环球科学：巨型果蝇精子防止尾部缠结的方法；全球热应...

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　　· 天文学 ·

　　彗星3I/ATLAS可能比太阳系还要古老

　　艺术概念图所示的彗星3I/ATLAS的化学成分表明，它可能形成于宇宙大爆炸后仅几十亿年。图片来源：NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss

　　大约一年前，世界各地的天文学家将望远镜对准了我们宇宙邻域中探测到的第三个星际天体：彗星3I/ATLAS。在接下来的几个月里，研究人员发现，这个直径约2.6千米的天体正以每小时22.1万千米的速度飞驰在太阳系中。不过它究竟起源于何处以及何时，始终未能确定。据《科学》新闻（Science news），一项发表于《自然》（Nature）的新研究利用美国航空航天局（NASA）的韦布空间望远镜（JWST）测量这颗彗星的化学成分，发现它可能形成于120亿年前银河系早期的一个恒星形成区。这项发现让我们得以一窥其他行星系统的全貌，以及它们与太阳系的异同。

　　2025年12月，研究团队利用JWST对3I/ATLAS进行了2天的观测，收集了71分钟的数据。通过将彗星气体晕发出的红外光分解成数千个波长，研究人员得以揭示彗星的化学特征，结果发现它与太阳系常见的彗星和小行星相比，不仅仅是略有不同，而是截然不同。首先，这颗彗星的碳-12与碳-13的比例显著高于太阳系中的其他天体。由于碳-13通常是在宇宙中恒星剧烈爆炸产生的，3I/ATLAS彗星中碳-13的相对缺乏表明这颗彗星形成于宇宙早期，当时许多恒星还未达到爆炸的年龄。其次，3I/ATLAS彗星中含有丰富的“半重水”（HDO），其更容易在高辐射环境中形成，而这种环境在早期宇宙中寒冷、大质量的恒星形成区附近十分常见。此前，研究人员曾利用3I/ATLAS的轨迹和速度估算出这颗彗星的年龄在30亿至110亿年之间。但这项独立的新证据表明，这颗彗星的构成要素在大爆炸后20亿年内就已经存在，它可能比太阳系还要古老，是我们观测到的最古老的彗星。未来随着其他天文观测任务的展开，我们或将发现更多的星际天体，届时我们将对其他行星系统的构成及其形成条件有更为清晰的认识。（《科学》新闻）

　　· 物理学 ·

　　巨大的果蝇精子如何防止尾部缠结

　　黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）巨大精子的显微镜图像，其头部（洋红色）和尾部（青色）被荧光标记。图中按比例显示了体积小得多（约小40倍）的人类精子。图片来源：Jasmin Imram Alsous

　　采用共聚焦显微镜对雌性主要储存器官——精液受精囊中荧光标记的精子进行的实时成像。视频来源：Jasmin Imram Alsous

　　有些动物产生的精子相对于其体型而言格外长。一只成年雄性果蝇（黑腹果蝇，Drosophila melanogaster）体长约两毫米，单个果蝇精子的长度却与雄蝇本身体长大致相当，其中鞭毛（尾部）占据了大部分长度。成千上万个这样的精子如何紧密排列并储存在雄性和雌性生殖系统内的狭小空间中，目前所知甚少。最近，《自然·物理》（Nature Physics）发表的一项研究显示，雄性果蝇产生的巨型精子在体内会自发组织成一种排列紧密、高度动态的活体物质，从而防止数千个精子细胞在狭小空间内打结或缠绕。该发现表明，精子之间的集体物理相互作用使其能够保持活动能力。

　　作者研究了果蝇精子在精囊内的组织方式及运动机制。通过高分辨率三维电子显微镜和活体荧光成像技术，他们发现精子在数十微米的范围内呈高密度排列并相互对齐。这些密集排列的精子并非静止不动，而是会产生贯穿整个器官且持续数小时的集体流动。尽管孤立的果蝇精子运动非常微弱，但密集集合体中的单个精子能够沿着共同的排列方向滑过邻近精子，从而快速移动。通过建模，作者推测这些精子是通过尾部产生微小的弯曲波、推动附近朝相反方向移动的尾部来移动。作者认为，这些力有助于防止精子相对较长的尾部在雄性和雌性生殖器官中缠结。

　　· 气候变化 ·

　　全球热应激加剧，多地区经历强热应激天数增加了50多天

　　热应激是指个体所承受的净热负荷，受温度、湿度、风和辐射等因素的影响，可通过“通用热气候指数”（UTCI）来评估热应激。尽管热浪正变得越来越频繁、持续时间更长且更加严重，但人们所经历的全球热应激变化——包括夜间热应激以及昼夜连续热应激——在全球范围内仍缺乏充分的量化评估。最近发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change）的一篇论文发现，与20世纪70年代相比，每年有额外10亿人面临至少一天的极端热应激。研究结果表明，全球热应激在白天、夜间以及昼夜交替期间的各类事件中都在加剧。

　　作者分析了1950年至2024年间全球人类热应激数据集，发现自20世纪70年代以来，最热日夜的体感温度均有所上升。每年最热的十个夜晚变暖速度快于最热的十个白天，全球平均升温速率分别为每十年0.32°C和0.27°C。如今，各大洲都更频繁地出现极端体感温度。与20世纪70年代相比，包括北美南部、欧洲南部、非洲北部和南部以及南美在内的亚热带地区，每年经历强至极端热应激（UTCI值分别≥32°C和≥46 °C）的天数增加了多达50天。全球人口中至少经历1天极端热应激的情况已从16%上升至22%，相当于新增10亿人。作者得出结论，无论白天还是夜晚，全球热应激在频率、强度和持续时间上都在增加。他们建议，制定热健康行动计划、建立预警系统、实施城市降温措施，以及将热应激指标纳入气候风险评估，都有助于降低脆弱性。

　　· 生物学 ·

　　深海巨无霸水虱绝食5年依然能存活的奥秘

　　来源于论文Genome of a giant isopod, Bathynomus jamesi, provides insights into body size evolution and adaptation to deep-sea environment

　　此前，科学家曾发现深海水虱可以在人工饲养的条件下，绝食5年多依然存活。然而这似乎与它们的大体型十分矛盾，这些深海水虱可以长到几十厘米，是其浅海近亲的几十倍。近期在一项发表于《细胞》（Cell）的文章，中国科学院海洋研究所等机构的研究人员通过分享来自我国“深海勇士号”载人潜水器获取的珍贵样本，并结合多层次组学联合分析与严谨的功能实验，揭示了深海水虱的双重适应策略：一是能够容纳大量食物的扩张胃，使其可以间歇性过度摄食，二是显著降低的基础代谢率。

　　研究人员还对詹姆斯深水虱（Bathynomus jamesi，生活在898米深的海区）与体型较小的近缘物种道氏深水虱（Bathynomus doederleinii，生活在300米海区）进行了形态学比较和宏基因组学分析。他们发现，詹姆斯深水虱的胃部几乎占据了其内部体积的2/3，且胃中与碳水化合物代谢相关的常规消化菌群显著收缩，而一种衣原体出现了特异性富集。它们能帮助詹姆斯深水虱将能量以脂肪形式存储，形成围绕体腔一圈的特殊器官——“脂肪体”。通过筛选詹姆斯深水虱基因组中的“水平基因转移”事件，他们找到了一个来自共生细菌的能力代谢基因“ND1”。 在这种深水虱体内，该基因通过基因复制等实现了超高表达，而其启动子区域的组蛋白乙酰化可以对其进行特异性调控。研究显示，在低代谢条件下，ND1 可使斑马鱼的饥饿存活率提高37%，研究人员还在大肠杆菌中进一步证实了该基因的重要作用。这些发现揭示了深海巨型水虱通过一种特殊的演化策略，缓解了体型巨型化与极端能量限制之间的代谢冲突。（《中国科学报》《细胞》）

　　· 古生物学 ·

　　人类祖先逐渐演化出现了更大体型，但也有例外

　　多年来，对于智人的祖先体型是随着时间推移逐渐增大，还是在某个关键时期体型突然增大，不同的研究均获得了不同结论。6月22日，在一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的新研究中，研究人员分析了21种不同人族物种（包括智人及已灭绝的近亲）的386块化石的体重数据，并利用统计模型追踪了数百万年来人族物种的体型变化。他们发现在整个演化史上，人族成员的体重大体上一直在增加，最显著的变化发生在人属后期，但也有例外。

　　早期的人科成员南方古猿（Australopithecus）的平均体重为40千克，身高与儿童相当，但它们的体重随着时间推移稳步增长。研究显示，相比于早期人类，它们能更有效地利用双足行走，会食用更多肉类，并在更广阔的区域内漫游，寻找食物和适宜的栖息地。更大的体型帮助它们长途跋涉，依靠多样化的饮食生存。研究结果表明，体型增大与这些早期人科成员的生活方式更广泛的转变密切相关。在早期人属中，直立人/匠人（Homo erectus/ergaster）是第一批平均体重达到60千克或以上的人科成员，其体重和很多现代人差不多。然而，并非所有人属成员的体型均表现出明显增大的趋势，弗洛勒斯人（Homo floresiensis）和纳莱迪人（Homo naledi）体型较小，低于人属平均水平。

　　撰文：不周、clefable