环球科学：鱼类其实有脖子；普朗克被撤稿论文已恢复

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　　鱼类其实有脖子

　　实验室里的虹鳟鱼。图片来源：Ariel Camp

　　在哺乳动物中，颈部通常被定义为位于颅骨和肩部之间的脊柱区域，它使头部能够独立于身体进行三维运动。然而，对于像鱼类和两栖动物这样解剖结构截然不同的脊椎动物来说，这种基于形态学的定义并不总是完全适用。但最近对鱼类的研究表明，脊柱存在一些功能性的区域划分，这可能类似于颈部。该项目在意大利佛罗伦萨举行的实验生物学学会会议（Society for Experimental Biology）上提出，旨在建立颈部的新定义，该定义兼顾形态和功能，并更广泛地适用于所有主要脊椎动物类群。

　　为了研究不同物种在不同环境下的脊柱形态和功能，研究团队拍摄了动物摄食行为的X光视频，并利用计算机动画软件重建了3D模型。随后，他们确定了脊柱的哪些部分参与了头部和颈部的运动，并确定了这些部分的起始和终止位置。研究团队刚刚开始研究蝾螈的颈部运动，他们收集了一些视频，观察蝾螈在陆地和水下觅食时脊椎的运动方式。虽然人们普遍认为蝾螈确实拥有某种形式的颈部，但目前尚不清楚具体是哪些椎骨参与其中，以及它们在觅食过程中是如何运作的。在鱼类中，该团队现在更接近于明确界定形态颈部（头部附近具有独特形状的椎骨）和功能颈部（负责独立于身体移动头部的椎骨）之间的区别。该项目仍在进行中，对于加深我们对第一批离开海洋、登陆陆地的脊椎动物演化的理解至关重要。（SOCIETY FOR EXPERIMENTAL BIOLOGY）

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　　用立方星探测外太空核武器

　　《外空条约》是国际空间法的基础，该条约的条款之一是禁止在太空中部署核武器。但该条约长期缺乏公开、可操作的技术核查机制。此类装置一旦引爆，将摧毁近地轨道上的绝大多数卫星。最近在《自然》（Nature）上发表的一篇论文通过建模研究发现，微型卫星能探测到太空中卫星上是否存在核武器。

　　论文作者提出了一种检测空间中核武器的方法。建模表明，由于铀材料与地球磁场捕获的质子发生相互作用，携带核武器的卫星会释放出一种独特的中子信号。计算结果表明，一个9U立方星大小的探测平台（9U-CubeSat-Sized）可检测此类信号。论文作者报告称，该探测平台在距离目标约4千米处，经过约1周的观测能确认热核武器存在。作者总结说，尽管还需更多工作来验证这一方法的可行性，这些发现或可为制定政策和开展研究提供参考，以开发工具，验证对《外空条约》的遵守情况。

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　　普朗克被撤回论文已恢复

　　上个月，两位科学史学家发现出版商施普林格·自然（Springer Nature）曾撤回著名物理学家马克斯·普朗克（Max Planc）的两篇论文。而据《科学》新闻（Science News）报道，施普林格·自然本周已撤销了对普朗克两篇论文的撤稿决定。

　　两位科学史学家发现，普朗克的一篇论文于 1942 年发表在当时名为 《自然科学》（Naturwissenschaften） 的期刊上，该论文还曾出现在另外两家期刊上，并被收录在两本书中——这种做法在当时很常见，目的是为了增加读者群，但在今天则被视为自我剽窃。第二篇被撤稿的论文发表于1940年，是普朗克对另一位科学家关于量子力学论文的回应；普朗克曾于1918年获得诺贝尔物理学奖，他的回应论文的标题与那篇论文的标题完全相同。施普林格·自然出版社的撤稿声明声称，这两篇论文的情况都构成了版权侵权。有业内人士推测，这一决定源于施普林格·自然的内部审核软件，但该公司否认了这一说法。施普林格·自然的一位发现人告诉《科学》杂志：“撤回论文的决定似乎是人为错误，我们可以确认，该过程中没有任何软件或’机器人’参与。”（Science News）

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　　用扩展的平均场理论解释神经网络中的活动模式

　　大脑包含数量庞大的神经元，但它们的集体活动是否能用少数宏观变量描述？普林斯顿大学和耶鲁大学的研究人员借用统计物理学中的平均场理论，将神经元的活跃与静默类比为磁性材料中自旋的两种状态，并分析了脊椎动物视网膜、小鼠海马体及多个脑区的神经活动数据。结果显示，只用神经元群体的平均活动和波动来建立传统平均场模型，会与真实数据明显冲突。虽然经过精确求解后，模型可以匹配部分统计特征，但它会错误地预测神经元群体在两种宏观活动状态之间切换，说明简单模型遗漏了重要的高阶结构。

　　为解决这一问题，研究团队提出了一种扩展平均场理论：除了约束每个神经元的平均活跃程度，还完整匹配神经活动沿某个关键集体方向的概率分布。这个方向可理解为众多神经元协同变化最显著的活动模式。蒙特卡洛模拟表明，新模型能较好重现小鼠海马体神经元的真实活动分布，并消除旧模型产生的虚假状态。分析还发现，真实神经网络似乎处在临界点附近，微小变化就可能引发大范围活动重组。研究人员认为，这套方法未来可扩展到多个集体变量，为分析规模越来越大的神经记录数据、寻找复杂脑活动中的低维规律提供新的统计物理工具。相关论文发表在《物理评论快报》（PRL）上。（PRL）

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　　科学家发现过敏性气道炎症新机制

　　铁离子驱动的GSDMD非酶剪切示意图。图片来源：原论文

　　哮喘是常见的肺部过敏性疾病，许多患者接受标准治疗后，症状仍难以控制。现有研究发现，过敏原仅存在于约2%的蛋白家族中，功能类型高度集中，以蛋白酶类过敏原最为多见。近日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心与上海药物研究所等合作研究发现，环境过敏原可通过全新的铁依赖机制，激活肺上皮细胞中的GSDMD（介导细胞膜成孔的蛋白质），促进IL-33释放并启动过敏性气道炎症。相关论文发表在《细胞》（Cell）上。

　　环境过敏原进入气道后，诱导IL-33等“警报素”释放，继而驱动嗜酸性粒细胞浸润、黏液分泌和气道组织损伤。此次研究发现，过敏原刺激后，肺上皮细胞内游离铁迅速升高，并通过局部氧化反应，通过非酶促方式切割并激活GSDMD。研究人员在木瓜蛋白酶和屋尘螨诱导的小鼠模型中观察到，过敏原刺激后，肺组织内游离铁水平快速上升，并与IL-33释放同步。研究显示，铁螯合剂可显著抑制GSDMD剪切和IL-33释放，补充铁则会增强这一反应；而在GSDMD缺失小鼠中，该效应明显消失，证明铁的促炎作用高度依赖GSDMD。体内实验显示，铁螯合剂预处理可显著缓解木瓜蛋白酶诱导的小鼠气道炎症，确认“铁-GSDMD-IL-33”轴是过敏原诱导2型免疫反应的重要驱动通路。研究提出了全新的过敏性气道炎症启动机制，为开发针对过敏性气道炎症的新型干预手段提供了潜在线索。（分子细胞科学卓越创新中心）

　　撰文：王昱、冬鸢