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精子能調整游泳方式，適應不同流體條件；28國及歐盟簽署首個全球性AI技術聲明 | 環球科學要聞
發布日期:2023-11-04 作者:昭遠制藥
· 生理學 ·
精子能調整游泳方式，適應不同流體條件
當雄性精子進入生殖道后，其中的生化環境和生物物理信號能過濾低質量精子，并引導高質量精子走向卵子。此前的研究發現，輸卵管內的黏液分泌增多后，會向子宮運動，這種流動能防止病原體侵入生殖道，同時能通過一種被稱為流變性的現象，選擇能夠逆流而上的精子。但在單細胞水平上，流體流動和黏度等因素如何相互作用影響精子鞭毛的游動行為仍不清楚。近期，澳大利亞莫納什大學的科學家發現精子可以通過調節擺動尾巴的方式（鞭毛波形）來調節能量消耗，以適應不同的流體環境，從而優化其在生殖道內的運動。相關研究已于11月1日發表于Cell Reports Physical Science。
在新研究中，研究人員為精子設計了一個“測試場所”，以觀察它們在生理相關條件下的行為。他們通過將公牛精子束縛在一個微通道中，研究人員將同一個精子暴露在不同的黏度和剪切速率下（剪切速率指的是一層液體通過相鄰層時的速度變化率），利用高分辨率高速顯微鏡，以每秒200幀的速度量化了鞭毛的動態。研究表明，精子鞭毛波形主要受黏度而非剪切速率的影響，協同作用能促進精子高效游動。在黏度較低的環境中，精子的運動和能耗受流體流動的影響較小。而在高黏度介質中，在75毫秒里剪切速率從0增加到6/s，鞭毛曲率減少了20%，在剪切速率為3/s時，鞭毛游動頻率最高，這有利于精子的趨流性。研究人員表示，這一現象表明，在這些特定條件下，鞭毛游動行為的變化可能會促進趨流性，并促進精子從圓周運動到擺動運動的轉變。研究結果表明，精子能調整其能量和狀態以適應周圍的流體動力學，從而能夠在液體中有效地游動。
· 神經科學 ·
《自然》論文揭示昏迷的原因！和新的大腦心臟連接有關
昏迷作為一種短暫的意識喪失現象，可能由疼痛、恐懼、換氣過度以及炎熱的環境等引發。一直以來，科學家都假設昏迷和貝-雅反射（Bezold-Jarisch reflex，BJR）有關。貝-雅反射是一種心臟遭遇有害刺激的反射，涉及多個心血管和神經生理過程改變，主要會引起呼吸暫停、心動過緩和低血壓等。不過目前并不清楚參與反射的神經通路。11月1日，在一篇發表于《自然》（Nature）的研究中，來自美國加州大學圣迭戈分校等機構的研究人員證實了一種特定的迷走感覺神經元（VSN）和暈厥有關。
研究人員通過研究迷走感覺神經元的遺傳學過程，發現其中表達神經肽Y受體2（稱為NPY2R）的神經元主要連接心臟心室壁和后腦區，與貝-雅反射反應密切相關。他們使用光遺傳學主動刺激在小鼠腦中這類神經元時，發現自由活動的小鼠立即就會暈倒。在這個過程中，他們還記錄小鼠大腦中數千個神經元的數據，以及心臟活動和面部特征的變化，包括瞳孔直徑和眨眼。結果顯示，一旦NPY2R神經元被激活，小鼠的瞳孔就會快速擴張，出現人類昏厥時典型的“翻白眼”現象，同時心率、血壓和呼吸頻率也會下降。除此之外，流向大腦的血流量也會減少。在移除這類神經元后，BJR和昏厥癥狀都會消失。這些發現證實昏厥是由腦血流量減少引起的，而大腦中的神經活動本身可能在這個過程中起著重要作用。研究顯示新發現的神經元不僅和貝-雅反射有關，甚至與動物生理學、某些大腦網絡甚至行為有關。（University of California - San Diego）
· 人工智能 ·
中國等28國及歐盟簽署首個全球性AI技術聲明
據“澎湃新聞”消息，11月1日，首屆全球人工智能安全峰會在英國布萊切利莊園開幕，全球第一份針對人工智能（AI）技術的國際性聲明《布萊切利宣言》在開幕式上正式發表。宣言寫道：“我們申明，為了所有人的利益，人工智能應該以安全、以人為中心、值得信賴和負責任的方式設計、開發、部署和使用?！?/span>
英國科學、創新和技術部發布的信息顯示，此次參會的有來自中國、美國、日本、德國、印度等20多個國家的政府代表，聯合國、經合組織、國際電信聯盟等多個國際組織的代表，以及超過80個學術機構、企業與協會代表（包含中國科學院、騰訊、阿里巴巴、OpenAI、DeepMind、特斯拉等）。英國科學、創新和技術大臣米歇爾·唐蘭在宣布《布萊切利宣言》時說：“各國現在第一次一致認為，我們不僅需要各自面對，而且需要共同審視前沿人工智能的風險?！碧铺m還宣布，人工智能安全峰會將成為一項定期重復舉行的活動，下一屆峰會計劃于6個月后在韓國舉行，再下一屆計劃一年后在法國舉行。（澎湃新聞）
· 病毒學 ·
首次觀察到衛星病毒附著于輔助病毒
衛星病毒（satellite virus）是一類不能獨立侵染宿主的亞病毒，需要依賴輔助病毒（helper virus）才能完成生命周期，比如在宿主體內構建自己的外殼或復制遺傳物質等。這種關系的達成，需要衛星病毒與輔助病毒至少短暫地靠近彼此，但過往研究中尚未出現衛星病毒附著于輔助病毒的案例。最近，在一項發表于ISME的研究中，研究者首次觀察到，一種衛星噬菌體始終附著在輔助噬菌體上。
大多數衛星病毒都含有一個基因可以幫助它整合到宿主細胞的遺傳物質中，而每當輔助病毒出現時，衛星病毒的核酸就可以被復制。而此次研究團隊觀察到一種感染鏈霉菌屬（Streptomyces）的衛星噬菌體，它沒有一個整合基因，無法整合進宿主細胞的DNA，因此它進入宿主細胞時必須要靠近輔助病毒才能生存。研究者將這種衛星噬菌體稱為MiniFlayer，將它的輔助噬菌體稱為MindFlayer，團隊表示二者長期以來一直在共同演化。MiniFlayer演化出了一條很長的尾巴，使它能夠附著在附著在MindFlayer上，實現共同感染。起初有科學家依照噬菌體的測序結果認為是樣本受到污染，但研究團隊后來證明是衛星病毒與輔助病毒形成的系統，而這項研究將幫助人們更好地了解這樣的系統。（University of Maryland Baltimore County）
· 地球科學 ·
形成月球的巨大撞擊改變了地球地幔
巨大撞擊設想認為古代原始行星忒伊亞（Theia）和原始地球發生了撞擊，沖擊碎片形成了地球的衛星月亮。但關于忒伊亞存在的直接證據十分模糊。據近期一篇發表于《自然》（Nature）、基于計算機模擬的論文，約45億年前古代行星忒伊亞和原始地球間的巨大撞擊可能塑造了地球地幔的不同區域。據推測，那次巨大的、形成了月球的撞擊令忒伊亞的殘骸深埋于地球地幔之中，這些發現或改進我們對地球和月球形成的理解。
研究人員通過計算機模擬，對地球地幔在大約2900千米深處兩個大區域顯示出異常緩慢的地震速度提出了一種解釋。這些區域的物質被認為比周圍地幔密度高2.0%~3.5%，作者認為，高密度物質可能是忒伊亞幔物質的埋藏殘骸，在形成月球的大撞擊后保留在了原始地球深處。這些高密度的忒伊亞殘骸被認為橫跨數十公里，作者認為，它們沉到地幔較低區域，積聚形成地核上方密度較高的團塊，一直留存至今。此外，由于大撞擊在行星吸積過程末期很常見，類似的撞擊導致地幔不均勻可能在其他行星體內部同樣存在。
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精子能調整游泳方式，適應不同流體條件
圖片來源：Pixabay
當雄性精子進入生殖道后，其中的生化環境和生物物理信號能過濾低質量精子，并引導高質量精子走向卵子。此前的研究發現，輸卵管內的黏液分泌增多后，會向子宮運動，這種流動能防止病原體侵入生殖道，同時能通過一種被稱為流變性的現象，選擇能夠逆流而上的精子。但在單細胞水平上，流體流動和黏度等因素如何相互作用影響精子鞭毛的游動行為仍不清楚。近期，澳大利亞莫納什大學的科學家發現精子可以通過調節擺動尾巴的方式（鞭毛波形）來調節能量消耗，以適應不同的流體環境，從而優化其在生殖道內的運動。相關研究已于11月1日發表于Cell Reports Physical Science。
在新研究中，研究人員為精子設計了一個“測試場所”，以觀察它們在生理相關條件下的行為。他們通過將公牛精子束縛在一個微通道中，研究人員將同一個精子暴露在不同的黏度和剪切速率下（剪切速率指的是一層液體通過相鄰層時的速度變化率），利用高分辨率高速顯微鏡，以每秒200幀的速度量化了鞭毛的動態。研究表明，精子鞭毛波形主要受黏度而非剪切速率的影響，協同作用能促進精子高效游動。在黏度較低的環境中，精子的運動和能耗受流體流動的影響較小。而在高黏度介質中，在75毫秒里剪切速率從0增加到6/s，鞭毛曲率減少了20%，在剪切速率為3/s時，鞭毛游動頻率最高，這有利于精子的趨流性。研究人員表示，這一現象表明，在這些特定條件下，鞭毛游動行為的變化可能會促進趨流性，并促進精子從圓周運動到擺動運動的轉變。研究結果表明，精子能調整其能量和狀態以適應周圍的流體動力學，從而能夠在液體中有效地游動。
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《自然》論文揭示昏迷的原因！和新的大腦心臟連接有關
昏迷作為一種短暫的意識喪失現象，可能由疼痛、恐懼、換氣過度以及炎熱的環境等引發。一直以來，科學家都假設昏迷和貝-雅反射（Bezold-Jarisch reflex，BJR）有關。貝-雅反射是一種心臟遭遇有害刺激的反射，涉及多個心血管和神經生理過程改變，主要會引起呼吸暫停、心動過緩和低血壓等。不過目前并不清楚參與反射的神經通路。11月1日，在一篇發表于《自然》（Nature）的研究中，來自美國加州大學圣迭戈分校等機構的研究人員證實了一種特定的迷走感覺神經元（VSN）和暈厥有關。
研究人員通過研究迷走感覺神經元的遺傳學過程，發現其中表達神經肽Y受體2（稱為NPY2R）的神經元主要連接心臟心室壁和后腦區，與貝-雅反射反應密切相關。他們使用光遺傳學主動刺激在小鼠腦中這類神經元時，發現自由活動的小鼠立即就會暈倒。在這個過程中，他們還記錄小鼠大腦中數千個神經元的數據，以及心臟活動和面部特征的變化，包括瞳孔直徑和眨眼。結果顯示，一旦NPY2R神經元被激活，小鼠的瞳孔就會快速擴張，出現人類昏厥時典型的“翻白眼”現象，同時心率、血壓和呼吸頻率也會下降。除此之外，流向大腦的血流量也會減少。在移除這類神經元后，BJR和昏厥癥狀都會消失。這些發現證實昏厥是由腦血流量減少引起的，而大腦中的神經活動本身可能在這個過程中起著重要作用。研究顯示新發現的神經元不僅和貝-雅反射有關，甚至與動物生理學、某些大腦網絡甚至行為有關。（University of California - San Diego）
· 人工智能 ·
中國等28國及歐盟簽署首個全球性AI技術聲明
據“澎湃新聞”消息，11月1日，首屆全球人工智能安全峰會在英國布萊切利莊園開幕，全球第一份針對人工智能（AI）技術的國際性聲明《布萊切利宣言》在開幕式上正式發表。宣言寫道：“我們申明，為了所有人的利益，人工智能應該以安全、以人為中心、值得信賴和負責任的方式設計、開發、部署和使用?！?/span>
英國科學、創新和技術部發布的信息顯示，此次參會的有來自中國、美國、日本、德國、印度等20多個國家的政府代表，聯合國、經合組織、國際電信聯盟等多個國際組織的代表，以及超過80個學術機構、企業與協會代表（包含中國科學院、騰訊、阿里巴巴、OpenAI、DeepMind、特斯拉等）。英國科學、創新和技術大臣米歇爾·唐蘭在宣布《布萊切利宣言》時說：“各國現在第一次一致認為，我們不僅需要各自面對，而且需要共同審視前沿人工智能的風險?！碧铺m還宣布，人工智能安全峰會將成為一項定期重復舉行的活動，下一屆峰會計劃于6個月后在韓國舉行，再下一屆計劃一年后在法國舉行。（澎湃新聞）
· 病毒學 ·
首次觀察到衛星病毒附著于輔助病毒
圖片來源：Tagide deCarvalho
衛星病毒（satellite virus）是一類不能獨立侵染宿主的亞病毒，需要依賴輔助病毒（helper virus）才能完成生命周期，比如在宿主體內構建自己的外殼或復制遺傳物質等。這種關系的達成，需要衛星病毒與輔助病毒至少短暫地靠近彼此，但過往研究中尚未出現衛星病毒附著于輔助病毒的案例。最近，在一項發表于ISME的研究中，研究者首次觀察到，一種衛星噬菌體始終附著在輔助噬菌體上。
大多數衛星病毒都含有一個基因可以幫助它整合到宿主細胞的遺傳物質中，而每當輔助病毒出現時，衛星病毒的核酸就可以被復制。而此次研究團隊觀察到一種感染鏈霉菌屬（Streptomyces）的衛星噬菌體，它沒有一個整合基因，無法整合進宿主細胞的DNA，因此它進入宿主細胞時必須要靠近輔助病毒才能生存。研究者將這種衛星噬菌體稱為MiniFlayer，將它的輔助噬菌體稱為MindFlayer，團隊表示二者長期以來一直在共同演化。MiniFlayer演化出了一條很長的尾巴，使它能夠附著在附著在MindFlayer上，實現共同感染。起初有科學家依照噬菌體的測序結果認為是樣本受到污染，但研究團隊后來證明是衛星病毒與輔助病毒形成的系統，而這項研究將幫助人們更好地了解這樣的系統。（University of Maryland Baltimore County）
· 地球科學 ·
形成月球的巨大撞擊改變了地球地幔
無葉檉柳（圖片來源：Marieh Al-Handawi）
巨大撞擊設想認為古代原始行星忒伊亞（Theia）和原始地球發生了撞擊，沖擊碎片形成了地球的衛星月亮。但關于忒伊亞存在的直接證據十分模糊。據近期一篇發表于《自然》（Nature）、基于計算機模擬的論文，約45億年前古代行星忒伊亞和原始地球間的巨大撞擊可能塑造了地球地幔的不同區域。據推測，那次巨大的、形成了月球的撞擊令忒伊亞的殘骸深埋于地球地幔之中，這些發現或改進我們對地球和月球形成的理解。
研究人員通過計算機模擬，對地球地幔在大約2900千米深處兩個大區域顯示出異常緩慢的地震速度提出了一種解釋。這些區域的物質被認為比周圍地幔密度高2.0%~3.5%，作者認為，高密度物質可能是忒伊亞幔物質的埋藏殘骸，在形成月球的大撞擊后保留在了原始地球深處。這些高密度的忒伊亞殘骸被認為橫跨數十公里，作者認為，它們沉到地幔較低區域，積聚形成地核上方密度較高的團塊，一直留存至今。此外，由于大撞擊在行星吸積過程末期很常見，類似的撞擊導致地幔不均勻可能在其他行星體內部同樣存在。
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