本期导读
1. 宇宙中最亮的物体，同时也是“胃口”超好的黑洞
2. 不会飞的恐龙为何长出羽毛？做个机器恐龙来研究
3. 没有远古病毒，就没有神经系统
4. 太阳系中最年轻的海洋，坐标土卫一
5. 解析锂硫电池中的催化反应网络，锂电池成本有望降低
01 宇宙中最亮的物体，差点被当成错误数据类星体是宇宙中绝对的庞然大物。每个类星体中都包含一颗非常活跃的超大质量黑洞。
类星体能够以极快的速度吸引周围的星系物质，形成稠密的吸积盘，而吸积盘中的物质发生摩擦，能够产生极高的温度，从而以无法想象的亮度向外辐射光能。在类星体的世界里，几亿倍太阳质量是家常便饭，吸引范围达到上亿光年更是小菜一碟。
而澳大利亚国立大学的 Christian Wolf 团队近日发现的 J0529-4351 类星体，被认为是类星体家族中的佼佼者：在迄今发现的类星体中，它的亮度是最亮的，发射功率约为 2x1041 瓦特，这一数值是太阳功率的一千万亿倍！根据爱因斯坦的质能方程计算，这颗类星体每三秒钟就会发射出相当于一颗地球质量的能量，而这颗星体已经在宇宙中存在了 120 亿年的时间。
按常理来说，它应该早就耗尽了能量才对。于是科学家进行了进一步的研究，发现这颗类星体正在以更快的速度吸引他周围的星系物质。计算表明，它每天能“吃”下将近一倍太阳质量的星系物质！这头星际巨兽一边吞噬着海量的物质，一边以极大的功率向外发光，同时在宇宙的边缘地带狂奔，我们却对它所知甚少。这么亮的类星体，为什么人们一直没有注意到它呢？答案是：它太亮了，以至于看起来像是假的。
截止目前，人们已经发现了上百万颗类星体，这么大的群体数量，用人工审查的方式就太慢了。因此，人们把类星体巡查和发现的工作交给了电脑，并且把当时已知的类星体数据用作机器学习的素材。结果可想而知，电脑由于从没见过如此明亮的类星体，因此在看到 J0529-4351 时就把它当成错误数据而自动略过了。幸好研究者从废弃数据里将它及时地挽救了回来。
02 不会飞的恐龙为何长出羽毛？
虽然现代的鸟类是用羽毛来飞翔的，但是羽毛的出现要早于飞翔的鸟类。许多恐龙身上都有羽毛。难道恐龙会“未卜先知”，知道自己的后代将来会飞，所以先长出羽毛不成？这意味着，羽毛的出现最初肯定是为了某些其他的原因，而不是飞翔。只不过后来恰好有些恐龙发现用羽毛可以飞起来，羽毛才成为后来的鸟类征服天空的助手。尾羽龙是一种生活在 1.24 亿年前的、大小如孔雀的恐龙，属于廓羽盗龙类，这类恐龙有着真正的羽状羽毛。
但是尾羽龙的前臂很小，不足以支持它们进行飞行。那么，这么小的前臂，配上这么丰富的羽毛，究竟有什么作用呢？来自首尔国立大学的 Piotr G. Jablonski 与合作者决心解开这个谜题。他们从走鹃（Geococcyx californianus）和小嘲鸫（Mimus polyglottos）的捕食策略中得到了灵感。
这两种鸟类是食虫鸟，在捕食时，它们会扇动翅膀和尾巴上的彩色羽毛，以此来打草惊“虫”，将虫子从隐藏处吓出来，以便进行捕食。这种捕食策略被称为“惊扰捕猎”。尾羽龙也是一种食虫恐龙，那么它们的原始翅膀会不会也具有类似的赶虫子的功能呢？研究者们制作了一个机器人，名叫 Robopteryx，它的体型、外观、运动能力都仿照尾羽龙制成。
机器人上安装了类似尾羽龙的原始翅膀，并且能够做出惊扰捕猎的一系列动作，例如张开翅膀、竖立尾巴、伸展停顿、收回等动作。然后，科学家把这一机器人的动作展示给蚱蜢看，并观察蚱蜢对这些展示行为的反应。用蚱蜢是因为它们对惊扰捕猎行为有反应，而且据推断尾羽龙和蚱蜢曾共存于同一时期。
结果发现，机器人使用雏形翅膀展示惊扰行为，与蚱蜢逃走的可能性之间，有显著的正相关性（使用雏形翅膀时有 93% 的测试蚱蜢逃离，不用则是 47%）。他们还发现，翅膀上有白斑以及尾部有羽毛，与蚱蜢逃离可能性显著相关。Robopteryx 得出的结果支持了惊扰捕猎假说，为有羽毛的翅膀和尾部最初在恐龙中的演化提供了新视角。
03 远古病毒帮助神经系统进化
在脊椎动物的神经系统中，有一种被称为髓磷脂的重要物质，这种物质包裹着神经，就像是电缆线外包着的绝缘皮一样，可以保护并隔离神经，使得神经可以长得更长，并且信号传输更加快速。并不是所有的脊椎动物都有髓磷脂，例如比较原始的无颌类就没有。于是，科学家们试图揭秘髓磷脂的起源问题。
近日，来自英国剑桥大学的 Robin Franklin 与合作者在《细胞》杂志上发表文章，报告了他们关于这一问题的发现：脊椎动物体内的髓磷脂，与一种远古病毒（被称为 retromyelin 病毒）有关。retromyelin 是一种逆转录病毒，它们的看家本领是：把自身的 RNA 翻转成 DNA 并插到宿主细胞的细胞核里，从而跟着宿主同生共死。
在漫长的进化历程中，有一些逆转录病毒的信息会被遗传到下一代，于是这些病毒就成为了人体基因组的一部分。一直以来人们认为，这些随机插进动物基因组里的病毒，不伤害动物就已经不错了，根本不可能有什么正面作用。
但是研究人员发现，如果用遗传学手段将人类神经细胞中的这段病毒除掉，那么髓磷脂的产生会被极大抑制，也就是说，如果没有 retromyelin，人类根本不可能产生髓磷脂，更不可能拥有发达的大脑和神经系统了。通过进一步的实验发现，retromyelin 是一段非编码 RNA，本身不生产任何蛋白质，但它能够与细胞中一种称作 SOX10 的蛋白质结合，从而开启髓磷脂合成的相关基因。
更有趣的是，经过比对发现，不同种类生物体内的 retromyelin 病毒，有着不同的版本，并非是来自同一个祖先。这就说明，现代脊椎动物体内的这段病毒，并不是从祖先那里遗传来的，而是在进化历程中各自捕获的。这种现象被称为趋同进化。这篇文章为人们提供了认识病毒的新视角，也能为基因组学带来新的启发：人类基因组的“垃圾堆”中，也许埋藏着重要的宝藏。
04 太阳系中最年轻的海洋海洋是地球生命的摇篮。
但是海洋并非是地球的专属，在太阳系中，木卫二和土卫二等卫星上也拥有地下海洋。这些海洋被封印在冰层以下，但很有可能并非完全冰冷，所以这些海洋中也有存在生命的理论可能。海洋活动会把这些卫星的表面抹平，擦除它们身上的撞击坑痕迹，因此人们通常会在表面比较光滑的卫星上寻找海洋。因此，从来没人关注过土卫一这颗又“小”又“丑”的卫星。
土卫一的直径仅有 400 公里，不到月球的八分之一；它的表面布满了撞击坑和峡谷，基本没有平地。因此，没人会认为土卫一的外壳下会有海洋。法国里尔大学的 V. Lainey 与合作者在整理卡西尼号发回的关于土卫一的轨道资料时，关注到土卫一的近心点漂移问题。如果卫星是一个实心球，那么它受到的土星引力应该是均匀的，轨道也不会发生大的变化。但是土卫一的轨道近心点却一直在漂移，这说明其内部应该有一层液态海洋。
经过数据计算与模型分析，研究者确认，土卫一的外壳下，藏着一个深度为 20-30 公里的液态海洋。那么问题来了：为什么土卫一上的海洋没有像木卫二那样，把自己的表面抹平呢？答案是：这片海洋非常年轻，年龄不超过 1500 万年，还没有恐龙古老，因此还没来得及擦除土卫一表面的撞击坑。由此看来，不能再以“表面平整”作为地下海洋的标志物了，土卫一海洋的发现，证明了表面不平整的小卫星也是可能拥有地下海洋的。
05 解析锂硫电池中的催化反应网络目前的锂离子电池使用氧化钴作为阴极，这是一种昂贵的矿物，其开采方式对人类和环境有害。如果用廉价的硫代替氧化钴，容量会提升数倍，成本也会降低不少。但有一个问题：硫的还原反应非常复杂，会同时发生很多副反应，使得电池的寿命变短。想要攻克锂硫电池难题，就必须梳理清楚这一电池中，硫元素到底是如何反应的。
美国加州大学洛杉矶分校的段镶锋和 Philippe Sautet 领导的团队破译了这一反应的关键途径。这一发现发表在《自然》杂志上的一篇论文中，将有助于提高电池容量和寿命。锂硫电池中的硫还原反应涉及一个八原子的环状硫分子，共有 16 个电子参与反应。在经历一系列反应交织成的网络后，硫环分子最终转化为硫化锂。
该反应网络具有许多的分支、中间产物和副产物，科学家的目标是，厘清每一个步骤节点到底发生了什么，并找出哪些反应可以提升电池性能。团队先用理论计算来推断所有可能的反应途径，然后通过电化学和光谱分析来验证计算结果。经过不懈努力，整个反应网络浮出水面。数据表明，电池性能主要由反应中间体 Li2S4 决定，将 Li2S4 完全转化为最终产物 Li2S 至关重要。掺杂硫和氮的碳基电极可以有效促进这种转化。
接下来，科学家将探索性能更好的催化剂，进一步提升该反应的效率。研究还发现，中间体 Li2S6 不直接参与电化学过程，而是副反应的主要产物，它能穿梭到锂金属阳极并与其反应，消耗硫和锂，导致能量损失和存储容量迅速降低。因此，如何抑制 Li2S6 的生成，将是锂硫电池研究的方向。电池技术和催化科学的结合，将为快速、高容量的能量转换设备开辟新途径。