环球科学：爱因斯坦又双叒对了：中国“拉索”给出量子...

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　　· 物理 ·

　　中国科学家给出量子引力最强限制

　　量子化时空破坏洛伦兹不变性，导致不同能量光子的真空传播速度有微弱差异。图片来源：紫金山天文台

　　洛伦兹不变性是狭义相对论的基础假设，它表明在不同惯性系中的物理规律，可以通过洛伦兹变换保持一致。为了统一量子力学和广义相对论，物理学家提出了多种量子引力模型。其中一些认为，在微观尺度下的时空不再是连续的，而是呈现离散的量子化“泡沫”结构。这种泡沫化的量子时空在局域上破坏严格的洛伦兹不变性，导致光子在真空中的传播速度不再是常数c，而是与光子的能量相关。洛伦兹不变性破缺所产生的这种真空色散效应非常微弱，但通过遥远距离传播的积累，高低能光子的细微速度差可能表现为可探测的到达时间差。因此，发生在宇宙学距离的高能爆发现象——伽马暴被认为是检验洛伦兹不变性破缺的重要平台。

　　2022年10月9日，高海拔宇宙线观测站（LHAASO，“拉索”）探测到来自迄今最亮伽马暴GRB 221009A的约65 000个能量范围在几百GeV到十几TeV的高能光子，首次精确测量了伽马暴甚高能余辉辐射的全过程。LHAASO合作组通过分析这些甚高能观测数据的能谱时延，发现不同能量光子之间不存在到达时间延迟现象，从而给出了洛伦兹不变性破缺的严格限制。对于一阶洛伦兹不变性破缺情形，LHAASO得到了与之前最好结果相当的量子引力能标限制；对于二阶洛伦兹不变性破缺情形，LHAASO则将量子引力能标的下限提高了5~7倍。相关论文发表在《物理评论快报》（PRL）上。（紫金山天文台）

　　· 医学 ·

　　海螺的致命毒素，可能是制造更好药物的关键

　　刚采集的地纹芋螺。图片来源：A freshly-collected batch of venomous cone snails

　　多年来，科学家一直在寻找糖尿病等激素紊乱症的治疗方法，却始终没有研发出很好的药物。近日，美国犹他大学（University of Utah）的研究人员在一种致命海螺——地纹芋螺（Conus geographus）——的毒液里发现了类似人体生长抑素（somatostatin）的化学成分。它通过降低血糖来杀死猎物，这为科学家提供了制造糖尿病药物的新思路。研究结果于8月20日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。

　　人体的生长抑素负责将血糖、激素和其他分子的血液水平维持在稳定范围内。而研究人员发现的这种地纹芋螺毒素——“Consomatin”——与它的作用机制极为相似，只不过具有更高的稳定性和特异性。作为一种毒素，它与毒液里的一种类似胰岛素的毒素共同作用，抑制猎物体内的血糖水平，从而杀死猎物。

　　实验发现，人体的生长素抑素靶向多个蛋白，而Consomatin只靶向其中一个，因此在调节激素和血糖水平的时候不会影响到血液里其他分子的水平。同时，Consomatin拥有一种罕见氨基酸，使之能够在人体里停留地更久。这种高度特异性和持久性为更好的药物设计提供了希望。

　　· 动物学 ·

　　座头鲸可以制造和使用工具

　　座头鲸捕食时制造的“气泡网”。图片来源：Marine Mammal Research Program, UHM/ SOEST

　　许多动物都会使用工具来帮助自己寻找食物，但仅有极少数的动物会制造和改进工具。最新发表于《皇家学会开放科学》（Royal Society Open Science）的研究发现，座头鲸也可以制造和使用工具。

　　研究团队在座头鲸身上安装了非侵入性的吸盘标签，并结合无人机搜集单独活动的座头鲸在水下的运动数据。研究者发现，座头鲸会通过在海里制造“气泡网”来捕食，而且它们还会通过多种方式操控和调整这种“气泡网”来最大限度地摄取食物。它们会熟练地吹出气泡，形成带有内环的网，并主动控制细节，如环的数量、网的大小和深度以及气泡之间的间距。这种方法可以让座头鲸在一次潜水进食中，相比于不使用“气泡网”捕获多达七倍的猎物，且无需耗费额外的能量。这一发现让座头鲸跻身于为数不多的能制造和使用工具的动物之列。（UNIVERSITY OF HAWAII AT MANOA）

　　· 分子生物学 ·

　　新型CRISPR-Cas系统的分子机制

　　VII型CRISPR-Cas系统的工作机理。图片来源：武汉病毒研究所

　　CRISPR-Cas是广泛存在于细菌和古菌中的抵抗病毒入侵的适应性免疫系统。目前，关于I-VI型CRISPR-Cas系统的功能和机制研究比较深入，而近期发现的VII型CRISPR-Cas系统的生物学功能和分子机理尚不清楚。

　　为阐明VII型系统切割底物RNA的分子机制并进一步探讨其应用于基因编辑的可能性，需要对VII型系统复合体进行生化表征及结构解析。而近日中国科研团队在《自然》（Nature）上发表论文，首次表征了VII型CRISPR-Cas系统的功能。研究发现：VII型系统复合体由7个Cas7蛋白、1个Cas5蛋白、4个Cas14蛋白以及crRNA和底物RNA构成；VII型系统通过独特的核酸酶Cas14四聚体特异性切割底物RNA；底物靶序列两侧的序列（PFS）限制了CRISPR工具对靶点的选择性，而VII型系统的3-PFS对底物切割无影响，5-PFS可以通过增加VII系统复合体中Cas14的结合位点影响对RNA底物的切割。（武汉病毒研究所）

　　· 环境 ·

　　加拿大2023年破纪录野火季的驱动因素

　　2023年加拿大野火季是该地区迄今记录的规模和强度最严重的野火季之一，《自然·通讯》（Nature Communications）发表的一篇论文报道了2023年加拿大野火季的驱动因素和影响。研究结果指出了加拿大严重火灾气象条件增多的后果以及持续开展野火防备的重要性。

　　研究者利用多个数据集对2023年加拿大野火季的特征、主要驱动因素和影响进行了综合评估，并与既往野火季进行了对比。他们指出，多个因素共同促成了这种极端野火，包括提早融雪、早期季节干旱条件以及酷热——2023年5-10月的平均温度比1991年至2020年的平均值高了2.2°C。这些条件被认为使火险较高的天数增加——火险标准根据林火天气指数（Fire Weather Index）的定义，2023年达到这些极端条件的森林面积占比为1940年以来最高。研究人员在这一上升趋势以及观察到的野火持续时间和规模增加之间发现了强相关性。同时发生的火灾事件挑战了整个国家的火灾管理和响应能力。作者总结道，研究结果揭示了加拿大野火带来的越来越多的挑战，这些野火在人为气候变化的影响下更加严重，而且受到极端火灾气象增多的驱动。

　　撰写：王昱、冬鸢、时小舟