⽗亲肠道微⽣物可影响后代寿命；抹⾹鲸的“⽅⾔”密码 | ⼀周趣科学 Vol.18
⽗亲肠道⾥的微⽣物会影响后代寿命越来越多的实验证据表明，⼈类肠道⾥的微⽣物可能才是⼈体真正的主宰。它们除了能够直接影响⼈的肠胃之外，还能够通过多种深远的⽅式影响⼈的⼤脑和内分泌系统，从内向外地影响⼈体。在之前的动物研究中，⼈们已经发现，怀孕雌⿏肠道内的微⽣物群体对于胎⼉的发育有着⾮常重要的影响。
因为我们已经知道微⽣物连⼤脑都能影响，所以它们能够影响胎⼉似乎不是什么“⼤新闻”了。但让⼈没想到的是，科学家近⽇发现，⽗亲肠道⾥的微⽣物居然也会影响胎⼉的发育。来⾃位于意⼤利罗⻢的欧洲分⼦⽣物学实验室的科学家 Jamie A. Hackett 领导的团队，⽤抗⽣素将雄性⼩⿏肠道内的⼤部分微⽣物杀死，然后令其进⾏交配产⽣后代。
结果发现，与正常雄性⼩⿏的后代相⽐，失去肠道微⽣物的雄性⼩⿏的后代，出⽣时的体重更低，平均寿命也会更短。过了⼏星期之后，这批雄性⼩⿏的肠道菌群逐渐恢复，此时再让它们交配产⽣后代，这些后代的出⽣体重和平均寿命就⼜变得正常了。这样⼀正⼀反的结果就表明，⼩⿏⽗亲的肠道微⽣物确实是会影响后代的发育。那么，这种影响是如何发⽣的呢？
⾸先，研究者排除了细菌混进胎⼉体内的可能，这从物理上来说是不可能的，毕竟消化系统和⽣殖系统并不相通。⽽对于怀孕雌⿏的解剖发现，发育胚胎的胎盘受到了影响。肠道微⽣物被改变的雄性⼩⿏，其后代在胚胎发育中，胎盘发育会受到阻碍，进⽽导致胎⼉出⽣时的体重更轻。针对这⼀现象，科学家提出了基于表观遗传学的解释。他们猜测，肠道微⽣物的代谢产物可以影响体内的⽣化过程，⽽体内的化学环境变化⼜会引起遗传物质的修饰。
这种修饰虽然不会改变基因本身，但是会影响基因的表达。精⼦细胞中的这种修饰可能会导致胚胎发育过程中的⼀些问题，进⽽影响⼦代的发育和寿命。
能够定向传递⼿机信号的智能表⾯⼿机是⽤电磁波传递信号的。随着移动互联的发展，3G、4G、5G技术所要求的信号传输速率越来越⾼，所以对信号频率的要求也越来越⾼。在下⼀代信号技术中，⼀种名为可重构智能表⾯（RIS）的设备受到学界和业界的⼴泛关注。
RIS是⼀种集成可调谐元件的⼆维电磁超材料，可以动态、灵活地操纵电磁波的属性。例如，RIS可以吸收环境中的某种特定信号波，然后再将这⼀信号定向地发射到某个位置，从⽽实现信号的定向传播。⼤量的理论创新和原型测量已经证明了RIS在5G和6G⽹络中的⼴泛应⽤，为未来的⽆线通信带来新的⽆限可能。
近⽇，我国东南⼤学的崔铁军教授与合作者在《⾃然·通讯》杂志上发⽂，报道了实验室研发的新型装备——⼀种能够进⾏滤波的可重构智能表⾯（Filtering RIS），在解决⽆线⼲扰问题上取得了突破。⽬前现有的RIS的主要缺陷在于它容易受到电磁⼲扰的影响。实际的⽆线移动通信场景中，多个⽹络所实⽤的频谱⾮常接近，⽽现有的RIS技术⽆法分辨这些频谱。在当今频谱⽇益拥挤的⽆线环境中，这⼀问题的严重性进⼀步凸显。
研究者们针对这⼀问题，基于传统RIS的接收器-发送器架构，创造性地在它们之间插⼊“功能模块”，集成了集总滤波器和移相器，提供强⼤的带外抑制能⼒和低通带插⼊损耗，从⽽解决了传统RIS容易受相近频率的电磁波⼲扰的问题。实验表明，这种新型RIS能够以⾼效率允许窄带宽内的信号传输，但拒绝其它频率的信号；同时，传输信号的相位可以进⾏数字控制，从⽽可以灵活地操纵信号传播。
这⼀新型装置可以使电磁波束发⽣转向，从⽽扩⼤信号覆盖范围，使其更好地满⾜⾼带宽和⾼频率波的使⽤需求。
抹⾹鲸语⾔的“字⺟表”当来⾃同⼀家族的两只抹⾹鲸在加勒⽐海温暖的海⽔中相遇时，它们会互相交流，这就是“鲸歌”。鲸歌结束时，它们还会发出咔嗒声，就像电报员敲击摩尔斯电码⼀样。乍⼀看，这些⽆趣的咔哒声与鲸⻥的歌声相⽐显得如此平淡⽽⽆趣，所以连科学家都没有认真地分辨过它们是否真的有所不同。
来⾃美国纽约城市⼤学的⽣物学家 David Gruber 关注着加勒⽐海中⽣活的⼏个抹⾹鲸家族，那⾥的鲸⻥使⽤⼀种独特的“⽅⾔”，其中包括21种不同的咔哒声。但是，对记录中的8179条鲸⻥歌声的深⼊分析表明，这21种不同类型的咔哒声还有⼀些细微的变化和组合，使其能够传递更多的信息。
这就好⽐汉语的同⾳字和⾳调⼀样，简单的⼀个ma的读⾳，就可以传达妈、麻、⻢、骂等好⼏⼗个意思，虽然听上去基本⼀样，但是能传递的信息却极为丰富。科学家们经过仔细对⽐，发现鲸⻥的咔哒声⾄少有两种区别信息的⽅法：声⾳的时⻓，以及声⾳间隔的时⻓。通过将这些不同特征的组合相加，咔哒声类型从 21 个增加到⼤约 300 个。研究⼩组的分析还表明，鲸⻥会逐渐减慢或加快⼀系列咔哒声的节奏。
当其中⼀只鲸⻥改变节奏时，第⼆只鲸⻥也会效仿这种转变。这更加证实了这种咔哒声不是随机发出的，⽽是属于鲸⻥语⾔的⼀部分。其它动物也会⽤鸣叫声来传递信息，但是它们的声⾳是彼此孤⽴的，不能够通过声⾳的组合来传递更复杂的信息。换句话说，每个⾳节只代表⼀个信息，⽽⾳节之间是⽆法叠加的。⽤声⾳组合来传递额外的信息是⼈类语⾔的关键组成部分。现在看来，这⼀关键技能由抹⾹鲸和⼈类共享。
这项研究揭示了抹⾹鲸交流中有趣的新特征，特别是鲸⻥之间节奏的匹配，有利于识别世界各地抹⾹鲸的⽅⾔。
“听话”的抗凝剂可以随时停⽌抗凝在现代医学中，抗凝剂是⼀种重要的药物。抗凝剂可以⽤来治疗⼼脏病和⾎栓，但也有很⼤的副作⽤。这是因为，减缓⾎液凝固虽然可以减缓⾎栓形成，但也增加了出⾎⻛险。
如果能找到⼀种⽅法，让抗凝剂变得“智能”起来，在对抗⾎栓的时候发挥抗凝功能，⽽在身体发⽣出⾎的时候⼜会停⽌抗凝，那就会极⼤降低抗凝剂的副作⽤。近⽇，悉尼⼤学和⽇内瓦⼤学的研究⼈员开发了⼀种新型抗凝剂，其抗凝作⽤可以“按需”迅速停⽌。这⼀结果可能会导致新的药物出现，从⽽最⼤限度地降低严重出⾎的⻛险。科学家最初在采采蝇的唾液内发现了⼀种具有抗凝⾎作⽤的蛋⽩质。
采采蝇是⾮洲的⼀种昆⾍，靠吸⾎为⽣，它的唾液内含有抗凝⾎的蛋⽩，可以阻⽌伤⼝⾎液凝固，让它多吸⼀点⾎。对这种蛋⽩的进⼀步分析发现，其表⾯的活性位点有⼀个形状⾮常特殊的凹陷，如果设计⼀个分⼦卡在这个凹陷⾥，那么它的抗凝作⽤就会瞬间消失。这不就是我们想要的“智能”抗凝剂吗？
于是，研究者⼀⽅⾯将采采蝇抗凝蛋⽩进⾏改造，使其具有更优秀的抗凝效果，另⼀⽅⾯着⼿设计⼀个能卡在凹陷⾥的“解药”，以此作为调节凝⾎功能的开关。动物实验发现，这种改造过的抗凝⾎蛋⽩能够有效抑制⾎液凝固；如果把名为PNA的“解药”注射到动物体内后，抗凝⾎蛋⽩的抗凝效果在30分钟内就会消失，⾎液⼜能正常凝固了。这种研究分⼦之间相互作⽤的科学领域被称为超分⼦化学，这也是智能化学的应⽤场景之⼀。
理论上来说这种超分⼦概念，能解决所有“既要⻢⼉跑，⼜要⻢⼉不吃草”的难题，在需要药物发挥作⽤时进⾏给药，在不需要药物发挥作⽤时，注射“解药”，让药物失效。例如，⼈们已经把⽬光转向当前⽐较热⻔的 CAR-T 疗法。这⼀疗法是近年来治疗某些癌症的重⼤进展之⼀，但它的使⽤会带来免疫系统⻛暴的重⼤⻛险，这可能是致命的。使⽤解毒剂快速停⽤治疗，可以提⾼ CAR-T 疗法的安全性和有效性。
折纸技法解决软体机器⼈操控难题⽬前我们所掌握的机器⼈技术，都是⽤坚硬材料制成的硬体机器⼈。但是在很多需要柔性操控的场合，我们还需要软体的机器⼈。软机器⼈的引导具有挑战性，因为转向设备通常会增加机器⼈的刚性，并降低其灵活性。
在 5 ⽉ 6 ⽇发表在《美国国家科学院院刊》杂志上的⼀篇⽂章中，美国普林斯顿⼤学的博⼠后吴爽（⾳译）与合作者⼀起，将古代纸张折叠技术和现代材料科学结合起来，创造了⼀种软机器⼈，可以轻松弯曲和扭转穿过迷宫。研究⼈员描述了他们如何⽤模块化的圆柱形部件创建机器⼈。这些部分可以独⽴运⾏，也可以连接起来形成⼀个更⻓的单元，都有助于机器⼈的移动和转向能⼒。
新系统允许灵活的机器⼈向前和向后爬⾏、拾取货物并组装成更⻓的编队。机器⼈在移动中组装和分裂，可以集群⼯作，也可以单独进⾏个体⼯作，这有点像动画⽚《战神⾦刚》⾥的五个机器⼈组成⼀个⼤机器⼈的桥段。每个部分都可以是⼀个单独的单元，它们可以相互通信并根据命令进⾏组装，也可以轻松分离，我们使⽤磁铁将它们连接起来。
如视频所示，这种机器⼈的体表图案是⼀种被称为kresling的折纸图案，该图案允许每个⽚段扭曲成扁平的圆盘并扩展回圆柱体。这种扭转、伸展运动是机器⼈爬⾏和改变⽅向能⼒的基础。通过部分折叠圆柱体的⼀部分，研究⼈员可以在机器⼈部分中引⼊横向弯曲。通过组合⼩弯曲，机器⼈在前进时改变⽅向。通过合理的材料选择和算法设计，研究者开发了驱动和操纵机器⼈的弯曲和折叠的新装置。
研究⼈员表示，当前版本的机器⼈速度有限，他们正在努⼒提⾼新版本机器⼈的运动能⼒，以及组装能⼒。研究⼈员还计划尝试不同的形状、图案和不稳定性，以提⾼速度和转向性能。⽬前已经有医药企业对这⼀技术表示了兴趣。