环球科学：一个失控的超大质量黑洞，正高速穿越星系；...

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　　·天体物理学 ·

　　JWST发现一个失控的超大质量黑洞正高速穿越星系

　　这张艺术概念图展示了失控的超大质量黑洞逃离宇宙猫头鹰（Cosmic Owl ）星系群，留下了一串恒星。图片来源：Li et al/ Robert Lea

　　黑洞本身不可见，当它在空旷的宇宙空间中运动时，很难被探测到。但通过观测黑洞运行对周围环境产生的影响，比如它穿过气体时引发的冲击波，也能捕捉它的痕迹。据Space.com消息，最近美国耶鲁大学研究团队利用韦布空间望远镜（JWST）观测到令人震惊的现象：一个比太阳重1000万倍的超大质量黑洞，正失控地以每秒1000千米的速度在太空中疾驰。这不仅使它成为首个被确认的失控超大质量黑洞，也是迄今探测到的运动速度最快的天体之一。这项研究已在线发表于预印本文库arXiv上，并提交给《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。

　　超大质量黑洞的质量可达太阳的数十亿倍，通常位于其所在星系的中心，并凭借其巨大的引力主宰着整个星系。研究人员表示，这是目前发现的唯一一个远离其原始星系的黑洞。该黑洞最早于2023年被该研究团队用哈勃空间望远镜发现（HST），当时HST观测到疑似一个大质量天体穿过太空后留下的尾迹。借助JWST，研究人员发现该尾迹尖端气体发生了巨大位移，这正是黑洞对其施加引力的地方。事实上，这个黑洞在其前方推动着一个星系大小的物质“弓形激波”，同时在其后方拖曳着一条长达20万光年的“尾巴”，其内部的气体正不断聚集并引发恒星形成。研究人员表示，要将如此巨大的黑洞从原始星系驱逐出去，所需的力极其巨大，有两种可能的机制会导致这种现象。第一种机制是两个黑洞并合，过程中释放的引力波会对新形成的黑洞施加强大的推力，这种推力可以使其速度达到1000千米每秒，足以将其抛射出去；第二种机制是三体相互作用，这种情况发生在其中一个星系的中心存在一对双黑洞系统时，当第三个黑洞进入这个双黑洞系统时，系统会变得不稳定，三个黑洞中的一个会被抛出系统。此前黑洞逃逸一直停留在理论层面，这项新发现提供了如何寻找它们的方法，未来将能帮助寻找更多逃逸的黑洞，以更好地理解黑洞、星系并合等天体物理过程。（Space.com）

　　· 微生物学 ·

　　肠道细菌演化以消化超加工食品中的淀粉

　　随着人们制造和食用越来越多的超加工食品，肠道菌群接触的非天然添加剂，如麦芽糊精等淀粉衍生物也在增加。但是，超加工食品对肠道微生物组的长期演化影响尚未明确。12月17日，一项发表于《自然》（Nature）的研究发现，超加工食品驱使肠道菌群演化出了消化麦芽糊精的能力。

　　研究人员利用新开发的统计方法，识别了全球24个不同人群近30种肠道细菌的基因组中高频出现的共享DNA片段。他们发现相比食用超加工食品较少的非工业化地区，工业化地区人群的肠道菌群普遍存在一个基因变异，能帮助消化麦芽糊精。这一变异可能通过水平基因转移实现跨菌株转移，并在工业淀粉出现的几十年内，由于自然选择而快速传播给更广泛的菌群，直到占据主导地位。这表明，肠道菌群能够适应超加工食品的出现并快速演化，饮食组成对肠道健康或有更深层次的影响。（University of California, Los Angeles）

　　·行星科学 ·

　　土卫六也许根本没有海洋

　　以上六张土卫六的红外图像由“卡西尼”号探测器在探测任务期间收集的数据合成。它们展现了土卫六在雾状大气层下的表面景象，突显了这颗卫星表面多变的形态。图片来源：NASA

　　美国航空航天局（NASA）“卡西尼”号土星探测任务的数据曾让科学家怀疑，土星最大的卫星土卫六的冰层下藏着一片巨大的液态海洋。但最近《自然》（Nature）发表的一项研究显示，土卫六的冰层下可能并没有之前推测的广阔海洋，相反，冰层下可能是冰泥混合物，以及少量液态水。这些发现可能会引发对太阳系其他天体的类似探索，并有助于缩小在土卫六寻找生命的范围。

　　“卡西尼”号探测器于 1997 年启动，历时近 20 年，收集了大量关于土星及其 274 颗卫星的数据。当土卫六沿椭圆轨道绕土星运行时，研究人员观察到这颗卫星会根据其相对土星的位置而发生拉伸或挤压。2008年，他们提出土卫六表面下必定存在一个巨大的海洋，才能使其发生如此显著的形变。但这项新研究的作者在用海洋模型模拟土卫六时，发现结果与“卡西尼”号数据描述的土卫六物理特性并不相符。研究人员引入了一个新变量：时间。土卫六的形状变化比土星引力峰值滞后约15小时。就像用勺子搅拌蜂蜜一样，移动黏稠的物质比移动液态水需要更多的能量。通过测量这一延迟，研究人员得以理解改变土卫六形状所需的能量，从而推断其内部物质的黏度。而土卫六损失或耗散的能量比研究人员预期在存在海洋情况下所需的能量要大得多，这表明土卫六的内部结构与之前分析推断出的结构不同。新研究提出的模型以更多的冰泥和更少的液态水为特征，其中冰泥的黏稠度足以解释延迟现象，但仍保留了水分，这使得土卫六在受土星引力拉扯时能够变形。尽管土卫六存在海洋的概念激发了人们对生命的探索，但研究人员认为，新发现可能会提高找到生命的可能性。分析表明，土卫六存在的淡水区域温度可达约20摄氏度。与开阔的海洋相比，在小体积水体中任何可用的营养物质都会更密集，这可能有利于简单生物的生长。（University of Washington）

　　·医学 ·

　　逆转免疫衰老，mRNA新疗法能增强老年小鼠的抗肿瘤、病毒能力

　　随着年龄增长，人体产生T细胞的能力会逐渐减弱，已有T细胞的效力也会逐渐下降。T细胞免疫力下降也与许多老年疾病中的慢性炎症有关，包括一些类型的心血管疾病。据《自然》新闻（Nature news）消息，12月17日一项发表于《自然》的研究发现，每周给老年小鼠注射两次3种信使RNA（mRNA）的混合物，可以恢复它们疲惫的免疫系统，增强它们对疫苗接种和癌症治疗的反应。

　　T细胞会在胸腺中学会识别并应对病原体和不攻击自身的健康细胞，但胸腺会随着年龄增长而退化，逐渐被脂肪组织取代。此前研究人员曾尝试通过激素或药物逆转这一过程，但均未奏效，于是他们转而尝试不直接治疗胸腺，而是通过将实验性疗法输送到肝脏来靶向T细胞。通过记录小鼠从出生后不久到年老体弱（约20个月大）期间的基因活性和分子信号通路变化，哈佛大学博德研究所等机构的研究人员首次对小鼠的T细胞衰老进行了表征。随后，他们选择了三种在T细胞衰老中起关键作用的蛋白质（分别是DLL1、FLT3L和IL-7），并将它们的mRNA递送至大约16个月大的小鼠的肝细胞中。研究显示，这种实验性疗法可以扩增小鼠免疫系统中的淋巴祖细胞，促进新生胸腺细胞生成，且不会影响造血干细胞（HSC）组成，且会同时增强树突状细胞的数量和功能。与未接受治疗的小鼠相比，接受治疗的小鼠会产生更多的T细胞，并且对疫苗接种和刺激抗癌T细胞反应的疗法反应更佳。不过注射停止后，大部分治疗效果也会消失。（《自然》新闻）

　　· 热点事件 ·

　　MIT核聚变教授于家中遭枪杀

　　据美国广播公司新闻网（ABC News）12月17日报道，麻省理工学院（MIT）等离子体科学与聚变中心（PSFC）主任、核科学与工程系及物理系教授努诺·洛雷罗（Nuno Loureiro）在其位于美国波士顿郊区的家中遭枪击身亡，终年47岁。检方称，案件的调查仍在进行中。

　　洛雷罗于当地时间12月15日晚被发现中枪，送医后于第二天被宣布死亡。案件已作为凶杀案立案调查，目前尚无嫌疑人或动机信息公布。执法部门称，初步调查未发现该案与近期其他高校枪击事件存在关联。据悉，洛雷罗于2016年加入麻省理工学院。在此之前，他在葡萄牙里斯本高等技术学院（IST Lisbon）的等离子体与核聚变研究所（IPFN）担任研究员。（公众号“环球科学科研圈”、ABC News、NBC News）

　　· 遗传学 ·

　　人类染色体结构图谱

　　在细胞核中，人类的DNA会缠绕组蛋白，形成名为染色质的三维复合体。染色质上的大量位点经过生物化学修饰之后，可以调控基因表达。绘制这一三维结构及其如何经时（第四维度）改变的工作，被称为4D核组学。12月17日，一项发表于《自然》的研究，揭示了人类细胞核内染色体的详细图谱，为深入理解人类DNA物理结构和生物表达的关联提供了基础。

　　“4D核组计划”的科学家采用多种染色体捕获技术，分析两类细胞中的染色体组织：人类胚胎干细胞和成纤维细胞（结缔组织细胞）。他们为每种细胞类型编目了超过14万种染色质环（DNA复合结构），生成了单个基因的核环境模型，包括其与远侧调控元件的潜在远距离相互作用。通过整合不同方法的数据集，研究人员对每种方法进行了基准测试，评估其在特定研究的用处。这项联合研究还揭示了折叠染色质的基本物理机制——如环的挤出和相分离——如何共同塑造了复杂的基因组三维结构。结合这些数据集生成的空间模型，使转录和复制等遗传过程能够在染色质的三维环境中得到定位。后续需要进一步研究，探索这些观察到的结构如何与单个基因功能相关联，以及这些成果是否能应用于对抗遗传疾病。

　　撰文：不周、马一瑗、clefable