环球科学：创纪录！我国成功实现跨12900公里的量子加密图...

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　　· 量子通讯 ·

　　创纪录！我国成功实现跨12900公里的量子加密图像传输

　　近日，由中国科学技术大学潘建伟、彭承志、廖胜凯等人组成的研究团队，联合济南量子技术研究院、中国科学院上海技术物理研究所及微小卫星创新研究院等多个单位，利用“济南一号”微纳卫星成功创造了12 900公里的量子通信距离新纪录。“济南一号”卫星从北京的一个屋顶向远在南非的斯坦陵布什大学发送了处于量子态的激光脉冲，形成了用于图片加密的量子密钥。研究团队成功在单次卫星通过期间共享了多达100万比特的安全密钥并完成了两张图片（一张是中国长城，另一张是斯坦陵布什大学校园的部分景象）的加密传输。

　　相较于2016年发射的前代卫星“墨子号”，“济南一号”的重量减轻至原来的十分之一，成本降低了45倍，而光源频率则提升了约6倍。此外，研究团队还将地面站接收器的重量从原先的13 000公斤大幅减少到便携式的100公斤，标志着从理论验证到实际应用的重要进展。团队计划于2026年再发射四颗微纳卫星用于商业应用。该研究成果为构建大规模实用化的量子通信网络提供了关键技术支持。相关论文于3月19日在《自然》（Nature）发表。（中国科学技术大学、公众号“科研圈”）

　　· 生物学 ·

　　严重缺乏睡眠的果蝇突变体，记忆力却增强

　　来源：Huang S, et al., 2025,PLOS Biology, CC-BY 4.0

　　睡眠对于不同物种的认知功能和寿命都至关重要。虽然睡眠稳态和认知过程通过细胞和神经突触可塑性相互关联，但研究者始终不清楚连接它们的信号通路。在最近一篇发表于PLOS Biology的论文中，研究人员利用失眠果蝇（Drosophila insomniac，inc）的短睡眠突变体揭示了平衡睡眠与记忆功能的分子机制，为果蝇inc突变体的睡眠表型提供了合理解释：由于记忆功能亢进，引起了睡眠缺陷。

　　果蝇inc突变体存在严重的睡眠缺陷，却展现出超常的嗅觉学习和记忆能力。通过基因筛选果蝇的长睡眠和短睡眠突变体，研究人员发现在果蝇inc突变体大脑中，参与记忆和睡眠调节的“蘑菇体”中的蛋白激酶（PKA）信号会增强，这会抑制其睡眠，进而导致预期寿命缩短，也会限制过度记忆，但果蝇突变体嗅觉学习和记忆能力仍会更高。一旦略微降低inc突变体的PKA信号，会导致突变体的记忆能力与蘑菇体的生长进一步出现异常。这项发现揭示了PKA在平衡睡眠和记忆功能上发挥的关键作用，它能抑制过度记忆功能以保护大脑，却也因持续激活造成了睡眠缺陷和寿命缩短。由于，行为机能亢进、睡眠不足与认知失衡是自闭症等神经发育障碍的标志性特征。这些新发现可能提供了神经发育机能亢进与自闭症起源之间的潜在机制联系。（PLOS）

　　· 遗传学 ·

　　科学家观察到DNA解螺旋的第一步

　　DNA复制是生命活动的基础，可以确保遗传物质的准确传递。在此过程中，解旋酶通过将双链DNA解开成单链来启动复制。然而，解旋酶如何精准执行这一功能仍然存在许多未解之谜。3月19日，一项发表于《自然》（Nature）的研究首次在原子尺度上揭示了DNA解旋的第一步。

　　研究人员利用冷冻电子显微镜（cryo-EM）结合深度学习技术，观察猿猴空泡病毒40的LTag解旋酶和DNA双链的相互作用，并重建了15种不同的结构状态，解析了ATP水解如何驱动解旋酶沿DNA移动，并解开双链。研究发现，LTag解旋酶会在复制起点形成两个六聚体，在两个对称位点同时开始“融化”DNA，在DNA上建立双向复制叉。在此期间，ATP并非直接为DNA的运动提供动力，而是作为“熵开关”增加整个系统的无序性，进而解除结构限制，使解旋酶得以沿着DNA前进。解旋酶通过其中央通道拉动一条DNA链，同时引导另一条链向外移动，从而逐步解开双螺旋结构。这项发现揭示了解旋酶如何以高效且低能耗的方式完成DNA解旋，加深了对DNA复制的理解。（阿卜杜拉国王科技大学）

　　· 神经科学 ·

　　雄性线虫很难从教训中学习，更容易因此死亡

　　秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）是一种微小的线虫，它是研究两性之间基本遗传差异的完美模型，目前科学家已经绘制出了这种线虫身体内所有的神经连接。这种线虫的性别仅由基因决定，分别为雄性和雌性，其中雌性实际上是雌雄同体，可以产生雄性性细胞，进行自我受精，也可以与雄性交配。近期，在一项发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的研究中，以色列魏茨曼科学研究所的科学家发现，雄性线虫从经验中学习的能力较差，并且很难避免冒险，因而时常会因此死亡。

　　在实验中，他们用一种致病细菌对线虫进行了训练。线虫会通过细菌中获取营养，这种致病细菌会释放它们特别喜欢的气味，但如果它们食用这种细菌，就会受到伤害。他们发现雌性线虫会从训练中学习，在此后会避免食用这些致病菌，而是食用吸引力较低但食用后没有危害的细菌。相比之下，大多数雄虫线虫没有学会，继续食用有害细菌，它们学会的情况一般是遭受了更严重的感染，而很多雄性线虫会在这个过程中死亡。研究人员发现只有在雌性线虫中，负责感知产生排斥感的神经元才会激活。不过当研究人员利用基因工程，创造了具有雄性神经系统和消化系统的雌性蠕虫时，发现它们的学习能力急剧下降。研究人员进一步发现，一些雄性线虫幸存和它们大脑中npr-5受体的表达下降有关，而增加这种受体表达，它们的学习能力会进一步受到抑制。研究人员发现在哺乳动物（包括人类）中，也有该受体的对应物。在哺乳动物中，类似的受体由一种名为NPY的神经肽激活，此前的研究表明，这种神经肽与压力感、饮食控制和许多其他过程有关。（魏茨曼科学研究所）

　　· 生态学 ·

　　我国市政污水处理政策大大降低了汞污染对健康的威胁

　　水产品的汞污染问题受到消费者的广泛关注，然而学界普遍关注大气汞污染的影响，关于水体汞污染对食品安全的影响始终存在研究空白。近日，北京大学王学军、刘茂甸团队通过追踪汞污染物“从排放到餐桌”的全链条迁移过程，首次解析中国市政污水处理政策对汞污染相关健康风险的抑制作用。这项研究发表于国际权威学术期刊《自然·食物》（Nature Food）。

　　研究成果表明，我国市政污水处理政策大幅降低了水产品中的汞含量，四十年来，累计避免近万例因甲基汞暴露引发的心脏病病例，使20%原本可能超标的淡水产品符合国家食品安全标准。研究证实，提升污水处理能力是快速降低汞污染健康风险的关键举措，中国经验为水体汞污染严重的国家提供了可复制的治理范式。科研人员特别指出，这项研究为评估中国履行《水俣公约》成效提供了关键科学证据。（北京大学）

　　撰写：刘雨彤、不周、clefable