表的一项研究发现，虽然饮食限制可以延长小鼠寿命，但其对健康的种种影响却未必与长寿同效。该研究表明，遗传因素对寿命长短的决定作用可能比饮食干预更大。这些发现来自对近1000只具有遗传多样性的小鼠的研究，进一步阐释了饮食限制与寿命之间的复杂关系。

饮食限制——包括热量限制和间歇性禁食——在改善人类健康和寿命方面潜力巨大。不过，关于不同饮食限制方式的有效性和安全性差异，已知信息却很有限。

Andrea Di Francesco、美国杰克逊实验室的Gary Churchill和同事利用960只具有遗传多样性的雌性小鼠，研究了热量限制和间歇性禁食会如何影响健康与寿命，这些小鼠代表了或在不同物种中具有普适性的一系列生理特征。这些小鼠随机接受五种饮食中的一种：不限制获得食物，每周禁食一天，每周连续禁食两天，热量限制在食物摄入基线的20%或40%。

研究发现所有饮食限制都能延长小鼠的寿命，其效果与限制程度成正比，但只有热量限制会显著减慢衰老速度。无论小鼠体重如何，热量限制延长寿命的程度是一样的；而间歇性禁食的延长寿命作用，对干预前体重就高的小鼠没有效果。在饮食组中，对寿命最有力的预测指标之一是在实验压力下维持体重的能力。饮食限制被发现能改善小鼠的代谢性状，如禁食血糖，但代谢改善与寿命延长不直接相关。虽然饮食限制会产生多重影响，但作者发现，遗传背景对寿命的影响比饮食干预更大。

研究结果表明，对小鼠来说，饮食限制带来的代谢获益可能不必然转化为长寿。今后仍需开展进一步研究探索间歇性禁食和热量限制是否能延长人类寿命。

《自然-地球科学》发表的一篇论文显示，珠穆朗玛峰近年的隆升可能得益于8.9万年前一次河流袭夺事件对地貌的影响。作者估计，这一事件或使珠穆朗玛峰的高程增加15-50米。

印度洋板块向欧亚板块下的消减俯冲形成了喜马拉雅山脉，这里坐拥地球上的一些最高山。珠穆朗玛峰海拔8849米——比喜马拉雅山脉其他最高峰还高约250米。之前对GPS数据的分析显示，珠穆朗玛峰近年以每年约2毫米的速度隆升，超过了对喜马拉雅山脉隆升速度的预期，说明除了持续的区域构造运动外，可能还有其他机制促进了这一过程。

中国中国地质大学的戴紧根和同事研究了珠穆朗玛峰附近河流的变化是否推动了珠穆朗玛峰近年的隆升。他们利用数值模型模拟了戈西河网络的演变，并与当前地形进行对比。模型显示，阿润河——戈西河的一个主要支流——在8.9万年前曾参与夺袭另一条河流。这次河水改道导致河流在适应新河道的过程中发生了河流侵蚀，最后形成了很深的阿润河峡谷。戴紧根和同事认为，虽然河流侵蚀可能曾使沿河道的高程局部降低，但峡谷形成造成的受侵蚀物质的突然移位可能使包括珠穆朗玛峰在内的周围地貌以隆升作为补偿。

作者指出，虽然这种贡献作用相比板块运动可能很小，但河流袭夺对于侵蚀和高位地形的升高可能都有作用。

《通讯-地球与环境》发表的一项研究表明，自1970年以来，南美洲部分地区每年同时发生极端炎热、干旱和高火灾风险的天数增长到过去的三倍之多。

南美洲的变暖速度和全球平均水平相似。但这片次大陆的部分区域同时出现多种极端气候的风险更高。这些复合型极端事件可能会对生态系统、经济和人类健康造成更大影响。

智利圣地亚哥大学的Raúl Cordero和同事计算了在1971年至2022年间南美洲大陆上每个约30×30公里的网格单元上每年同时出现炎热、干旱和极端易燃的天数。每种情况的极端事件都是根据每日最高气温记录、30天平均降水量和每日火险天气指数计算得出的。作者发现，同时发生极端事件的频率在整个大陆都有增加。在委内瑞拉-哥伦比亚边界、北亚马孙和中南美洲的拉普拉塔河流域北部，这种情况增多得尤为显著，从每年少于20 天增加到多达70天。作者还发现，在过去五十多年间这些同时发生的事件其变化率每年都在增加。

另外作者发现，复合情况区域性发生的可能性受到厄尔尼诺-南方涛动的影响。在温暖的厄尔尼诺期，北亚马孙地区的火灾风险上升，而较冷的拉尼娜期会使中南美洲的火灾风险上升。

作者警告说，火灾活动和极端干旱的增加都会危害公共健康，还会通过将黑碳释放到大气中而导致变暖加剧。他们还强调，这些极端事件对脆弱的乡村和原住民群体的影响尤为严重，并指出这一地区的政策制定者应更重视缓解这些极端事件。

《自然-物理》发表的一篇概念验证论文显示，一种X射线脉冲或许能使小行星表面气化并改变其轨迹。使用该技术模拟小行星模型偏折的实验室实验显示，该技术或能用于今后的行星防御任务。

彗星和小行星的轨迹如果太接近地球，就会对地球造成威胁。美国国家航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）任务最近证明了探测器能撞击并改变小行星的路径。然而，这种物理撞击方式需要充足的时间和准备，通常成本很高。另一种替代手段或许能用来自核爆炸的X射线快速加热目标天体的表面，使其气化并改变其移动方向。

美国桑迪亚国家实验室的Nathan Moore和同事在实验室实验中测试了如何模拟一个核装置撞击小行星的效果。他们用X射线靶向真空中两个12毫米宽的模拟小行星——一个由石英组成，另一个由熔融石英组成。在两个实验中，Moore和同事观察到X射线脉冲能加热了小行星类似物的表面，产生的蒸汽羽流将推力转移给这两个石英和熔融石英目标体，分别产生约每秒69.5米和每秒70.3米的速度。团队随后利用这些数据进行了数值模拟，演示了这种小行星偏折方法扩展后的效果，并显示这种核撞击策略或能使直径约4千米的近地天体发生偏折。

作者认为，今后的实验可研究其他目标物质和结构，并测试不同的X射线脉冲，因为X射线脉冲产生的蒸汽羽流取决于小行星的化学构成。

《自然》发表的一篇论文描述了一个黑洞喷射出的一对巨大喷流。这对喷流总长约7百万秒差距，约合2300万光年，是迄今报道过最大的黑洞喷流。

超大质量黑洞会发射强大的辐射和粒子喷流，当它们持续数百万年时，会通过向宇宙中发射电子、原子核和磁场来影响星系际介质中的物质流动。过去观察的黑洞喷流大小不会超过5百万秒差距，1秒差距约为3.26光年。

美国加州理工学院的Martijn Oei和同事分析了来自国际低频阵列（LOFAR）望远镜的射电像，以研究百万秒差距尺度的黑洞能量流。藉此，研究者识别出了巨大的喷流，并命名为“波尔费里翁”（Porphyrion）。对望远镜数据的初步检查表明，这对喷流的总长度至少有6.43百万秒差距。Oei和同事提出，这些喷流有可能在宇宙中延伸得更远：因为图像是平的，Porphyrion沿观察视线的长度分量难以测量。研究者用数学公式修正了这一影响，得出Porphyrion的总长度在6.8–7.3百万秒差距。

作者总结说，Porphyrion的存在证明超大质量黑洞的喷流能在极遥远的宇宙距离上不毁于流体不稳定性。但他们指出，要理解Porphyrion保持稳定的力学原理还需要更多的研究。

《自然》发表的一篇论文展示了一个量子处理器能够执行现有超级计算机无法复制的计算任务。这项实验是一个深入研究的一部分，该研究旨在调查量子处理器在背景噪声干扰下进行复杂计算的潜在能力，这些干扰会影响量子计算机计算的准确性。

量子处理器对噪声（温度、磁场甚至宇宙辐射等环境干扰）很敏感，这些噪声可能干扰其在复杂任务中的表现，而这些任务是经典超级计算机无法实现的。然而一直很难准确探测噪声究竟会如何影响量子线路的性能。

Alexis Morvan和同事研究了量子处理器进入复杂计算输出领域的路径。他们使用了一种被称为随机线路取样的方法，来测试超导量子比特（量子计算机的基础单元）2D网格的保真度。随机线路取样是评估量子计算机与经典超级计算机表现比较的基准。这些实验展示了两个阶段之间的转变：在第二个阶段即所谓“低噪声阶段”中，证实了量子计算机的计算复杂性足以超越经典超级计算机。此外他们还用67量子比特的Sycamore芯片展示了超越经典的性能。

这些发现增进了我们对量子计算能力的理解。

《自然》发表的一项对一个2.25亿年前的化石的分析显示，一种哺乳动物样下颌关节可能在哺乳动物出现的约1700万年前就在哺乳动物的亲戚中独立演化。这一发现或代表了化石记录中这类下颌关节的最早样本，并揭示了这一重要结构的起源。

哺乳动物的一个关键特征是铰链状的下颌关节，即下颌齿骨与颅骨底部鳞骨间的连接。虽然这个关节已得到大量研究，但其在哺乳动物中的演化仍无定论。现代哺乳动物已知从名为犬齿兽类的一个更大动物种群演化而来，早期犬齿兽类的下颌关节由两种完全不同的骨骼组成：下颌的关节骨和颅骨的方骨。这种演化转变对于理解哺乳动物演化非常重要。

英国布里斯托尔大学的James Rawson和同事利用微型计算机断层扫描重建了巴西三叠纪犬齿兽类化石的下颌骨解剖结构，这些化石分别来自巴西齿兽（Brasilodon quadrangularis）和里奥格兰德兽（Riograndia guaibensis）。里奥格兰德兽比巴西齿兽的下颌关节更接近现代哺乳动物——有清晰的齿骨-鳞骨连接，尽管巴西齿兽与现代哺乳动物的亲缘关系更近。这一发现表明，里奥格兰德兽的齿骨-鳞骨连接肯定与典型的哺乳动物齿骨-鳞骨关节是分开独立演化的（而且早了约1700万年）。

作者指出，这个关节与哺乳动物前身的关节分别独立演化，表明这个特征演化了不止一次。

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