本周科学榨菜上新啦！课代表为你快速梳理近期科学界有趣又有料的新鲜事！科学新鲜报，早看早学到~

本期导读：

1、大黄蜂中的“老师”是如何传道授业解惑的？

2、想要人工创造生命，我们需要先设计生命的遗传语言

3、生活在地下的两栖动物，居然会为后代“哺乳”

4、最有希望找到生命的木卫二海底，可能在地质上是惰性的

5、每日步数上万，可以逆转久坐带来的健康风险

在学校里，孩子们跟着老师学知识，能够接受并领会人类历史上发现的各种物理化学定律，并且按照这些规律来解决问题。

从这一意义上来说，每个现代人都活了数千年，因为他可以从学习中掌握人类数千年来累积的知识。

长久以来，人们认为，这种从他人身上学习知识的能力是人类独有的，而正是这种学习造就了人类文明的传承。

在这其中，老师扮演了非常重要的角色。试想，我们让一个孩子自己去探索数学，他很难独立发现勾股定理。但是只要老师稍加引导，每个人都能快速理解其中的含义。

虽然其他动物也有学习行为，但它们不会向老师学习，因此也就没有文明传承。

不出意外的话，凡事都会有意外。来自英国伦敦玛丽女王大学的Alice D. Bridges与合作者通过对大黄蜂的研究表明，大黄蜂也会向“老师”学习，并且传承行为。

研究人员设计了一种特殊的盒子，盒子里有食物，但是需要按照步骤来推动两个盖子才能打开。

由于推动第一个盖子后不会有任何奖励，因此大黄蜂很难独自发现打开盒子的方法。

实验表明，把无知的大黄蜂放到盒子里之后，过24天它们仍然学不会如何打开盒子。

然后，科学家通过特殊方法训练了一批会开盒子的大黄蜂来当“老师”，并且把它们开盒的过程展示给那些不会开盒的大黄蜂看。

结果发现，这些“学生”大黄蜂会立即开始模仿“老师”的操作步骤，并且吃到了食物。

科学家移除“老师”后，大约三分之一的“学生”都学会了如何独自开盒。（其他的“学生”就是那种不看答案就不会做题的……）

更有趣的是，它们的行为也会继续影响下一批的大黄蜂“学生”。

也就是说，即便会开盒的大黄蜂一批批地死去，但开盒技巧却会随着大黄蜂间的学习而传承下去。

新生代的大黄蜂就不必再独立发现开盒技巧，就像我们现在的孩子不必再独立发现勾股定理一样。

对于大黄蜂来说，开盒子的技巧就是它们的文化传承。至少在这一点上，人类并不是独一无二的。

课代表总结：都讲得这么清楚了，还有三分之二的蜂不会！你们真是我带过最差的一届！

参考文献

Bridges, A.D., Royka, A., Wilson, T. et al. Bumblebees socially learn behaviour too complex to innovate alone. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07126-4

DNA 是携带遗传信息的物质，由核苷酸组成，每个核苷酸均由五碳糖、磷酸基团和含氮碱基组成。

有四种不同的含氮碱基，包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。每个蛋白质的编码都由这四种字母排列组合而成。

听上去像是一门精妙的语言，但其实不然。

这是因为，生物进化从来都不是为了变得更好而进行的“内卷”。恰恰相反，要不是“躺平”会死，谁愿意那么努力进化啊！

这种被迫进化的机理，导致生物内部祖传了大量“得过且过”的历史遗留，主打一个“能用就行”。作为遗传物质的DNA也不例外。

例如，DNA只有4个字母，信息密度不够高；ATCG之间长得太像，容易出现复制错误导致基因突变；结构太过单一，结合位点不够丰富……

在之前的一周趣科学中，我们报道过中国科学家尝试清理DNA中的祖传bug，构建人工染色体的工作。

而最近，德国克隆大学的Hannah Depmeier领导的团队则更加激进，直接为DNA开发了新的“编程语言”。

在这种新语言中，科学家把遗传物质中的五碳糖更换为一种四碳的苏糖，同时将字母的个数从4个提升到6个。

这样一来，遗传物质的稳定性大大增加，并且由于新字母的引入，使得信息密度也得以提升。

科学家把这门新语言命名为TNA。

TNA的一个显著优点是，它不会被细胞中的核酸酶降解，而能够在细胞质中长时间存在。这对于核酸疗法来说是个很好的消息。

与此同时，TNA的结构特点导致它可以提供更多的选择性结合位点，因此科学家可以利用这一特点，将TNA特异性地送到某种特定类型的细胞中去。这对于精准医学来说是非常重要的。

这一研究成果近日发表在《美国化学会杂志》上，并引起了广泛关注。

认识生命，改造生命，这两件事情人类都已经小有成就；而人工设计更适合生命的底层语言，是迈向创造生命这一远大目标的重要一步。

图1 TNA的结构及其与DNA的兼容性

（图片来源：参考文献）

课代表总结：Python才是世界上最好的语言！

参考文献

Expanding the Horizon of the Xeno Nucleic Acid Space: Threose Nucleic Acids with Increased Information Storage. Hannah Depmeier and Stephanie Kath-Schorr.Journal of the American Chemical Society Article ASAP. DOI: 10.1021/jacs.3c14626

所谓哺乳动物，顾名思义应该是都会哺乳。长久以来，人们也一直认为只有哺乳动物才会产生乳汁喂养后代。

但是随着人类观察到的动物越来越多，这个规律也被打破了。最初人们发现，某一种蜘蛛也会产生类似乳汁的液体喂养自己的子代。

就在前几天，《科学》杂志上刊登了一篇文章，报道了另一种生物也会产生“乳汁”来喂养自己的后代，这种生物被称为“环管虹吸虫”。

虽然叫虫，但它是一类有脊椎的两栖动物。

现在仍然存活在地球上的两栖动物主要有三大类：有腿没尾巴的青蛙、蟾蜍，有腿有尾巴的蝾螈、娃娃鱼，以及没腿没尾巴的蚓螈。

而环管虹吸虫就是一种蚓螈。它们生活在南美洲炎热潮湿的地下环境里，以土壤里的蚯蚓和昆虫为食。它们没有腿，没有尾巴，眼睛也没有视觉功能，头骨像子弹，可以在土壤里钻洞。

这种隐秘的生活方式，导致了人们对它一直所知甚少。

但也正是这种奇特的生活方式，引起了人们的兴趣，想要一探究竟。

来自巴西布坦坦研究所的Carlos Jared领导的研究团队，利用当地一家种植园的松软土壤吸引了一批环管虹吸虫前来生息繁衍。

与之前的研究不同的是，研究者想办法安装了摄像头来监控这些生物的一举一动，想要看看它们到底是如何在地下生活的。

结果发现，母亲会从身体的后端分泌出一种液体，而刚孵化出的幼崽也会把头伸过来争相吸吮这些液体。

这明明就是一个为幼崽哺乳的场景。于是研究者收集了这些液体来研究其中的化学成分。

分析表明，这些液体像哺乳动物乳汁一样，主要成分是脂肪，并且富含其它营养物质。

之前的研究表明，有些蚓螈是在母亲的体内孵化的，孵化之后，幼崽不能独立生存，而母亲会为还在体内的幼崽提供一些“乳汁”。

本次研究是科学家第一次发现，蚓螈会为体外孵化的幼崽提供这种扶持。

图2 正在哺乳的环管虹吸虫

（图片来源：参考文献）

课代表总结：蚓螈：“能不能把我家的监控先拆一下？”

参考文献

Pedro L. Mailho-Fontana et al. ,Milk provisioning in oviparous caecilian amphibians.Science383,1092-1095(2024).DOI:10.1126/science.adi5379

木卫二的正式名称是欧罗巴，它冰冷的外壳下隐藏着咸水海洋，是太阳系中最有希望寻找生命的地方之一。

美国宇航局启动了一项耗资 50 亿美元的“欧罗巴快艇”任务，专门探测木卫二上的海洋。

但近期的卫星和行星科学会议上提出的两项模型研究表明，木卫二的岩石内部可能在地质上已经死亡。

它内部的岩浆已经冷却，可能无法穿透海底形成热液喷口。而地球上的热液喷口被认为是早期生命的避风港。

如果没有热量和新鲜岩石的混合来驱动海洋中的地球化学反应，木卫二可能不太可能创造有利于生命的条件。

非但如此，根据上周发表在《自然·天文学》杂志上的美国宇航局朱诺号航天器在最近飞越木卫二期间进行的新测量，木卫二地下海洋中产生的氧气比以前想象的要少得多。

此外，研究人员在 2023 年《科学》杂志上报道称，迄今为止，使用詹姆斯韦伯太空望远镜寻找木卫二喷发羽流的努力，也一直没有进展。

美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家Austin Green表示，这是一系列“令人沮丧”的结论。

但是，科学家并没有就此放弃，而是尝试寻找木卫二上新的地层活动的痕迹。新研究的重点是冰和海洋下方隐藏的深层岩石，这些岩石位于木卫二表面以下约 130 公里处。

研究人员假设海底岩石会很坚硬，不会被水改变，而且木卫二的海洋会更深，从而增加岩石上覆的压力并增加其稳定性。

然后，科学家们将计算出的岩石强度，以及木星牵引力与木卫二冷却收缩互作产生的应力，将二者进行了比较。

计算结果表明，海底岩石会顽强地抵抗地震中的滑动，从而暴露海底的新鲜岩石。由此来看，这颗卫星可能还有些“回光返照”，没有完全死掉。

也有科学家认为，木卫二与木卫一发生轨道共振时，它内核的岩浆活动可能会增加。只是，我们不知道，即便原始生物在火山活动期间出现，那么这种生命是否能够持续到今天？

图3 木卫二的冰壳下面是一片海洋。海底可能在地质上是惰性的。（图片来源：NASA）

课代表总结：什么时候能派个人上去看看就好了……

参考文献

Szalay, J.R., Allegrini, F., Ebert, R.W. et al. Oxygen production from dissociation of Europa’s water-ice surface. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02206-x

澳大利亚悉尼大学的一项新研究发现，增加步数可能会抵消每天久坐时间过多对健康造成的影响，这对打工人来说是个好消息。

这项针对超过 72,000 人的研究发表在《英国运动医学杂志》上，发现每天走一万步左右，就会降低死亡 (39%) 和心血管疾病 (21%) 的风险，无论你每天坐了多久。

先前的研究表明，每日步数增加与死亡和心血管疾病发生率降低之间存在关联，另外的研究也将高水平的久坐行为与心血管疾病和死亡风险增加联系起来。

然而，关于走路能不能抵消久坐这个问题，还是没有定论。

于是，研究人员通过腕戴式可穿戴设备，客观测量日常步数是否可以抵消久坐行为的健康风险。

这确实传达了一个重要的公共卫生信息：所有运动都很重要，人们可以而且应该尝试通过增加每日步数来抵消不可避免的久坐时间对健康的影响。

研究人员使用了来自英国生物银行的 72,174 个人（平均年龄 61 岁；58% 女性）的数据，这些人在手腕上佩戴了加速度计设备 7 天来测量他们的身体活动。

加速度计数据用于估计每日步数和久坐时间，即清醒时坐着或躺着的时间。

研究小组随后通过将住院数据和死亡记录联系起来来追踪参与者的健康轨迹。

参与者的每日步数中位数为 6222 步/天，静坐时间的中位数为 10.6 小时/天，在平均 6.9 年的随访中，发生了 1633 例死亡和 6190 例心血管事件。

考虑到其他潜在影响后，作者计算出，抵消长时间久坐的每天最佳步数为 9000 至 10000 步/天，这可将死亡风险降低 39%，将心血管疾病风险降低 21%。每天步行 4000 至 4500 步即可获得 50% 的益处。

研究者最后给出建议：无论是否久坐，每日步数超过 2200 步/天都可以降低死亡率和心血管疾病风险。每天增加 9000 到 10,000 步可以最佳地降低死亡率和心血管疾病风险。

图3 步数（横轴）与心血管疾病发病率（纵轴）的关联 （图片来源：参考文献）

课代表总结：打工人加完班还要去走路续命！……

参考文献

Matthew N Ahmadi, Leandro F M Rezende, Gerson Ferrari, Borja Del Pozo Cruz, I-Min Lee, Emmanuel Stamatakis. Do the associations of daily steps with mortality and incident cardiovascular disease differ by sedentary time levels? A device-based cohort study. British Journal of Sports Medicine, 2024; bjsports-2023-107221 DOI: 10.1136/bjsports-2023-107221

作者：牧心