环球科学：第三类磁性确实存在，纳米观测可以证明；欧...

lameihua

　　· 医学 ·

　　将常见皮肤细菌转化成外用疫苗，无需打针

　　表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）是一种通常无害的皮肤定植细菌，在人类毛囊中广泛存在。近日，在一项发表于《自然》（Nature）的研究中，研究者发现表皮葡萄球菌可以引起强烈的免疫反应，并通过改造将其转化成无需打针就能在体内生成大量抗体的外用疫苗。

　　研究者首先用浸有表皮葡萄球菌的棉签擦拭小鼠头部（小鼠本身无表皮葡萄球菌寄生），在接下来六周里，观察到小鼠血液中与表皮葡萄球菌结合的抗体数量逐渐增多，最终已经达到常规疫苗接种的预期水平。同样的情况似乎也在人类身上自然发生，研究者从人类捐献者身上抽取血液，发现他们体内针对表皮葡萄球菌的抗体水平与我们常规接种的疫苗一样高。研究者认为，免疫系统对表皮葡萄球菌的抗体反应是“先发制人”的，而不是像其他病原体一样只有入侵后才会开始。进一步研究发现，表皮葡萄球菌中引发这种强烈免疫反应的部分是一种名为Aap的蛋白质。Aap不仅会引发lgG抗体的增加，也会引发lgA抗体的增加。

　　随后，研究者将破伤风毒素片段整合到表皮葡萄球菌Aap所在的区域中，并将这些改造后的表皮葡萄球菌接种到小鼠头部。结果发现，这些小鼠体内产生了极高水平的针对破伤风毒素的抗体。当研究人员给小鼠注射致死量的破伤风毒素时，接种天然表皮葡萄球菌的小鼠全部死亡， 而接种了改造后表皮葡萄球菌的小鼠则没有出现任何症状。用白喉毒素进行类似的实验，也得到了类似的效果。

　　接下来，研究人员希望在猴子身上重复这项实验。如果一切顺利，这种疫苗接种方法可能在两三年内进入临床试验阶段。（STANFORD MEDICINE）

　　· 物理学 ·

　　从微观上证明交变磁性

　　在碲化锰中观测到的交变磁性漩涡，图片边长为1微米。图片来源：Oliver Amin, University of Nottingham

　　传统观点认为有两种基本磁相，铁磁性和反铁磁性。传统的磁铁就是铁磁性材料，它的磁场由排列成同一方向的磁体电子的自旋引起。20世纪30年代，科学家发现了反铁磁性，反铁磁材料中的电子的自旋上下交替，不会产生外部磁场。但近年来实验发现，某些反铁磁性材料也会表现出铁磁体的特征。有理论解释认为，这可能是因为存在第三类基本磁相：交变磁性（altermagnetism）。

　　近日，一篇发表在《自然》（Nature）上的论文从微观观测的角度证明，交变磁性确实存在。研究人员使用同步辐射光源，在纳米级的尺度上测量了碲化锰（MnTe）的磁性。在微观角度上，碲化锰的磁性的基本单元是彼此反向平行的微小磁矩，但承载这些微小磁矩的晶体结构又会相对于相邻的晶体结构发生旋转。这让碲化锰具有了交变磁性。该研究还展示如何调控材料的交变磁性。交变磁性兼具铁磁性和反铁磁性的优势，为制造自旋电子器件带来了新突破口，有望将微电子元件和数字储存器的速度提升数个数量级。（UNIVERSITY OF NOTTINGHAM）

　　· 天文学 ·

　　“萤火虫闪烁”揭示早期星系的形成

　　“萤火虫闪烁”星系（Firefly Sparkle）所处的宇宙年龄只有6亿年，它和那时的银河系质量相当。图片来源：原论文

　　我们看到的星系越遥远，它就越古老。对于我们现在能观测到的最遥远的星系，它所处的宇宙年龄仅有当前的5%。对于像银河系一样的星系，在那时的质量仅有现在的万分之一。它们质量太小，很难被观测到，这也是星系早期演化研究面临的困难之一。而近日，一篇发表在《自然》（Nature）上的论文，借助韦布空间望远镜（JWST）的最新观测数据，发现了与银河系前体质量相似的小质量星系“萤火虫闪烁”（Firefly Sparkle）。

　　“萤火虫闪烁”星系最早由哈勃空间望远镜（HST）发现。在本项研究中，研究人员利用光谱学和引力透镜估计该星系的红移约为8.3，这意味着它所处的宇宙年龄仅有6亿年。该星系的质量主要集中在10个恒星簇中，单个团簇的质量从10?到10?倍太阳质量不等。光谱特征显示，“萤火虫闪烁”星系的金属丰度（在天文中，氢、氦之外的元素都被称为金属）低，气体密度高、电子温度高，这可能暗示早期宇宙中的星系的更倾向于形成大质量恒星。这也是人类首次在早期宇宙中，对与银河系前体质量相似的星系进行光谱-光度学分析。

　　· 环境 ·

　　欧洲废水中不断检测出脊髓灰质炎病毒

　　据《科学》新闻（Science News）报道，过去三个月在西班牙、波兰和德国的废水中检测到了一系列脊髓灰质炎病毒（poliovirus）。12月10日，英国政府和芬兰也报告了更多呈阳性的废水样本。研究者仍然在确定这些病毒的起源和传播过程。基因分析表明，这些病毒可能已经在某个地方流行了大约一年而未被发现，研究者认为非洲的可能性最大，但也不排除发生在欧洲的可能性。

　　总体而言，在检测到脊髓灰质炎病毒的欧洲国家中，脊髓灰质炎病毒疫苗接种率很高，目前尚未发现因为这些病毒引发的麻痹病例。但每个国家都存在接种不足或尚未接种的儿童，因此麻痹病例的风险依然存在。而病毒蔓延到周边乌克兰等疫苗接种率低的国家，则可能是巨大隐患，可能导致疫情持续爆发。（Science News）

　　· 生物学 ·

　　鳄鱼的皮肤是如何形成的

　　光片显微镜识别出的组织层的精确几何形状：红色，表皮；粉色，真皮；棕白色，骨骼；紫蓝色，两个选定区域的胶原纤维方向；橙色，皮肤感觉器官。图片来自瑞士日内瓦大学F. Ber

　　动物的附属器官——如羽毛、毛发和鳞片——通常作为受遗传调控的单元在胚胎发育期间发育。但这一规则也有例外，如鳄鱼头部的鳞片被发现完全由机械过程产生。不过，形成头部鳞片图案的精确机制一直很难确定，一定程度上是因为用鳄鱼胚胎做实验存在技术难度。《自然》（Nature）发表的一项研究显示，鳄鱼面部与下颌独特的鳞片图案是由一种精确的皮肤机械折叠过程形成的。

　　研究者通过将尼罗鳄胚胎实验与计算机模拟相结合，生成了一个三维机械发育模型，重现了鳄鱼头部鳞片的图案结构。他们发现，这些鳞片会通过简单的机械过程自我组织，比如因皮肤比皮下骨骼发育更快以及这些不同组织的硬度差异而导致的挤压褶皱。作者总结道，这个过程会使鳄鱼头部的鳞片形成不规则的几何图案，这与鳄鱼身体鳞片作为受遗传调控单元的发育方式截然不同。

　　撰写/编辑：王昱、冬鸢