环球科学：大脑变大，肠道微生物功不可没；刺激这里可...

lameihua

　　· 行星科学 ·

　　金星可能从未有过表面海洋

　　金星平均表面温度约465°C，气压比地球海平面的压力高90倍，不适宜生命居住。但它过去的环境情况还不清楚。地球和火星表面，都有水侵蚀的痕迹，而金星表面则没有。金星过去是否一直都没有水、不宜居？过去一直存在争议。而近日一篇发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上的论文表明，金星内部可能在其大部分历史中都是干燥的，它表面不曾有过液体海洋。

　　金星大气成分和它火山活动释放的气体有关，这会反映出行星内部的含水情况。研究人员根据金星今天的大气情况，构建了一个化学模型分析金星内部的化学组成。结果发现，金星内部缺乏氢，这表明它比地球内部干燥得多。研究人员认为，金星可能从来没有过适合海洋形成的条件，大气中的水总是以水蒸气的形式存在，最终都逃逸到了太空中。研究人员认为，与金星相似的系外行星不太可能拥有液态水或者宜居环境。

　　· 微生物 ·

　　肠道微生物组可能通过影响能量的使用，帮助动物演化出更大的大脑

　　脑容量较大的哺乳动物需要更多的能量来支持大脑的生长和功能。但什么样的生物特征让演化出较大大脑的动物可以满足这样的耗能需求，至今仍不清楚。一项发表在《微生物基因组学》（Microbial Genomics）上的新研究发现，支持产生更多代谢能量的肠道微生物可能是较大大脑演化的关键。

　　研究人员将两种脑容量较大的灵长类动物（人类和松鼠猴）和一种脑容量较小的灵长类动物（猕猴）的肠道微生物植入小鼠肠道，并观察和测量小鼠生理机能随时间的变化，包括体重变化、脂肪比例、空腹血糖、肝功能等。研究者还测量了每组小鼠体内微生物的类型及其产生的化合物的差异。结果表明，携带来自大脑较大的灵长类动物微生物的小鼠吃得更多，但发育更缓慢，它们的身体主要把能量转化为葡萄糖，这是大脑的主要的能量来源，而转化为脂肪的能量更少。相比之下，携带来自大脑较小的灵长类动物微生物的小鼠则将更多的能量以脂肪的形式储存起来。该研究首次表明不同动物物种的肠道微生物会影响物种间的生物学差异，并支持肠道微生物可能通过改变动物的身体机能来影响演化的假设。这项研究也为人类大脑的演化提供了一个新的视角。（NORTHWESTERN UNIVERSITY）

　　· 医学 ·

　　针对性深部脑刺激可增强脊髓损伤后的行走能力

　　临床试验参与者Wolfgang J?ger离开轮椅，利用外侧下丘脑的深部脑刺激爬上爬下台阶。图片来源：NeuroRestore, 洛桑联邦理工学院

　　脊髓损伤会破坏大脑和脊髓之间的交流通道，常导致瘫痪或运动功能受损。一些脑区有助于控制行走；但还不清楚哪些区域受到脊髓损伤的影响最大，也不清楚其他脑区能如何支持康复并帮助恢复行走。 根据《自然·医学》（Nature Medicine）发表的一项研究，对一个被称为外侧下丘脑的区域进行深部脑刺激，能够改善经受过脊髓损伤的人类和啮齿动物的行走能力并促进康复。

　　研究团队使用3D成像技术绘制了脊髓损伤小鼠在康复阶段的脑活动，以确定在此期间有哪些脑区参与到行走的部分。他们发现外侧下丘脑（通常负责唤起、进食和动力的脑区）有一组神经元似乎在康复中发挥了重要作用，为治疗干预提供了潜在新靶点。研究团队针对外侧下丘脑进行了深部脑刺激，发现有各种脊髓损伤的小鼠和大鼠的行走能力当即得到了改善。

　　随后，研究者测试了对外侧下丘脑进行深部脑刺激是否能改善两名慢性不完全脊髓损伤患者的行走能力。结果显示，两名需要依靠辅助设备行走但仍有步态问题的患者，在10米和6分钟的步行测试中行走能力都得到了改善，下半身运动能力也有所改善。当与康复治疗结合时，即使关闭深部脑刺激，患者的康复效果仍能持续。

　　作者认为，尽管还需更大规模的研究对更多患者进行测试以评估其安全性，但用深部脑刺激激活外侧下丘脑的神经元能有助于恢复一些严重脊髓损伤患者的部分运动能力。

　　· 天文学 ·

　　在石头和空心小行星中寻找原初黑洞

　　原初黑洞示意图。图片来源：NASA

　　一般的黑洞都是在恒星耗尽核燃料后形成的，这样的黑洞质量一般都比太阳质量更大。但也可能存在质量更小的黑洞，比如原初黑洞的质量可能只相当于一颗小行星，体型则只有一颗原子那么大。原初黑洞是在宇宙大爆炸时的极端条件下形成的黑洞，它可能是暗物质的重要组成成分之一，但我们今天仍没有发现任何原初黑洞。近日一篇发表在《暗宇宙物理学》（Physics of the Dark Universe）上的论文表示，我们可以通过空心小行星，还有固体物质中笔直的细隧道寻找原初黑洞。

　　如果原初黑洞在形成时位于一个小行星内部，可能导致小行星中心被黑洞吸收，形成一颗空心的小行星。结构强度决定了，这样的空心小行星最大半径只能有地球的十分之一。研究人员可以根据天体整体的密度推测它是否空心。另外，如果一颗质量为10??克原初黑洞穿过一块日常生活中的固体，它可能会在其中留下一条直径大约0.1微米的隧道。研究人员计算发现，如果暗物质确实都是由原初黑洞构成，那一块十亿年的岩石中有0.000001的概率能留下这样的隧道。研究人员表示，这样的概率对于寻找暗物质来说是可以接受的。（UNIVERSITY AT BUFFALO）

　　· 气候变化 ·

　　气候变化正在导致大象大规模死亡

　　气候变化对自然生态的影响十分广泛，最近一篇在《整体环境科学》（Science of The Total Environment）上发表的论文给出了一个新的案例。研究人员发现气候变化让草原水坑中的有毒藻类大量繁殖，动物在饮用这些水后大量死亡。仅2020年，非洲博茨瓦纳就有350头非洲象死于这个原因。

　　2020年5月到6月间，研究人员发现了大量大象尸体，并很快排除了盗猎的原因。研究人员使用卫星数据分析大象死亡位置，发现大象尸体分布的情况比正常死亡的尸体更分散。并且分析发现，2020年在尸体附近的水坑中，藻类水平明显升高，多次出现水华事件，并且时间和大象死亡时间相重合。这表明大象是被有毒藻类毒死的。研究人员发现，被藻类毒死的大象平均在接触毒水坑88小时后死亡，走了16.5千米。研究人员表示，藻类数量激增，是大象栖息地从2019年的极度干燥突然转变到2020年的异常湿润导致的。研究人员表示，类似的极端天气正在随着气候变化的加剧而增多。（KING'S COLLEGE LONDON）

　　撰写：王昱、冬鸢