环球科学：来自人类的基因让小鼠大脑增大6.5%；“芝加哥...

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　　“芝加哥始祖鸟”问世！带来对鸟类起源的新认知

　　紫外线灯下的始祖鸟化石（图片来源：Delaney Drummond，版权归属菲尔德博物馆）

　　2022年，美国芝加哥的菲尔德自然历史博物馆收藏了一具保存非常完好的始祖鸟化石，因此这具化石也被称为“芝加哥始祖鸟”。它是已知第14件始祖鸟标本，只有鸽子大小，也是目前发现体型最小的始祖鸟。这具化石的骨骼部分只缺少了一根指头。其中大部分骨骼保存较为立体，同时保存有罕见的软组织如皮肤、趾垫和羽毛等重要信息。最近，《自然》（Nature）杂志发表了关于“芝加哥始祖鸟”的新研究。

　　高精度CT扫描和三维重建显示，该标本几乎完整保存了整个头骨，尤其罕见地保存了完整的腭区结构。这一结构表明，始祖鸟的头骨形态介于伤齿龙类和其他白垩纪鸟类之间，代表着从非鸟恐龙缺乏灵活性的头骨向更轻便灵活的鸟类型头骨过渡的关键阶段。与此同时，芝加哥标本是首件发现三级飞羽（tertials）的始祖鸟标本。这种附着在肱骨和尺骨上的羽毛位于翅膀和身体之间，可能在飞行过程中协助维持连续的空气动力学平面，从而实现和提高飞行效率。这一结构在非鸟类恐龙中从未出现，显示这些羽毛可能是为了适应主动飞行而演化出的创新特征。作者认为，这些发现以及其它特征表明，这种鸟类适应某种程度的飞行，并具有陆生和树栖混合的生态环境。（Nature，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所）

　　· 遗传学 ·

　　来自人类的基因让小鼠大脑尺寸增加

　　与其他现生非人灵长类动物相比，人类大脑相对更大。据《自然》新闻（Nature news）报道， 一项发表于《自然》（Nature）的研究显示，将人类独有的DNA片段插入小鼠体内，可以让小鼠长出更大的大脑。在人体内，这段DNA像一个调节器一样，可以增强某些基因的表达，从而增加神经元的数量。

　　研究者重点关注的是基因中的人类加速演化区（HARs），这是一组在人类基因组中高度保守的DNA片段，当人类祖先与黑猩猩分道扬镳后，HARs曾经历了快速的演化。研究团队重点关注了一个名为HARE5的HAR，在小鼠中，HARE5已知能增强Fzd8基因的表达，而Fzd8基因是神经细胞发育和生长的重要推动力之一。研究团队将人类版本的HARE5植入活体小鼠体内，并替换掉了它们自身的HARE5版本，结果发现这些小鼠在成年时期的大脑比未经基因改造的小鼠大出了6.5%。

　　目前尚不清楚这些大脑变大的小鼠的认知或记忆能力是否得到了提升。但研究者进一步在实验室人脑类器官中观察了HARE5如何影响神经细胞生成，结果发现，含有黑猩猩HARE5的类器官比含有人类HARE5的类器官生成的放射状胶质细胞更少，且这些胶质细胞的发育程度也较低。研究团队还发现，HARE5放大了驱动神经干细胞生长的关键信号通路，这进一步证实了这种基因增强剂在增加人类大脑大小和复杂性方面的作用。（Nature news）

　　· 人工智能 ·

　　谷歌DeepMind推出通用科学人工智能AlphaEvolve

　　当地时间5月14日，谷歌DeepMind推出了一款名为AlphaEvolve的通用科学AI系统。这是一种由大型语言模型（LLM）驱动的进化式编码Agent，旨在发现和优化通用算法，已在内部应用中取得了显著成果，但尚未向公司外部的研究人员推广。

　　AlphaEvolve利用了一系列最先进的大型语言模型，包括快速高效的Gemini Flash，以最大限度地探索各种信息，以及DeepMind最强大的模型Gemini Pro，以提供有深度且富有洞察力的建议。它还通过自动化评估器来验证、运行和评分所提出的算法，并通过进化框架来迭代改进所发现的最佳算法，以找到更好的算法。在过去一年里，DeepMind已经在谷歌计算生态系统（Google’s computing ecosystem），包括谷歌数据中心、硬件和软件中部署了由AlphaEvolve发现的算法。比如，AlphaEvolve发现的一种简单却高效的启发式算法，可以帮助谷歌的Borg系统更高效地管理庞大的数据中心，在投入使用一年后，已经平均恢复了0.7%的全球计算资源，提高了数据中心的效率。AlphaEvolve还可以针对复杂的数学和算法问题提出新的解决方案。比如，在50多个开放性数学问题（包括几何、数论等）中，AlphaEvolve在约75%的情况下重新发现了迄今最佳解决方案，在20%的情况下改进了之前已知的最佳解决方案，例如在几何学难题——“吻接数问题”（Kissing Number Problem）中发现了新的下界。AlphaEvolve有望随着大语言模型能力的提升而继续改进，未来或能应用于材料科学、药物发现等领域。（谷歌DeepMind）

　　· 古生物学 ·

　　新脚印改写四足动物登陆史

　　视频来源：弗林德斯大学& Monkeystack

　　在脊椎动物演化的关键节点，一群四足动物从海洋爬上了陆地。此前，已知最早的羊膜动物身体化石和遗迹化石出现在大约3.2亿年前，然而，最近澳大利亚一块约3.56亿年前的岩石上，发现了两组可能属于羊膜动物的化石，相关研究已发表于《自然》（Nature）杂志。

　　这些足迹发现于从澳大利亚维多利亚州雪原组（Snowy Plains Formation）出土的一块岩石，该岩石可追溯至3.56亿年前。作者表示，一共发现了两组足迹，似乎都来自同一个动物。这些足迹上的爪印显示它们是由一个羊膜动物留下的——比之前已知的羊膜动物足印和身体化石还早了约4000万年。通过将前后足印间的距离与足印形状类似的现代巨蜥的足印距离进行对比推断，作者估计这个古代羊膜动物可能长约80厘米，但他们强调该动物的具体大小依然未知。

　　这些发现表明，现代羊膜动物的共同祖先可能在泥盆纪/石炭纪交界（约3.59亿年前）时就已存在，且现代两栖动物和羊膜动物的最近共同祖先可能出现在上泥盆统早期（约3.8亿年前）。作者总结道，如果属实，那么四足动物从水栖生物演化到完全在陆地生活的生物的速度可能比之前认为的更快。（Nature）

　　· 月球探索 ·

　　月球内部并不均匀

　　月球内部演化概念模型。（图片来源：原论文）

　　月球正面（即面向地球的一面）和背面在地质学、火山活动、月壳厚度上有明显差异。正面颜色较深，布满了熔岩（说明火山活动更密集），而背面地势更崎岖。此前有研究认为，月球正面和背面之间的不同或许可以通过月球内部结构差异来解释，但一直缺乏观测性证据。近日，《自然》（Nature）报道了对月球正面和背面半球内部差异的探测结果。基于美国航空航天局（NASA）“重力恢复与内部实验室”（GRAIL，又名“圣杯号”）任务的引力场数据，研究发现月球内部深处可能存在温度差异。这种内部不对称或解释了月球表面外观的反差，以及月球正面和背面之间火山活动的差异。

　　研究者分析了GRAIL任务的数据，绘制了月球对其绕地轨道的引力响应，这能揭示该卫星的内部结构。他们发现正面和背面月幔的变形能力相差2%～3%。随后，他们模拟了月球结构，确定这些数字可用两个半球的月幔温度相差100～200开尔文来解释，而且正面月幔的温度比背面更高。他们推测，这种热差异可能与月球正面内部钍和钛的放射性衰变有关。这种无需让探测器在月球表面着陆便可探究月球内部的方法，或能用于测量其他行星天体的结构差异，如火星、土卫二、木卫三。（Nature）

　　撰写：王怡博、二七