环球科学：牙齿和人手一样大，史前巨鲨能5口吞下一头虎鲸

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　　· 古生物学 ·

　　3D建模显示，巨齿鲨能吃下8米长的虎鲸

　　巨齿鲨（Otodus megalodon）可能是曾经在地球上生存过的最大的食肉动物之一。然而，由于缺少完整的巨齿鲨化石记录，人们通常只能通过长约15厘米的牙齿化石来想象这种动物的大小，以及它的运动和掠食能力。而最近，在一项发表于《科学·进展》杂志的研究中，科学家借助一条巨齿鲨的锥骨化石对它进行3D建模，并认为巨齿鲨可以吃掉8米长的猎物，约相当于如今海洋中顶级掠食者虎鲸的大小。

　　巨齿鲨的骨骼主要由软骨构成，不易形成化石。这项研究用到的标本，是来自比利时皇家自然科学研究所的一组巨齿鲨脊椎化石，共141块——前人研究认定它们属于同一个体，生活在约1800万年前的海洋中，享年46岁。科学家扫描了每一节椎骨，结合另一组在美国发现的巨齿鲨牙齿化石的扫描图，建立起一只巨齿鲨的3D模型，并根据大白鲨模型来估计巨齿鲨骨骼周围的软组织数量。模型显示，那只巨齿鲨体长16米，重达61吨。研究者又利用在28个鲨鱼物种中已建立的速度与体重的关系估算出，这只巨齿鲨能以每秒约1.4米的速度游泳，比研究中涉及的其他物种都要快。科学家还根据模型估计，这只巨齿鲨的胃容量约为9605升；假设食物能填充胃容量的70%，研究人员认为它能摄取8米长的猎物，但需要咬5口以上。而吃掉一条8米长的鲸鱼，或许能让巨齿鲨在两个月内不再进食的情况下游过数千英里。科学家相信，巨齿鲨是一种跨洋的“超级顶级掠食者”（super-apex predator），而它的灭绝可能对全球营养物质运输产生了重大影响。

　　· 演化生物学 ·

　　生物体型变化的新模型

　　动物的能量需求随体型变大而增加。但在发育或进化的过程中，能量代谢率与体型的增长往往不成比例。过去的理论认为这种异速生长主要受物理定律的限制。近日，一项《科学》上的研究从动物生命周期的角度对此提出了新的解释。

　　科学家根据来自12个门的10000多个物种的数据建立了一个将生长、繁殖和代谢率联系起来的数学模型，发现随着寿命和体型增加，动物逐渐将能量分配从生长转移到繁殖。当代谢率与体型大小呈一定异速比例时，繁殖效率最大化。模型还预测人类活动会导致动物的代谢率指数下降，会导致物种向生长速度更快和终身繁殖数量更少的方向演化。

　　· 物理学 ·

　　在质子中发现本征粲夸克

　　质子包含2个上夸克和1个下夸克，它们由传递强相互作用力的胶子连接起来。但根据量子理论的预测，质子中还存在无穷多的正反夸克对。不论夸克的质量重于质子还是轻于质子，都能在高能质子对撞中发现这些夸克，其中质量大于质子本身的被称为重夸克。长期以来，科学家都怀疑质子本身的波函数含有粲夸克（最轻的重夸克）的成分，却因非微扰动力学难以预测。

　　近日，NNPDF合作组织在《自然》杂志上发表论文，表示他们在大型强子对撞机海量的数据中找到了粲夸克存在的证据。研究团队利用机器学习技术，将质子本征粲夸克成分从高能辐射产生的正反粲夸克对信号中分离出来，最终确认质子固有粲夸克存在的置信度为3倍标准差级别。

　　· 化学 ·

　　温和降解“永久性化学品”的新方法

　　PFAS被广泛应用在食品包装中。图片来源：Pixabay

　　全氟和多氟烷基物质（PFAS）是包含多个碳氟键的化合物，目前在工业界被广泛使用，如聚四氟乙烯的生产，作为食品包装中的防水、防油材料。但PFAS的降解是一项挑战，因为它们难以被细菌分解，也难以被火焚烧和被水溶解，而往往被称作“永久性化学品”。目前，降解PFAS需要采用极其苛刻的条件，如高温、高压。近日，一项发表于《科学》的研究发现选择正确的溶剂，在温和的反应条件下，利用常用的反应试剂就能将全氟羧酸（PFCAs）降解为无害的简单产物。

　　研究人员选用了一种此前不常用于降解PFAS的溶剂——二甲基亚砜（DMSO），并将PFCA置于120℃的DMSO与水的混合溶剂（体积比为8：1），以及常用的氢氧化钠溶液中，这会使PFCA发生脱羧反应，生成活泼的全氟烷基碳负离子。这些活性中间体可以引发后续的脱氟反应：它们会在氢氧化钠的介导下脱除氟原子，并最终转化为无害的氟化物和简单的含氧有机分子。此外，他们还利用理论计算，模拟了PFCA可能的分解过程。接下来，研究人员计划测试这种方法对其他PFAS的有效性。

　　· 医学 ·

　　一种糖蛋白或有助于预测帕金森病风险

　　近日，一项发表于《科学》的研究发现，检测帕金森病患者血液中一种糖蛋白的含量，有助于预测帕金森病风险。目前，诊断帕金森病主要依赖于患者出现的运动症状（如震颤，即常说的手抖），但此时疾病很有可能已经发展了很久。因此，为了及早干预帕金森病的发展，我们有必要开发一组可靠的生物标志物，以便准确识别有疾病风险的个体，及时进行治疗。研究人员分析了全基因组关联研究（GWAS）中，与帕金森病有关的7号染色体上的一个风险位点，并将这个位点与编码非转移性黑色素瘤糖蛋白B （GPNMB，一种跨膜糖蛋白）的基因关联起来。随后，通过分析GPNMB在神经细胞中的功能，他们发现GPNMB会与α-突触核蛋白（aSyn）相互作用，而神经细胞中aSyn的异常积累可能会导致帕金森病。随后，他们还检测了731名帕金森病患者血浆样本中的GPNMB浓度，并与59名神经系统健康的个体的样本做对比，发现帕金森病患者血浆中GPNMB浓度普遍升高，而且血浆GPNMB浓度较高的患者的疾病程度也更严重。

　　· 古人类学 ·

　　18000年前就有人类在南美洲生活

　　科学家过去发现，在大约17 000年至14 000年前出现了从西伯利亚到北美洲的人口迁移。一项近日的研究提出，这一时间或许应该更早，其论文近日发表于PLOS ONE。

　　该研究以Q单倍群（Q haplogroup）为基础，该单倍群几乎代表了所有中美洲和南美洲的美洲原住民谱系。由于人类Y染色体拥有人类基因组中最长的非重组DNA，因此能够提供父系血统的历史记录。研究人员利用来自102个Y染色体序列的数据，建立了一个Q单倍群的系统发育树（phylogenetic tree）。同时，研究人员利用了生活在其他地方的80名Q单倍群人口的采样数据，通过对比发现，人们需要在南美洲生活18000年才能使Y染色体具备现在的特征。

　　研究还发现，新仙女木事件（Younger Dryas）——一段距今约12000年的冰期，对美洲原住民的血统产生了影响，研究人员建议未来的相关研究应关注这一因素。

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间8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596 157 068例，死亡病例6 453 656例。

　　据国家卫健委官方数据，8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427例。其中境外输入病例67例（广东17例，天津13例，北京10例，上海6例，福建6例，四川5例，黑龙江4例，辽宁2例，江苏2例，浙江1例，广西1例），含4例由无症状感染者转为确诊病例（浙江1例，福建1例，广东1例，四川1例）；本土病例360例（海南232例，西藏55例，陕西16例，重庆11例，广东9例，福建8例，四川4例，新疆4例，内蒙古3例，甘肃3例，山西2例，浙江2例，河南2例，湖南2例，辽宁1例，上海1例，安徽1例，江西1例，湖北1例，贵州1例，云南1例），含89例由无症状感染者转为确诊病例（海南82例，西藏3例，湖南1例，重庆1例，四川1例，新疆1例）。无新增死亡病例。无新增疑似病例。

　　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1558例，其中境外输入94例，本土1464例（海南535例，西藏494例，新疆189例，陕西73例，青海64例，河南16例，广东11例，重庆11例，湖北10例，甘肃8例，江西7例，兵团7例，河北6例，黑龙江6例，四川5例，安徽4例，广西4例，云南4例，辽宁3例，上海3例，浙江2例，内蒙古1例，贵州1例）。

　　截至2022年8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342980.4万剂次。

　　文：王昱、栗子、王怡博、孟凡琼、马一瑗