來源：環球科學、科技日報、中國科學報等
共生微生物可能共享對病毒的免疫記憶
病毒通過感染生物體進行複製，動物、植物或微生物都可能被病毒感染。雖然，感染微生物的環境病毒不是新發現，但從前科學家並不了解這些病毒有多流行。最近，一項發表在《自然·微生物學》（Nature Microbiology）的新研究，發現病毒感染的宿主比先前認為的更加多種多樣，而且不同的微生物還可能共享對病毒的免疫記憶。
科學家從墨西哥瓜伊馬斯盆地的熱液噴口的微生物墊當中收集了樣本。微生物墊中有大量的細菌和古菌，這是兩類原核生物，它們的細胞結構、代謝活動、演化歷史等等都有明顯的不同。但當研究者利用CRISPR間隔子（CRISPR spacer）檢測宿主微生物與哪些病毒存在相互作用、並用高通量染色體構象捕獲技術（Hi-C）對樣本中的DNA進行測序後，發現細菌和古菌對一些相同的病毒擁有免疫力。在科學家眼中，感染機制應該非常複雜並有特異性，而一種病毒既感染細菌又感染古菌，令他們感到驚訝。研究者還提到一個有趣的現象，共生的微生物會攜帶針對相同病毒的免疫記憶，而這意味著免疫力可能會在共生微生物之間水平轉移，增強一個微生物群落對病毒的抵禦能力。
https://www.nature.com/articles/s41564-023-01347-5
速溶咖啡或會導致端粒縮短
端粒位於染色體末端，如安全帽一般保護著染色體的完整和穩定。我們通常認為端粒長度的縮短是生物衰老的標誌物，與許多慢性疾病密切相關。最近，在一項發表於Nutrients上的研究中，西安交通大學的研究人員分析了近47萬人的樣本後發現，每天的速溶咖啡攝入量與端粒長度呈負相關。平均每天多喝一杯速溶咖啡，端粒縮短的長度相當於壽命減少0.38歲時端粒縮短的長度。
這項研究調用了英國生物銀行（UK biobank）2006年到2010年間收集的超過50萬名37歲到73歲間的志願者的健康信息，並選擇了472525名具有端粒長度數據的志願者作為研究對象。通過飲食調查問卷，研究人員能夠評估志願者每天的總咖啡攝入量、速溶咖啡攝入量以及過濾咖啡攝入量。同時為了排除其他因素對結果的干擾，研究人員將社會人口統計學、健康相關、生活方式相關以及飲食特徵作為多變量分析的協變量。通過單向方差分析，研究人員建立了三個模型來評估這些協變量對端粒長度的影響。研究人員通過四種方法（IVW，MR-PRESSO, MR-Egger和加權平均值分析）進行了孟德爾隨機化分析，結果顯示，在所有三個模型中，速溶咖啡攝入量與端粒長度呈負相關且存在因果關係，而過濾咖啡攝入量與端粒長度既沒有統計學上的相關性，也沒有因果關係。研究人員表示，速溶咖啡對健康的影響與其他咖啡種類不同，很可能是因其中鉛的含量高於其他咖啡種類，長期飲用會導致體內鉛超標，同時奶精、調味劑等添加劑也增加了風險。未來還需要更多的研究來確定速溶咖啡中哪些成分會導致端粒長度變短。
https://www.mdpi.com/2072-6643/15/6/1354
一種新型光子時間晶體
晶體在空間上存在周期性結構，但時間晶體十分特殊，它擁有時間上周期性變化的電磁特性。去年，有研究團隊首次在實驗上製造出一個時間晶體的雙體系統，並觀察到二者之間的相互作用與量子理論預測相符。到目前為止，對光子時間晶體的研究主要集中在三維結構的材料上，但它對三維樣品中材料特性的均勻調製有極高精度的要求，導致材料合成與實驗觀察仍是巨大的挑戰。近日，在《科學·進展》（Science Advances）上的一項新研究中，另一個研究團隊構建了一種在微波頻率下工作的二維光子時間晶體，這種晶體表現出放大電磁波的能力，具有廣闊的應用前景。
在光子時間晶體中，光子排列的模式在時間上周期性重複，這會導致光的相長干涉和放大作用。研究團隊將這個概念拓展到二維電磁結構的超表面，他們發現將維度從三維結構降低到二維結構，也會降低光子時間晶體的製備難度。而這種時變超表面不僅保留了三維光子時間晶體的關鍵物理特性，同時拓撲結構也更簡單，會產生自由空間和表面傳播電磁波的動量帶隙。這意味著二維光子時間晶體不僅會放大從自由空間入射的電磁波，還會放大沿表面傳播的電磁波。而集成電路中電子元件之間的通信正是依賴表面波，因此在集成電路等通信元件上覆上二維光子時間晶體很可能有助於解決無線傳輸中的信號衰減問題，提升通信效率。此外，它還可以利用放大電磁波的機制簡化雷射器設計，或者增強無線發射器和接收器的性能。
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg7541
雄性全為嵌合體的螞蟻
多細胞生物通常是由單個受精卵發育成具有相同遺傳物質的細胞集合。但最新發表於《科學》（Science）的一項研究發現，所有的雄性細足捷蟻（Anoplolepis gracilipes）均為由來自兩個不同譜系的單倍體細胞構成的嵌合體。
研究者通過種群遺傳學和譜系地理學分析，在採樣自東南亞各地的細足捷蟻種群中發現R和W兩個相互依賴的遺傳譜系。蟻后都是R/R的基因型，通常情況下其卵子在接受W精子受精後，發育成R/W雌性工蟻。但該研究發現，卵子在接受W精子受精後也可以發育成雄性，但與雌性受精卵不同，它們的卵子和精子的細胞核並未融合。父本和母本細胞核在同一個卵內獨立分裂，產生嵌合體雄性，其身體由單倍體的R細胞和W細胞共同構成。儘管在許多物種（包括人類）中都觀察到過嵌合體現象，但它們均屬於一些罕見發育事故或者發育後期不同個體的融合。這項新研究發現了一種發生於發育開始階段的專性嵌合模式。這種不同尋常的繁殖方式可能是兩個共存血統之間發生基因衝突的結果。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf0419
物理學家實現了時間「雙縫」干涉實驗
1802年的雙縫干涉實驗證實了光子的波粒二象性，它對量子物理學產生了深遠的影響。但時域上的雙縫實驗卻一直難以捉摸。最近，發表在《自然·物理學》（Nature Physics）上的一項研究使用時間而非空間的」狹縫「進行了實驗，揭示了更多光子的基本性質。
雙縫實驗的經典版本中，光子經過狹縫會改變行進方向，因此干涉圖案會出現在展開的角度範圍內。而新研究中時間「狹縫」則會改變光的頻率，從改變它的顏色，這將使干涉圖案出現某些顏色增強或黯淡的條紋。研究團隊選用了一種超材料氧化銦錫薄膜進行實驗，這種材料允許研究人員進行精細的雷射控制。利用雷射，研究人員能在超快的幾飛秒時間尺度內改變這種材料的反射率，由此構建光的時間」狹縫「，並允許光在特定時間快速連續地通過，從而使光在頻譜上產生干涉。時間「狹縫」之間的時間間隔決定了頻譜中的振盪周期，而條紋可見度在頻率上的衰減會揭示時間「狹縫」的形狀。實驗結果顯示，可見振盪比現有理論計算的要多得多。這項實驗揭示了更多光子的基本性質，使我們能進一步探索時變物理學，以實現光譜合成、信號處理及光神經形態計算等應用。
https://www.nature.com/articles/s41567-023-01993-w
可能存在磁場的類地行星
地球的磁場能夠偏轉來自太陽的高能粒子和等離子體，是維持地球大氣層穩定存在的必要條件。然而如果想要觀察到地外行星的磁場，就需要行星磁場與恆星相互作用產生足夠強的無線電信號。近日，一項發表於《自然·天文學》（Nature Astronomy）的研究利用央斯基甚大陣列望遠鏡（Karl G. Jansky Very Large Array），觀測到一顆名為YZ Ceti b的岩質行星可能具有磁場。
YZ Ceti b的體積與地球相近，圍繞距地球12光年的紅矮星YZ Ceti旋轉，二者距離很近，YZ Ceti b公轉一周僅需2天（地球日）。在這樣的近距離下，YZ Ceti b會穿過從紅矮星上噴出的物質，行星磁場會「拖拽」等離子體，使之與紅矮星自己的磁場作用，因此產生了很強的無線電信號。據此，科學家能夠估計磁場強度和恆星周圍環境，為更深入的研究打下基礎。
https://www.nature.com/articles/s41550-023-01914-0
大腦中的液體流動，可以通過感官刺激來控制
腦脊液是無色透明的液體，包圍著腦和脊髓。隨著腦脊液的流動，它會帶走腦中的一些廢物和毒素，有助於維持大腦的正常運轉。阿爾茨海默病等一些認知功能衰退的疾病，也與腦脊液流量下降有關。而最近，一項發表在PLOS Biology的研究表明，腦脊液的流動可以通過感官刺激來控制。
科學家向參與研究的健康成年人展示了一個棋盤圖案，這個圖案時明時滅。與此同時，研究者要通過功能性核磁共振成像（fMRI）記錄人類的腦活動，也要觀察腦脊液的流動速度。科學家發現，這個圖案確實引發腦活動，當圖案可見時，fMRI記錄的血氧水平會增加，而當圖案不可見時血氧水平則減少。研究者還發現，腦脊液的流動與血液信號呈負相關。此外，改變圖案可見的時長，對血液和腦脊液的影響也是可預測的，而這些影響無法用呼吸活心率來解釋。雖然，這項研究還沒有測量腦中廢物的清除速率，不過已經證實簡單的閃爍圖案就可以增加腦脊液的流量。這可能為阿爾茨海默病等疾病的治療帶來啟發。
https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002035
城市兒童不再有生長優勢
童年和青春期的生長發育對終生健康都非常重要，而這要受到家庭、社區和學校生活環境的影響。目前還沒有針對城鄉之間兒童生長環境差異的研究。而近日在《自然》（Nature）上發表的一篇論文通過整理現有數據，發現對大多數國家而言，城市兒童的生長條件曾經比鄉村兒童更好，但這一差異現在已經消失。
研究人員整理了200個國家1990～2020年間7100萬年輕人（5～19歲）的身高和體重數據。他們發現，在1990年，除少數國家外，幾乎所有城市兒童和青少年都比鄉村的同齡人高。但到2020年，城市身高優勢在大多數國家都變小了，而在許多富裕西方國家（如英國、美國和法國），城市反而有了輕微劣勢。撒哈拉以南非洲大多數國家，以及一些太平洋、南亞和中東國家的男孩則是例外，這些國家中，鄉村男孩的身高沒有增加，甚至反而變矮了。研究人員總結，理解兒童和青少年生長發育軌跡可以為在這些重要年齡段改善健康結果的工作提供指導。
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05772-8
複雜生命從「軟雪球地球」存活
在6.54~6.35億年前的馬里諾冰期（Marinoan Ice Age），地球表面大部分地區都被冰蓋覆蓋，這被稱為「雪球地球」（Snowball Earth）事件。過去一些研究認為，在馬里諾「雪球地球」期間，海洋微生物可以在少數海洋避難所存活。近日發表於《自然·通訊》（Nature Communications）的一項研究指出，馬里諾冰期適宜複雜生命居住的海洋環境可能比此前認為的更普遍。
研究者分析了中國南方晚成冰紀南沱組沉積岩地層的地球化學成分，發現其中的有些化石類似底棲、能光合作用的藻類。另外，鐵的化學組成顯示當時深海的含氧量很低，但表層海水可能存在好氧生物驅動的氮循環。在馬里諾冰期末期，這些沉積物位於北緯30度到40度，這說眀宜居的開闊大洋環境可能延伸到了中緯度地區，該事件更類似於一次「軟雪球地球」（Slushball Earth）事件，而這些中緯度開闊大洋環境為當時的複雜微生物提供了避難所，讓它們得以從冰期倖存。
https://www.nature.com/articles/s41467-023-37172-x
過分嚴苛的管教會增加兒童出現持續心理健康問題的風險
一些家長在教育孩子的過程中，可能會出現過分嚴苛的管教，比如對孩子大喊大叫、體罰、在孩子表現不好時孤立他們、損害他們自尊，或不由分說地懲罰孩子。而最新發表於Epidemiology and Psychiatric Sciences雜誌上的研究顯示，如果父母經常對孩子實行這種過分嚴苛的管教，孩子患上持久心理健康問題的風險可能會顯著增加。
研究者使用了兒童和青少年縱向研究項目「在愛爾蘭成長」（Growing up in Ireland）中7507名兒童的數據。通過」長處和困難問卷」（Strengths and Difficulties Questionnaire），給每個孩子在3歲、5歲和9歲時進行心理健康方面的綜合評分，評分主要針對心理健康的外化症狀（internalising symptoms，如焦慮和社會退縮行為）和內化症狀（externalising symptoms，如衝動和攻擊性行為、以及多動症）。接著研究人員根據這些孩子在3至9歲期間心理健康狀態的發展軌跡，將他們分成心理健康問題低風險（占85.3%）、中風險（占6.43%）和高風險（占10.07%）三類。而這些孩子的父母，則根據教育方式被分為三類：「溫暖」（warm，支持和關注孩子需求）、「一致」（consistent，對孩子設定明確的期望和規則）、「敵對」（過分嚴苛的管教）。結果發現，採用「敵對」式養育方法，會使孩子在9歲處於心理健康問題高風險的機率增加1.5倍，處於中風險的機率增加1.6倍。該研究結果強調了對有心理健康困難風險的兒童進行早期干預和支持的重要性。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0165032720325830