科学新鲜报，早看早学到！在过去的一周里，科学界发生了哪些有趣又有料的新鲜事呢？让我们这就来一探究竟吧，话不多说，先看为敬~血型不同，肚子里的微生物也会不同？在每个人的肠道里，都生活着为数众多的微生物，它们构成了人类的肠道微生物群，能够影响到人体健康的方方面面，与人体的消化吸收、免疫系统甚至中枢神经都有关系。肠胃被称作人体的“第二大脑”，也与这群微生物有关。
肠道菌群对于人体的影响，已经得到了深入的研究。但是反过来，人体是如何影响肠道菌群的，还需要科学家进一步探索。在探索中，人们发现：人体的基因不同，会对他们肚子里的微生物也产生一些影响。这激起了科学家的兴趣：为什么人体的基因可以影响不属于人体的肠道细菌呢？2024年1月3日，《自然》杂志上的一篇文章为我们解开了谜底。
荷兰格罗宁根大学的Hermie Harmsen和傅静远决定采用全基因组关联性研究来探索这个问题。经过对9015个个体的数据进行比对，研究者发现人类基因组的差异确实可以影响他们肠道微生物。进一步交叉比对人类基因和细菌基因后，研究者注意到，血型基因也会影响肠道微生物。
简单来说，如果一个人是A型血或AB型血（含有ABO血型中的A基因），那么他肠道中的普拉梭菌则会大概率拥有消化氮乙酰半乳糖胺（GalNAc）的能力。而GalNAc则是A型血与B型血的主要区别点。普拉梭菌是人类肠道中的核心种群之一，占人类粪便细菌总量的五分之一左右。人们已经发现这种菌与肠道健康密切相关，并且与炎症和过敏反应都有关系。
这一研究首次揭露了人类与微生物之间的基因水平互作的例子和机制，为我们进一步认识和利用肠道微生物群提供了新的思路。药物开发新招数，乱拳打死老“师傅”细胞中有着多种多样的“激酶”蛋白，很多激酶都与细胞中的信息传递相关，这些激酶如果传递了错误的信息，就容易导致癌症或者免疫疾病的发生。因此，癌症药物研发的一个重要方向，就是寻找可以抑制这些激酶的分子，也就是激酶抑制剂，例如慢粒白血病“神药”格列卫。
然而，激酶的结构和序列有着很强的相似性，所以很难找到一种只针对特定某一个激酶的抑制剂。也就是说，激酶抑制剂类药物的选择性普遍不高，而且如果一个药物有多个副目标激酶，还会造成比较严重的毒性。日前，德国法兰克福大学的Markus A Seeliger研究团队提出了一个新的研究思路，放弃单独一个药物的研发，而采用多个药物联合上阵。他们的思路是这样的：例如，现在要开发一种抑制A激酶的药物。
有1/2/3三种候选分子都能够抑制A，但，1号分子还能额外抑制B激酶；2号还能抑制C激酶；3号分子同时也会抑制D激酶。这里的激酶BCD都是副目标，如果这些激酶被抑制，就会造成毒性。
研究者的思路是，将1号、2号、3号分子混合在一起给药，各占三分之一，这样一来，作为主目标的A激酶还是会得到最大限度的抑制，但BCD作为副目标与单独用药相比，各自受到的抑制效果仅剩三分之一（因为1/2/3号分子的用药量都变成了三分之一）。如果按照这个思路扩展下去，我们找到100种药物混合给药，每种药物占百分之一，那么A激酶还是会受到百分之百的抑制，但其余的每个副目标都将仅受到百分之一的抑制。
如此一来，既可以保证主目标被抑制，又可以极大降低副作用，一举两得。研究团队用激酶以及激酶抑制剂信息库对这一思路进行了验证，初步证明了可行性。相关工作于2024年1月5日发表在《eLife》杂志上。电刺激基质可以促进植物幼苗生长人们在百年前就知道，通电刺激可以影响植物的生长情况。但是土壤的导电性差，想要研究电对植物的影响，要么需要危险的高电压，要么就只能提供短时间的刺激。
因此，关于电对植物影响的研究比较少见。瑞典林雪平大学的Eleni Stavrinidou研究团队受到无土栽培技术的启发，创造了一种新的培养基质eSoil，用以研究电刺激对于植物生长的影响。无土栽培是用营养液代替土壤进行作物栽培的技术，其中的培养基质为植物的根系提供支撑。
eSoil是研究团队开发的一种生物电子土壤，其主要结构成分是以纤维素为框架的，在纤维素构成的多孔框架中蕴含了大量的有机离子混合物，因此这一结构可以导电。在实验开始时，通过外接充电宝的方法将这种eSoil充满电，这样一来，在整个实验过程中，这种电子土壤就可以持续不断地向植物根系提供电场刺激。研究团队用大麦幼苗作为实验对象，探究电场刺激是如何影响植物生长的。
实验发现，在15天的生长周期中，与未受刺激的大麦相比，受到电刺激的大麦幼苗的重量提升了50%，根系和地上部分的长势也提升明显。研究团队还探究了这一现象背后的原因。实验显示，在吸收的营养物质一样多的前提下，电刺激的大麦中游离氮元素的含量明显降低，这说明电刺激可以加速植物对游离态氮元素的转化，促进其转化为植物的氨基酸，从而达到加速生长的效果。由此看来，电刺激对粮食作物大麦的生长促进效应非常可观。
这种新型的带电无土栽培基质可以为粮食增产和可持续发展提供新的技术支撑和路线选择。本研究近期发表于《美国国家科学院院刊》杂志。10分钟就能充满，可以循环6000次的安全锂电池锂金属阳极电池被认为是电池中的“圣杯”，因为它们的容量是目前商用车载电池的数倍，因此可以极大增加电动汽车的行驶距离。目前制约锂电池技术的主要问题有两个，一个是充电速度问题，而更严重的问题是其安全性问题。
这是因为，在充电过程中，锂离子从阴极移动到阳极时，在阳极上获得电子并附着在阳极表面，形成了不均匀的电镀斑块。这些斑块在放电时也会不均匀地剥离，就会形成累积。当重复多次充放电过程后，这些累积下来的斑块（也被称为枝晶）就会堆叠得越来越长、越来越尖，一旦他们长到电解液中，刺穿分隔阳极和阴极的屏障，就会导致电池短路，甚至起火。
早在2021年，美国哈佛大学的李鑫研究团队就提出了一种技术路线，将稳定性不同的材料夹在阳极和阴极之间，从而隔绝锂的沉积。但这种设计不能完全阻止锂枝晶的生长，只是通过控制和包覆来尽量防止渗透。在今年1月8日的《自然·材料》杂志上，李鑫研究团队发表文章，介绍了他们对原有技术路线的改进。
他们在阳极上添加了微米级的半导体硅颗粒，这使得锂的电镀会围绕着这些硅颗粒来均匀地进行，在放电时也会均匀地剥离，进而从根本上阻止了枝晶的形成，这与原来采用的阻隔与包裹的技术方法完全不同。电镀（充电）和剥离（放电）变得非常均匀，因此充放电反应都可以快速发生。实测表明，这种电池10分钟即可充满电。研究者建造的原型电池通过了实验室的验证，在充放电6000次之后，仍然具有80%的容量。
这一研究是迈向更实用的锂离子固态电池的工业和商业应用的重要一步。功能性状的两种起源在生物体中，很多功能都需要多个基因的配合才能实现，例如卵细胞受精、免疫细胞捕捉病原体以及合成抗体等。人们对于这一现象有一个进化上的疑问：假设一个功能需要多个基因合作来实现，那么这几个基因是同时进化出来的（同时突变），还是一个个积累来的（顺序渐变）呢？
2024年1月4日的《科学》杂志上发表了两篇文章，都回答了上述问题，只不过他们的答案截然不同，为进化论的诠释提供了更加丰富的图景。英国谢菲尔德大学的Sean Stankowski与合作者研究了一种生活在海底的蜗牛(Littorina spp.)。普通蜗牛都是产卵繁殖的，但这种蜗牛是胎生繁殖的。
研究者通过基因组信息比对发现，这种胎生的能力是在10万年之内进化出来的，这对于地球生物进化来说，是非常短的。进一步进行回溯研究后，团队发现，这种蜗牛在将近20万代的传代中，一共累积了超过50个基因突变，最终形成了胎生功能。也就是说，这50个基因是逐个突变的，因此这一结论支持了顺序渐变假说。
而另一方面，英国布里斯托大学的Guillaume Chomicki等人却在另一个案例研究中给出了完全相反的答案。他们的研究对象是一种食肉植物——猪笼草。研究者发现，有两种猪笼草各自独立地演化出了一种新的捕食技巧。通过结合各种科研手段，最终确定了这一新技巧是由三个基因共同组成的。
而在比较了基因组信息之后，研究者认为，这两种猪笼草能够进化出这一新捕食技巧，纯粹是出自偶然——它们各自都“幸运”地同时获得了三个基因的突变。也就是说，这一新的捕食技巧的获得是由于三个基因同时突变造成的，这一结论支持了同时突变假说。对于同一个问题，不同的案例中蕴含着不同的答案。这两篇论文生动地展现了生命世界的多样性和创造性，即便再细微的问题，也可能蕴含着颠覆性的事实。