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精子能调整游泳方式，适应不同流体条件；28国及欧盟签署首个全球性AI技术声明 | 环球科学要闻
发布日期:2023-11-04 作者:昭远制药
· 生理学 ·
精子能调整游泳方式，适应不同流体条件
当雄性精子进入生殖道后，其中的生化环境和生物物理信号能过滤低质量精子，并引导高质量精子走向卵子。此前的研究发现，输卵管内的黏液分泌增多后，会向子宫运动，这种流动能防止病原体侵入生殖道，同时能通过一种被称为流变性的现象，选择能够逆流而上的精子。但在单细胞水平上，流体流动和黏度等因素如何相互作用影响精子鞭毛的游动行为仍不清楚。近期，澳大利亚莫纳什大学的科学家发现精子可以通过调节摆动尾巴的方式（鞭毛波形）来调节能量消耗，以适应不同的流体环境，从而优化其在生殖道内的运动。相关研究已于11月1日发表于Cell Reports Physical Science。
在新研究中，研究人员为精子设计了一个“测试场所”，以观察它们在生理相关条件下的行为。他们通过将公牛精子束缚在一个微通道中，研究人员将同一个精子暴露在不同的黏度和剪切速率下（剪切速率指的是一层液体通过相邻层时的速度变化率），利用高分辨率高速显微镜，以每秒200帧的速度量化了鞭毛的动态。研究表明，精子鞭毛波形主要受黏度而非剪切速率的影响，协同作用能促进精子高效游动。在黏度较低的环境中，精子的运动和能耗受流体流动的影响较小。而在高黏度介质中，在75毫秒里剪切速率从0增加到6/s，鞭毛曲率减少了20%，在剪切速率为3/s时，鞭毛游动频率最高，这有利于精子的趋流性。研究人员表示，这一现象表明，在这些特定条件下，鞭毛游动行为的变化可能会促进趋流性，并促进精子从圆周运动到摆动运动的转变。研究结果表明，精子能调整其能量和状态以适应周围的流体动力学，从而能够在液体中有效地游动。
· 神经科学 ·
《自然》论文揭示昏迷的原因！和新的大脑心脏连接有关
昏迷作为一种短暂的意识丧失现象，可能由疼痛、恐惧、换气过度以及炎热的环境等引发。一直以来，科学家都假设昏迷和贝-雅反射（Bezold-Jarisch reflex，BJR）有关。贝-雅反射是一种心脏遭遇有害刺激的反射，涉及多个心血管和神经生理过程改变，主要会引起呼吸暂停、心动过缓和低血压等。不过目前并不清楚参与反射的神经通路。11月1日，在一篇发表于《自然》（Nature）的研究中，来自美国加州大学圣迭戈分校等机构的研究人员证实了一种特定的迷走感觉神经元（VSN）和晕厥有关。
研究人员通过研究迷走感觉神经元的遗传学过程，发现其中表达神经肽Y受体2（称为NPY2R）的神经元主要连接心脏心室壁和后脑区，与贝-雅反射反应密切相关。他们使用光遗传学主动刺激在小鼠脑中这类神经元时，发现自由活动的小鼠立即就会晕倒。在这个过程中，他们还记录小鼠大脑中数千个神经元的数据，以及心脏活动和面部特征的变化，包括瞳孔直径和眨眼。结果显示，一旦NPY2R神经元被激活，小鼠的瞳孔就会快速扩张，出现人类昏厥时典型的“翻白眼”现象，同时心率、血压和呼吸频率也会下降。除此之外，流向大脑的血流量也会减少。在移除这类神经元后，BJR和昏厥症状都会消失。这些发现证实昏厥是由脑血流量减少引起的，而大脑中的神经活动本身可能在这个过程中起着重要作用。研究显示新发现的神经元不仅和贝-雅反射有关，甚至与动物生理学、某些大脑网络甚至行为有关。（University of California - San Diego）
· 人工智能 ·
中国等28国及欧盟签署首个全球性AI技术声明
据“澎湃新闻”消息，11月1日，首届全球人工智能安全峰会在英国布莱切利庄园开幕，全球第一份针对人工智能（AI）技术的国际性声明《布莱切利宣言》在开幕式上正式发表。宣言写道：“我们申明，为了所有人的利益，人工智能应该以安全、以人为中心、值得信赖和负责任的方式设计、开发、部署和使用。”
英国科学、创新和技术部发布的信息显示，此次参会的有来自中国、美国、日本、德国、印度等20多个国家的政府代表，联合国、经合组织、国际电信联盟等多个国际组织的代表，以及超过80个学术机构、企业与协会代表（包含中国科学院、腾讯、阿里巴巴、OpenAI、DeepMind、特斯拉等）。英国科学、创新和技术大臣米歇尔·唐兰在宣布《布莱切利宣言》时说：“各国现在第一次一致认为，我们不仅需要各自面对，而且需要共同审视前沿人工智能的风险。”唐兰还宣布，人工智能安全峰会将成为一项定期重复举行的活动，下一届峰会计划于6个月后在韩国举行，再下一届计划一年后在法国举行。（澎湃新闻）
· 病毒学 ·
首次观察到卫星病毒附着于辅助病毒
卫星病毒（satellite virus）是一类不能独立侵染宿主的亚病毒，需要依赖辅助病毒（helper virus）才能完成生命周期，比如在宿主体内构建自己的外壳或复制遗传物质等。这种关系的达成，需要卫星病毒与辅助病毒至少短暂地靠近彼此，但过往研究中尚未出现卫星病毒附着于辅助病毒的案例。最近，在一项发表于ISME的研究中，研究者首次观察到，一种卫星噬菌体始终附着在辅助噬菌体上。
大多数卫星病毒都含有一个基因可以帮助它整合到宿主细胞的遗传物质中，而每当辅助病毒出现时，卫星病毒的核酸就可以被复制。而此次研究团队观察到一种感染链霉菌属（Streptomyces）的卫星噬菌体，它没有一个整合基因，无法整合进宿主细胞的DNA，因此它进入宿主细胞时必须要靠近辅助病毒才能生存。研究者将这种卫星噬菌体称为MiniFlayer，将它的辅助噬菌体称为MindFlayer，团队表示二者长期以来一直在共同演化。MiniFlayer演化出了一条很长的尾巴，使它能够附着在附着在MindFlayer上，实现共同感染。起初有科学家依照噬菌体的测序结果认为是样本受到污染，但研究团队后来证明是卫星病毒与辅助病毒形成的系统，而这项研究将帮助人们更好地了解这样的系统。（University of Maryland Baltimore County）
· 地球科学 ·
形成月球的巨大撞击改变了地球地幔
巨大撞击设想认为古代原始行星忒伊亚（Theia）和原始地球发生了撞击，冲击碎片形成了地球的卫星月亮。但关于忒伊亚存在的直接证据十分模糊。据近期一篇发表于《自然》（Nature）、基于计算机模拟的论文，约45亿年前古代行星忒伊亚和原始地球间的巨大撞击可能塑造了地球地幔的不同区域。据推测，那次巨大的、形成了月球的撞击令忒伊亚的残骸深埋于地球地幔之中，这些发现或改进我们对地球和月球形成的理解。
研究人员通过计算机模拟，对地球地幔在大约2900千米深处两个大区域显示出异常缓慢的地震速度提出了一种解释。这些区域的物质被认为比周围地幔密度高2.0%~3.5%，作者认为，高密度物质可能是忒伊亚幔物质的埋藏残骸，在形成月球的大撞击后保留在了原始地球深处。这些高密度的忒伊亚残骸被认为横跨数十公里，作者认为，它们沉到地幔较低区域，积聚形成地核上方密度较高的团块，一直留存至今。此外，由于大撞击在行星吸积过程末期很常见，类似的撞击导致地幔不均匀可能在其他行星体内部同样存在。
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精子能调整游泳方式，适应不同流体条件
图片来源：Pixabay
当雄性精子进入生殖道后，其中的生化环境和生物物理信号能过滤低质量精子，并引导高质量精子走向卵子。此前的研究发现，输卵管内的黏液分泌增多后，会向子宫运动，这种流动能防止病原体侵入生殖道，同时能通过一种被称为流变性的现象，选择能够逆流而上的精子。但在单细胞水平上，流体流动和黏度等因素如何相互作用影响精子鞭毛的游动行为仍不清楚。近期，澳大利亚莫纳什大学的科学家发现精子可以通过调节摆动尾巴的方式（鞭毛波形）来调节能量消耗，以适应不同的流体环境，从而优化其在生殖道内的运动。相关研究已于11月1日发表于Cell Reports Physical Science。
在新研究中，研究人员为精子设计了一个“测试场所”，以观察它们在生理相关条件下的行为。他们通过将公牛精子束缚在一个微通道中，研究人员将同一个精子暴露在不同的黏度和剪切速率下（剪切速率指的是一层液体通过相邻层时的速度变化率），利用高分辨率高速显微镜，以每秒200帧的速度量化了鞭毛的动态。研究表明，精子鞭毛波形主要受黏度而非剪切速率的影响，协同作用能促进精子高效游动。在黏度较低的环境中，精子的运动和能耗受流体流动的影响较小。而在高黏度介质中，在75毫秒里剪切速率从0增加到6/s，鞭毛曲率减少了20%，在剪切速率为3/s时，鞭毛游动频率最高，这有利于精子的趋流性。研究人员表示，这一现象表明，在这些特定条件下，鞭毛游动行为的变化可能会促进趋流性，并促进精子从圆周运动到摆动运动的转变。研究结果表明，精子能调整其能量和状态以适应周围的流体动力学，从而能够在液体中有效地游动。
· 神经科学 ·
《自然》论文揭示昏迷的原因！和新的大脑心脏连接有关
昏迷作为一种短暂的意识丧失现象，可能由疼痛、恐惧、换气过度以及炎热的环境等引发。一直以来，科学家都假设昏迷和贝-雅反射（Bezold-Jarisch reflex，BJR）有关。贝-雅反射是一种心脏遭遇有害刺激的反射，涉及多个心血管和神经生理过程改变，主要会引起呼吸暂停、心动过缓和低血压等。不过目前并不清楚参与反射的神经通路。11月1日，在一篇发表于《自然》（Nature）的研究中，来自美国加州大学圣迭戈分校等机构的研究人员证实了一种特定的迷走感觉神经元（VSN）和晕厥有关。
研究人员通过研究迷走感觉神经元的遗传学过程，发现其中表达神经肽Y受体2（称为NPY2R）的神经元主要连接心脏心室壁和后脑区，与贝-雅反射反应密切相关。他们使用光遗传学主动刺激在小鼠脑中这类神经元时，发现自由活动的小鼠立即就会晕倒。在这个过程中，他们还记录小鼠大脑中数千个神经元的数据，以及心脏活动和面部特征的变化，包括瞳孔直径和眨眼。结果显示，一旦NPY2R神经元被激活，小鼠的瞳孔就会快速扩张，出现人类昏厥时典型的“翻白眼”现象，同时心率、血压和呼吸频率也会下降。除此之外，流向大脑的血流量也会减少。在移除这类神经元后，BJR和昏厥症状都会消失。这些发现证实昏厥是由脑血流量减少引起的，而大脑中的神经活动本身可能在这个过程中起着重要作用。研究显示新发现的神经元不仅和贝-雅反射有关，甚至与动物生理学、某些大脑网络甚至行为有关。（University of California - San Diego）
· 人工智能 ·
中国等28国及欧盟签署首个全球性AI技术声明
据“澎湃新闻”消息，11月1日，首届全球人工智能安全峰会在英国布莱切利庄园开幕，全球第一份针对人工智能（AI）技术的国际性声明《布莱切利宣言》在开幕式上正式发表。宣言写道：“我们申明，为了所有人的利益，人工智能应该以安全、以人为中心、值得信赖和负责任的方式设计、开发、部署和使用。”
英国科学、创新和技术部发布的信息显示，此次参会的有来自中国、美国、日本、德国、印度等20多个国家的政府代表，联合国、经合组织、国际电信联盟等多个国际组织的代表，以及超过80个学术机构、企业与协会代表（包含中国科学院、腾讯、阿里巴巴、OpenAI、DeepMind、特斯拉等）。英国科学、创新和技术大臣米歇尔·唐兰在宣布《布莱切利宣言》时说：“各国现在第一次一致认为，我们不仅需要各自面对，而且需要共同审视前沿人工智能的风险。”唐兰还宣布，人工智能安全峰会将成为一项定期重复举行的活动，下一届峰会计划于6个月后在韩国举行，再下一届计划一年后在法国举行。（澎湃新闻）
· 病毒学 ·
首次观察到卫星病毒附着于辅助病毒
图片来源：Tagide deCarvalho
卫星病毒（satellite virus）是一类不能独立侵染宿主的亚病毒，需要依赖辅助病毒（helper virus）才能完成生命周期，比如在宿主体内构建自己的外壳或复制遗传物质等。这种关系的达成，需要卫星病毒与辅助病毒至少短暂地靠近彼此，但过往研究中尚未出现卫星病毒附着于辅助病毒的案例。最近，在一项发表于ISME的研究中，研究者首次观察到，一种卫星噬菌体始终附着在辅助噬菌体上。
大多数卫星病毒都含有一个基因可以帮助它整合到宿主细胞的遗传物质中，而每当辅助病毒出现时，卫星病毒的核酸就可以被复制。而此次研究团队观察到一种感染链霉菌属（Streptomyces）的卫星噬菌体，它没有一个整合基因，无法整合进宿主细胞的DNA，因此它进入宿主细胞时必须要靠近辅助病毒才能生存。研究者将这种卫星噬菌体称为MiniFlayer，将它的辅助噬菌体称为MindFlayer，团队表示二者长期以来一直在共同演化。MiniFlayer演化出了一条很长的尾巴，使它能够附着在附着在MindFlayer上，实现共同感染。起初有科学家依照噬菌体的测序结果认为是样本受到污染，但研究团队后来证明是卫星病毒与辅助病毒形成的系统，而这项研究将帮助人们更好地了解这样的系统。（University of Maryland Baltimore County）
· 地球科学 ·
形成月球的巨大撞击改变了地球地幔
无叶柽柳（图片来源：Marieh Al-Handawi）
巨大撞击设想认为古代原始行星忒伊亚（Theia）和原始地球发生了撞击，冲击碎片形成了地球的卫星月亮。但关于忒伊亚存在的直接证据十分模糊。据近期一篇发表于《自然》（Nature）、基于计算机模拟的论文，约45亿年前古代行星忒伊亚和原始地球间的巨大撞击可能塑造了地球地幔的不同区域。据推测，那次巨大的、形成了月球的撞击令忒伊亚的残骸深埋于地球地幔之中，这些发现或改进我们对地球和月球形成的理解。
研究人员通过计算机模拟，对地球地幔在大约2900千米深处两个大区域显示出异常缓慢的地震速度提出了一种解释。这些区域的物质被认为比周围地幔密度高2.0%~3.5%，作者认为，高密度物质可能是忒伊亚幔物质的埋藏残骸，在形成月球的大撞击后保留在了原始地球深处。这些高密度的忒伊亚残骸被认为横跨数十公里，作者认为，它们沉到地幔较低区域，积聚形成地核上方密度较高的团块，一直留存至今。此外，由于大撞击在行星吸积过程末期很常见，类似的撞击导致地幔不均匀可能在其他行星体内部同样存在。
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