环球科学：史上最大节肢动物：长度接近汽车，重达50千克

lameihua

　　· 古生物学 ·

　　史上最大节肢动物：长度超过2.6米，体重50千克

　　化石标本对应个体的复原图。（图片来源：EurekAlert/Neil Davies）

　　节胸属（Arthropleura）是一类已灭绝的巨型、多足节肢动物，生活于石炭纪（始于约3.59亿年前）早期到二叠纪（始于约2.99亿年前）早期，部分个体的体长超过2米。2018年1月，研究人员在英格兰北部的诺森伯兰郡的霍威克湾发现了一件节胸属动物的部分节段化石标本。据估计，这一个体完整体长可达2.63米，不仅刷新了这一属的纪录，也是迄今已知的有史以来最大的节肢动物。这一研究已发表在最新的《伦敦地质学会杂志》上。

　　该标本发现于石炭纪早期的斯坦摩尔（Stainmore）组，长76厘米、宽36厘米，含12~14块背板，可能是原始个体蜕掉的外骨骼的一部分。根据已有文献中对该类动物身体长宽比的估计，研究人员估算出了该个体的体长，并估计其体重约为50千克。此前学界认为有史以来最大的节肢动物是一种广翅鲎（Jaekelopterus rhenaniae），体长约为2.5米。此外，该标本所处的地层形成于约3.26亿年前，早于地球历史上大气氧气含量达到峰值的时期（约3亿~2.5亿年前），化石形成时大气中的氧含量只略高于当今。研究人员认为，这表明氧含量有可能不是限制节肢动物体型增长的主要因素。

　　· 地球科学 ·

　　磁场变化可以准确预测海啸

　　2010年智利海啸后画面。（图片来源：International Federation of Red Cross and Red Crescent Societies）

　　海啸发生时，含盐的巨量海水突然运动，理论上会使地磁场产生明显变化，可以以此建立海啸预警系统。但此前该理论一直停留在分析和模拟的层面，缺乏真实世界数据的支持。一项发表于《美国地球物理学会地球物理学研究杂志》上的研究，直接分析了2009年萨摩亚海啸和2010年智利海啸的实测磁场和海啸高度数据，证实了地磁场海啸预警系统的可行性。

　　研究表明，海啸发生时，在海平面上升前地磁场变化的水平分量、垂直分量就已经先后到达，如果结合海水深度和海底结构等因素分析，地磁场变化程度可以非常精确地反映海啸的高度。地磁场变化和海啸传播的速度取决于海水的深度，对4800米深的海域来说，磁场变化能比海啸提前约1分钟到达。这一项基于真实海啸实测数据的分析研究将有助于开发有效的海啸预警系统，以最大程度减轻灾害损失和人员伤亡。

　　· 神经科学 ·

　　大脑星形胶质细胞可调节认知灵活性

　　大脑可以根据环境变化不断学习新事物、修改现有的记忆，这种能力称为“认知灵活性”（cognitive flexibility）。近日发表在《生物精神病学》的一项研究发现，大脑星形胶质细胞可以调节N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）的活性（tone），从而调控认知灵活性。

　　此前科学家已知NMDAR对突触可塑性具有重要影响。在新研究中，研究人员发现，海马体内的星形胶质细胞能通过一种钙激活通道——BEST1，同时释放右旋丝氨酸和谷氨酸，从而调节NMDAR的活性。随后，他们构建了敲除BEST1的小鼠模型，发现这些小鼠的NMDAR活性降低。在寻找隐藏在水面下的平台的水迷宫实验中，实验组的小鼠在初次实验时与野生型小鼠的表现相当；但当目标物被放到相反方向后，实验组的小鼠难以完成任务。而在注射右旋丝氨酸后，实验组小鼠的NMDAR活性及认知灵活性得以恢复。此后的实验还表明，认知灵活性在初次学习时即已经建立，大脑并非仅在环境变化、需要修改记忆时才需要突触可塑性。该研究揭示了星形胶质细胞在突触间的调节作用，或可为自闭症、精神分裂症和早期痴呆症等疾病的治疗提供启示。

　　· 天文学 ·

　　天文学家首次检测到了系外行星的磁场特征

　　哈勃空间望远镜发现碳离子聚集在HAT-P-11b周围，并产生了尾结构。（图片来源：Lotfi Ben-Jaffel/Institute of Astrophysics, Paris）

　　地球磁场像护盾一样保护地球生命免遭太阳风中高能粒子的危害。对其他行星来说，行星磁场也至关重要，它能阻止大气层因恒星风而流失，能对外星生命演化产生显著影响，可以帮我们理解潜在的外星生命形式。一个国际天文学家团队利用哈勃空间望远镜的紫外线数据首次发现了太阳系外行星的磁场特征，相关论文近日发表在《自然·天文学》上。

　　被观测的系外行星名为HAT-P-11b，距地球123光年。该行星大小和海王星相当，质量约为木星的8%，距其宿主恒星只有0.5天文单位。哈勃空间望远镜检测到，碳离子聚集在该行星周围的区域，并产生了至少长达1个天文单位的尾结构，天文学家认为这是由其宿主恒星的恒星风和行星磁场相互作用造成的。研究还发现，该行星磁场较强，但大气金属元素（在天文中指比氢氦更重的元素）含量低于预期，挑战了当前的系外行星形成模型。

　　· 机器人 ·

　　可以逆向设计的柔性机械手

　　事实上，一些传统机器人的机械手并没有那么灵活，难以抓取柔软的物体。在一项发表于《应用物理学评论》的研究中，上海交通大学的研究团队模仿灵活的章鱼触手以及人的手，开发了一种由多个内部腔体构成的柔性机械手。

　　这种柔性机械手呈触手状，由一系列可充气的内部腔体连接而成。机械手的一侧柔软，另一侧则比较硬，而且当充入空气增加内部腔体压力时，机械手会向较硬的一侧弯曲。他们还设计了一种数学模型，通过改变结构的几何形状、材料和位置参数，可以使柔性机械手按照特定设计的方向移动，并做出复杂的动作，从而实现逆向设计。未来，研究团队将利用机器学习等方法实现机械手的自动化设计。

　　· 发育生物学 ·

　　胚胎基因组激活始于单细胞期

　　研究聚焦于人类胚胎单细胞阶段，来自精卵的原核尚未融合的时期（绿色部分）。（图片来源：原论文）

　　传统观点认为，人类胚胎在发育初期依赖于母源积累的RNA，而自身的基因转录始于8细胞阶段。近日，一项发表于《细胞·干细胞》上的研究对卵母细胞和单细胞胚胎进行深度测序，研究细胞中基因表达的变化，证实在单细胞阶段的胚胎中已经存在丰富的基因转录活动。

　　以往的技术难以检测到胚胎初期微小的基因表达活动，而该研究利用高分辨率单细胞RNA测序技术，在人类单细胞胚胎中发现了上百条基因转录的产物。分析显示这些基因与细胞周期、染色体调控和转录激活有关，并一直保持激活状态，直到4~8细胞阶段，同时这些基因表达被扰乱可能导致胚胎的异常发育。这一研究确认了人类胚胎的基因转录起点，进一步完善了对基因激活过程、胚胎发育以及相关遗传疾病的现有理解。

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间12月22日10时，据约翰·霍普金斯大学最新统计，全球累计新冠确诊病例276 199 704例，死亡病例5 368 411例。

　　根据国家卫生健康委员会官方网站的消息，12月21日0—24时，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例77例。其中境外输入病例20例（广西6例，上海5例，云南4例，广东3例，天津1例，浙江1例），含2例由无症状感染者转为确诊病例（广东1例，广西1例）；本土病例57例（陕西53例，其中西安市52例、咸阳市1例；广东2例，均在东莞市；天津1例，在西青区；广西1例，在防城港市）。无新增死亡病例。新增疑似病例2例，均为境外输入病例（均在上海）。

　　31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者19例（均为境外输入）；当日转为确诊病例2例（均为境外输入）；当日解除医学观察21例（境外输入19例）；尚在医学观察的无症状感染者501例（境外输入463例）。

　　截至2021年12月20日，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗269518.1万剂次。

　　文：十米、孙琳钰、王昱、韩佳桐、谢汝雨、蒋泽华