环球科学：教育部：人工智能将纳入教师资格考试；雌性...

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　　· 遗传学 ·

　　一处DNA调整就能让雌性小鼠长出睾丸

　　来源：unsplash

　　通常情况下，拥有两条X染色体的雌性小鼠胚胎会发育出卵巢，因为一种名为Sox9的基因受到抑制。而在拥有XY染色体的雄性小鼠胚胎中， Sox9的表达会触发睾丸发育。在雄性小鼠中，Sox9受一段非编码DNA片段的调控，该片段被称为Enh13。研究表明，删除Enh13会导致删除Enh13会导致具有XY染色体的小鼠发育出雌性器官但此前人们并不知道修改Enh13对雌性 （XX） 小鼠有任何影响。今天，一篇发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上的论文发现，修改雌性小鼠体内的两个Enh13基因拷贝，会让其发育出雄性生殖器和小型睾丸。

　　研究人员发现，对雌性小鼠体内两个Enh13拷贝进行修饰会导致其发育出雄性生殖器和小型睾丸。然而，仅修饰一个Enh13拷贝的雌性小鼠仍然发育出雌性器官。每个Enh13拷贝的修饰只涉及3个核苷酸，却能直接影响小鼠胚胎的性腺发育。进一步试验发现，即便只是向Enh13添加一个核苷酸，也能达到相同的修饰效果。该团队认为，这说明Enh13既是Sox9的增强子又是抑制子，是决定性别的关键因素。（Nature news）

　　· 人工智能 ·

　　人工智能将纳入教师资格考试和认证内容

　　据新华社报道，4月10日教育部举行新闻发布会，宣布启动“人工智能+教育”行动计划，人工智能将纳入教师资格考试和认证内容。

　　围绕利用人工智能赋能教师教学，行动计划提出，围绕课前、课中、课后教育教学全过程，加强智能教学系统应用，为教师减负增效；辅助教师开展作业管理，推进智能批改、答疑和辅导；利用智能技术分析课堂教学行为，帮助教师提升教学质量。

　　行动计划明确加快普及中小学生的人工智能教育，开齐开足开好相关课程；推动人工智能教育全面纳入地方课程体系，指导各地研制人工智能课程指南，明确各学段课程目标、内容与课时要求。鼓励开展人工智能跨学科教学，推动人工智能教育融入课后服务、研学实践等环节。

　　聚焦培育面向智能时代的高层次人才，行动计划要求，推动人工智能成为高校公共基础课，按学科专业分类编写课程教材，推动全体学生掌握人工智能知识。优化传统学科专业人才培养方案，指导高校开设人工智能交叉融合课程，丰富跨学科、跨专业课程群，培养复合型交叉人才。根据产业结构智能升级优化调整学科专业设置，新设一批适应新技术、新产业、新业态的学科专业。

　　此外，根据行动计划，还将利用人工智能赋能学生学习、教育治理、科学研究，建强和优化“人工智能+教育”基础环境和发展生态。到2030年，构建起纵向贯通、横向联通的人工智能全学段教育和全社会通识教育体系。（新华社）

　　· 物理学 ·

　　研究首次实验展示实用量子优势

　　量子计算被广泛认为是突破经典计算局限、解决复杂问题的重要途径。近年来，量子计算已在若干特定基准问题上展现出超越经典方法的优越性，但如何将这种优势拓展到具有现实意义的实际任务，仍是当前国内外亟待解决的关键问题。最近，中国科学技术大学研究团队在《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表论文，提出了一种基于关联量子自旋系统的新型量子储层计算方法，并通过实验首次证明，在处理真实世界的时间序列预测任务时，量子机器学习的性能可以超越经典神经网络模型。

　　许多量子算法依赖精密设计的复杂量子线路实现，而在当前含噪声中等规模量子（NISQ）设备上，这类深层线路往往受到操作误差累积、相干时间有限等实验条件制约，导致面向实际应用的量子优势难以真正落地。为克服上述挑战，研究团队基于量子储层计算这一机器学习框架，通过协同利用自旋相互作用与弛豫过程以及引入时间复用测量两项关键创新，提出并实验实现了一种适用于自旋体系的时序信息处理新方案。基于这些创新，研究团队在核磁共振（NMR）量子平台上构建了量子储层系统，其在常用的NARMA时序基准测试中达到了现有量子实验中的最优水平，还在更具现实意义的多步天气预测任务中表现出卓越的预测能力。这一结果首次在实验上表明，量子机器学习在现实任务上能够超越大规模的经典网络模型，突破了相关研究长期停留于数值模拟和合成数据验证的局限，为发展低能耗、高维度、面向真实场景的量子人工智能提供了切实可行的实验范式，也为探索NISQ时代量子技术的实用化开辟了新方向。（中国科学技术大学物理学院科研部）

　　· 农学 ·

　　让水稻拥有野生稻级别的广谱抗病性

　　XA48介导的免疫信号通路及Xa48-OsVOZ1免疫模块的驯化规律。图片来源：中国科学院分子植物科学卓越创新中心

　　作物在被人类驯化的过程中，抗病能力会根据环境被选择性保留，以在产量和抗病之间找到平衡。但人们至今还没完全弄清楚，这些抗病性状具体是怎样被人工差异化选择出来的。已克隆的水稻抗白叶枯病抗病基因Xa，多源自野生稻或感病基因突变，说明驯化中抗性或发生功能丢失，此外籼稻和粳稻田间抗病性差异显著且存在生殖隔离。因此，厘清水稻驯化及亚种形成过程中抗病基因的选择模式，对水稻高产抗病育种至关重要。据中国科学院分子植物科学卓越创新中心消息，该中心研究团队等克隆出白叶枯病广谱抗病基因Xa48，首次阐明广谱持久抗白叶枯病NLR免疫受体与病原菌分泌的毒性蛋白激发免疫的新模型，揭示XA48在作物驯化中协调生长与免疫的分子基础。研究还证实，叠加基础抗性与病菌小种专化性抗病网络，可以重构野生稻广谱抗性并维持高产性状。相关研究成果发表在《自然》（Nature）上。

　　研究团队筛选大量水稻资源，利用能“攻破”首个克隆的白叶枯病抗病基因Xa21的毒性菌株，在籼稻品种双科早中鉴定出新的白叶枯病抗病基因Xa48，并发现其编码一个免疫受体蛋白。Xa21主要抵御东南亚病原菌变种，而Xa48针对东北亚变种。团队还鉴定出对应的病原菌效应蛋白（XopG），发现抗病蛋白识别病原菌效应蛋白后，会降解下游免疫抑制蛋白，从而激活免疫反应。团队进一步解析了抗病基因在籼稻和粳稻中的差别驯化机制，发现Xa48-OsVOZ1模块显著影响粳稻产量。历经千年驯化，这一抗病基因早已从粳稻基因组中消失，仅保留在籼稻资源里。研究团队构建了水稻白叶枯病抗性综合研究平台，依托长期遗传育种选择与植物病理学研究，建立了基础抗病加专化性抗病协同的免疫研究体系，解析了二者在作物免疫应答中的作用机制。杂交聚合两种抗性的水稻新品系，在经历台风、洪水等极端胁迫后，仍能在不同稻区保持稳定抗性，且不影响产量等重要农艺性状。这在作物层面首次证实，两个免疫网络叠加，可以重构野生稻的广谱抗病性，为作物病害绿色防控提供了新思路。这一成果为植物保护和生物育种研究提供了重要理论支撑。同时，相关成果已落地到多家育种单位。（中国科学院分子植物科学卓越创新中心）

　　· 古生物学 ·

　　木乃伊化的爬行动物揭示早期呼吸系统

　　从水中到陆地是脊椎动物演化的一大步。较早的羊膜动物主要依靠喉部和皮肤呼吸，后期则使用肋骨和胸腔将空气吸入肺部。由于软组织几乎不会形成化石，因此缺少这一转变如何以及何时发生的直接证据。近日，一篇发表在《自然》（Nature）上的论文通过分析爬行动物木乃伊化的化石残骸，发现2.89-2.86亿年前，早期羊膜动物（包括蜥蜴、鸟类和哺乳动物）就开始通过肋骨运动呼吸。

　　研究人员在美国俄克拉荷马州的一个早二叠世洞穴系统中，分析了早期爬行动物大鼻龙（Captorhinus）的一具遗骸。这些保存完好的标本被封在细泥中并被油浸透，包括保存完好的三维皮肤、肋骨和肩周围软骨，以及软骨、骨骼和皮肤中的蛋白质痕迹。这些结构揭示了胸廓如何与肩带相连，形成与现生爬行动物相似的灵活呼吸系统。作者总结说，这是已知最早的完整羊膜动物胸廓，其软骨呼吸组成部分完好。这些发现表明，早期羊膜动物有软骨胸骨，并利用肋骨活动呼吸，可能支持了后来运动、进食和躯体形状的演化改变。这些化石还显示出，软组织和蛋白质能够比预想的保存更久，尽管其保存可能有赖于这一地点不同寻常的洞穴环境，意味着此类发现仍将十分罕见。未来工作可以调查这些特征在其他早期羊膜动物中的普遍程度。

　　· 医学 ·

　　CAR-T疗法治好了一位身患三种自身免疫病的女性

　　据《自然》新闻（Nature news）消息，一位47岁的女性患有三种极其罕见的自身免疫病，此前曾接受过九种其他疗法，但病情均未好转，无法工作，有时甚至因疼痛和疲劳卧床数周。据《卫报》（the Guardian）消息，当时她需要每天输血，并长期服用抗凝血药物来控制病情。去年，她在德国埃尔兰根大学医院接受单次基因工程免疫细胞治疗重置了她紊乱的免疫系统后，恢复了近乎正常的生活。相关细节发表于《医学》（Med）上。

　　这名女性的三种自身免疫病源于她体内的免疫细胞B细胞。B细胞产生的抗体错误地攻击她自身的红细胞，导致了自身免疫性溶血性贫血；这些抗体还攻击了她的血小板，导致免疫性血小板减少症；此外，它们还攻击了一些脂肪结合蛋白，导致抗磷脂综合征。为了控制病情，医疗团队采用了嵌合抗原受体与T细胞（CAR-T）疗法的治疗方案，这种疗法已被证明对某些癌症具有突破性疗效。研究人员提取了这名女性的T细胞，并对其进行基因改造，使其能够攻击一种仅存在于B细胞上的蛋白质。由于CAR-T细胞是能够分裂的活细胞，因此在输回受者体内后，其疗效可以持续数年，有时甚至长达十年。在接受CAR-T细胞疗法以及两种同样会杀死快速分裂免疫细胞的化疗药物治疗一个月后，这名女性的红细胞水平恢复正常。过去14个月来，她无需接受任何治疗即可缓解病情，并且基本恢复了正常生活。一位医学顾问表示，患者的所有症状都对这种疗法有反应，停用常规疗法后仍能长期有效，这表明免疫系统已经进行了重置，但这种效果能持续多久尚不清楚。（《自然》新闻；《卫报》）

　　撰文：不周、王昱