环球科学：在太空停留一个月，心脏就可能出现衰老迹象

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　　· 气候变化 ·

　　多年冻土融化会导致北极野火增加

　　示意图展示了气候变暖的情况下，多年冻土迅速融化会导致野火加剧。（图片来源：In-Won Kim）

　　在北极和亚北极地区富含碳的土壤上，野火通常发生在相对温暖干燥的夏季。最近发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的一项研究指出，预计气候变化造成的多年冻土急速融化会导致北极和亚北极地区野火增加，从而导致陆地碳净吸收量改变。

　　研究团队利用通用地球系统模式2（CESM2，一个模拟地球气候系统的气象模型），着手研究多年冻土融化的影响。在1850年至2100年间的历史和未来预测排放场景下的50次气候模拟中，作者分析了多年冻土融化和野火的快速变化。这个模型预测，与历史时期相比，21世纪中后期西伯利亚和加拿大等地区的多年冻土活动层厚度将显著增加，土壤含冰量将迅速减少。未来气候场景下温度升高还和土壤水分快速减少有关，因为土壤融化加剧会导致水分向下渗透，远离地表。土壤水分的骤减与地表气温上升、相对湿度下降相关，进一步加剧了气温升高的影响。作者指出，土壤水分的这些改变或与高纬度地区（如西西伯利亚和加拿大）预测的在21世纪末野火加剧相关。这项研究强调了改进建模技术的重要性，这些技术需考虑复杂的环境相互作用，如多年冻土融化和土壤组成，这些都会受到人为气候变化的影响。（Nature Communications）

　　· 医学 ·

　　在太空停留一个月，心脏就就可能出现衰老迹象

　　太空的低重力环境可能会影响宇航员的身体健康，甚至在他们返回地球后，这一影响仍将持续。近日，在一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）上的研究中，科学家将48个模拟心脏的微型芯片送往国际空间站，发现连续30天处于低重力环境下后，心肌组织出现了跳动节律异常等现象，表明长期执行太空任务可能会给宇航员带来潜在的健康风险。

　　科学家培育人源诱导性多能干细胞（iPSC），使其分化为心肌细胞，再将其放入模拟心脏环境、能记录心肌组织跳动的微芯片中。2020年3月，这些微芯片由SpaceX发射的龙飞船送往空间站，之后向地球上的科学家每30分钟发送10秒的心肌组织跳动数据。对跳动模式和回收后细胞的分析发现，处于太空中30天后，心肌组织的收缩力度减弱，心律出现了不规则或减缓。同时，心肌细胞的肌节变得短而紊乱，线粒体形态异常。基因分析表明细胞内与炎症和氧化损伤相关的基因表达增加，这些迹象均与心脏病症状相似。2023年，科学家已向空间站发射第二批心肌组织，以筛选潜在的药物，更好地保护宇航员的健康。（Johns Hopkins Medicine）

　　· 物理学 ·

　　科学家发现了一种极其罕见的粒子衰变过程

　　最近在欧洲核子研究中心（CERN）举行的研讨会上，NA62实验团队报道称，他们首次在实验上观测到带电k介子衰变成一个带电介子和一个中微子-反中微子对的极罕见现象。根据粒子物理学标准模型的预测，100亿个k介子中只有不到一个会以这种方式衰变。

　　K介子是由CERN超级质子同步加速器（SPS）提供的高能质子束与静止目标碰撞产生的。这会产生一束次级粒子，每秒有近10亿个粒子飞入NA62探测器，其中约6%是带电k介子。最新结果是基于2021-2022年NA62实验所采集的数据，并结合了此前发表的基于2016-2018年数据所得到的结果。其中，2021-2022年的数据是在对实验装置做了一系列升级后所收集的，升级后的装置允许在更高的光束强度（比之前高30%）运行，并配备了新的、改进后的探测器。硬件升级与分析技术的改进，以及背景抑制工具的添加，使候选信号的收集率比以前提高了50%。测量结果显示，发生上述极罕见衰变过程的k介子的比例约为一千亿分之十三。这与标准模型的预测相符，不过仍高出约50%。目前，研究团队在收集更多数据来验证这些数据。（University of Birmingham）

　　· 医学 ·

　　安慰剂的疼痛缓解效应可能与多巴胺无关

　　当一个人通过暗示或预期（例如服用没有治疗效果的糖丸）认为自己的疼痛将要得到缓解时，即使没有真的使用止痛药物，他们感觉到的疼痛也会降低，这被称为安慰剂效应。此前的研究认为，这一过程与人体内的多巴胺分泌有关。然而，最近发表于PLOS Biology的一项研究指出，多巴胺可能没有在安慰剂的疼痛缓解效应中发挥作用。

　　研究团队征集了168名18~40岁的志愿者，在实验开始前，要求志愿者服用抑制多巴胺、促进多巴胺释放或不会影响多巴胺水平的药物。随后在实验中，研究者要求志愿者涂抹相同的乳膏，但会告知一组志愿者该乳膏可以缓解疼痛，而告知另一组志愿者该乳膏没有疗效，再让两组志愿者触碰加热棒。研究团队发现，志愿者多巴胺的分泌水平并没有影响他们对疼痛的预期或对疼痛的感知。研究者怀疑，阿片类药物和大麻素等物质可能在缓解疼痛的过程中发挥着更大的作用。（NewScientist）

　　· 化学 ·

　　中子实验解决了40年来有关药物设计中酶的争论

　　近日，在一项发表于《化学科学》（Chemical Science）的研究中，研究人员利用散裂中子源（SNS）和高通量同位素反应器（HFIR）的中子，确定了丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）在原子尺度上的化学特征。SHMT是细胞分裂所必需的一种代谢酶。对SHMT功能及其催化机制的研究始于20世纪80年代初，但几十年来，人们一直在争论它确切的催化机制，以及酶活性位点中各种氨基酸残基的作用。

　　X射线能提供有关碳、氮和氧等重元素的信息，而中子能提供氢等轻元素的信息在目前的研究中，研究人员结合利用X射线衍射和中子衍射，观察到只有一种氨基酸残基（谷氨酸）会调节SHMT这种酶涉及的化学反应。中子数据清楚地表明，谷氨酸分子携带质子，并且可以失去或得到质子，分别充当酸或碱的作用。这表明，对于酶催化反应，质子推动了化学反应的进行。至于应用，癌症会劫持涉及SHMT和其他关键酶的代谢途径中的化学反应，让整个过程变得失控，使癌细胞迅速繁殖，而这项研究也许能够帮助设计一种抑制剂来作为联合疗法的一部分。（Sumner Brown Gibbs, Oak Ridge National Laboratory）

　　撰写：马一瑗、王怡博、二七