8writ

来自《自然》旗下期刊的新近发表，我们为您精选呈现。

1. App在猪体内控制肠道细菌行为

2. 免疫系统即使在虚拟现实中也会为潜在威胁做准备 

3. 中国为打破核能“成本诅咒”提供线索

4. 最深海沟的生存之道

5. 呼吸道感染或增加乳腺癌的肺转移

6. 豹海豹的歌声更接近儿歌而非古典乐

《自然-微生物学》发表了一篇论文，介绍了一种可由智能手机控制的可吞服胶囊，能控制和允许与猪肠道细菌的双向通信。这些发现可为结肠炎等疾病的新诊断和治疗策略奠定基础。 

肠道微生物已知能影响健康，但还不清楚人们能否调控它们。细菌（如大肠杆菌，Escherichia coli）可经工程改造在动物体内定点递送药物。但它们一旦进入体内，就很难与之通信或控制其行为。 

中国天津大学的王汉杰和同事改造了大肠杆菌，使之能够与可吞服的智能胶囊用光信号通信。作者利用一个与胶囊通过蓝牙连接的智能手机app，成功观察和控制了这种通信。作为概念验证，王汉杰和共同作者为三只诱发结肠炎的猪定植了改造后的大肠杆菌，这些细菌在检测到硝酸盐（结肠炎标志物）时会发光。智能胶囊内置了定制印刷电路板，由三节纽扣电池供电，被猪摄入后检测到这些光信号，就会将信号传送到手机应用。通过应用程序，作者指令胶囊闪烁LED发光。这会激活大肠杆菌的光敏遗传回路，触发抗炎抗体的分泌，从而缓解结肠炎。 

这一技术通过提升对活体动物体内工程改造细菌的行为的控制，有望加强基于微生物的精准诊断和治疗。未来进一步优化该系统，使其支持多轮通讯和临床测试，将有望应用于人类疾病的治疗。 

《自然-神经科学》的一篇论文认为，大脑能检测到潜在感染源进入周围环境，并提前准备身体的免疫防御。这一过程甚至可能在物理接触发生之前、在虚拟现实环境中就已经开始。这些发现表明大脑和身体能主动协作以应对感染。 

来自捕食者的威胁会触发“战或逃”反应，但病原体（如细菌和病毒）往往是悄无声息地带来另一种不同的风险。与病原体接触会引发身体的免疫响应，包括快速的先天免疫细胞反应和较慢的适应性免疫反应。然而还不清楚大脑和免疫系统如何在感染发生之前协作。 

瑞士拉维尼研究所与洛桑大学的Andrea Serino、瑞士肿瘤血液学转化研究中心（CRTOH）的 Camilla Jandus和同事在虚拟现实环境下设计了一个实验，让248名健康年轻人面对虚拟的人类面孔，其中一些有可见的感染迹象，如皮疹或咳嗽，另一些则表现为中性或恐惧的表情。当看似患病的虚拟形象进入参与者近体空间（即身体周围的近距离空间）时，参与者对触摸的反应更强烈，这表明大脑近体空间系统处于高度戒备状态。用脑电图（EEG）和功能磁共振成像（fMRI）检测脑活动时，作者还发现，在感染性形象接近时，参与整合感官信息和空间觉知的脑区活动发生改变，这种反应在面对中性或恐惧的面孔时未出现。从参与者血液中采集的样本显示，接触感染虚拟形象与先天淋巴细胞（免疫系统的关键组成）活性相关指标升高有关，相比对照组，这更接近对真实感染如流感疫苗等的反应。 

作者认为，大脑面对潜在的感染可以协调早期生理反应，提前准备好免疫系统。 

尽管历史上核能行业一直面临“成本攀升诅咒”，如美国和法国所经历的，但根据本周发表在《自然》上的一篇评论文章，中国在过去二十年中已将相关成本减半并实现稳定。 

美国哈佛大学的刘尚炜、 何刚、 邱明昊和Daniel Kammen整理并分析了来自多种公开渠道的中国核电站建设成本数据集。他们认为，这一成就得益于稳定的监管环境、国内供应链发展以及标准化反应堆设计等战略性措施的有机结合。中国集中化的核能监管体系、长期政策承诺以及快速项目执行能力，使其能够在不到西方国家一半的时间内完成反应堆建设。这些发现对寻求核能复兴的政策制定者具有重要启示。“随着各国竞相扩大核能产能，必须将可负担性与安全性、可扩展性、投资者信心和公众信任相结合。否则，核能将仍是一种世界难以承担的昂贵选择，”他们总结道。

太平洋西北部最深9533米处的海沟底部发现了能从化学反应中获得能量的管状蠕虫和软体动物。该研究发表于《自然》，为生命在极端环境中存在的可能性提供了新见解。 

生活在极端环境下的生物体，需要适应并以不同方式产生能量。基于化学合成的种群从化学反应而不是光合作用（需要光照）中获得能量。这类种群发现于深海生境，那里的海底会渗出硫化氢和甲烷这类化学物质。海斗深渊是最深海洋的一部分，但其绝大部分仍未被探索。 

彭晓彤、中国科学院深海科学与工程研究所的杜梦然、Vladimir Mordukhovich和同事报道，他们在一次载人潜水器的科考任务中发现了化学合成生命在海斗深渊繁荣生长。该任务的覆盖长度为沿太平洋西北部千岛-勘察加和阿留申海沟逾2500千米，覆盖深度从5800米到9533米。这些种群主要为名为西伯加虫多毛类的海洋管状蠕虫以及名为双壳类的软体动物，这些动物利用构造板块断层渗出的硫化氢和甲烷合成能量。进一步分析显示，断层渗出的甲烷产自沉积物中发现的有机质的微生物过程。 

作者认为这类种群可能比之前认为的更普遍，他们的研究结果挑战了对海斗深渊生态系统如何得到支持的观点。 

《自然》发表的一项研究指出，呼吸道病毒能促使转移性乳腺癌细胞在乳腺癌小鼠模型的肺部增殖。这些发现得到了人类观察性数据的支持。该研究进一步阐释了传染病与癌症转移的关系。 

乳腺癌是女性中最常见的癌症。在初步缓解后，癌细胞可能会休眠数年，直到转移（在肺等器官）导致复发。病毒性呼吸道感染，如SARS-CoV-2，与炎症有关，这可能诱发会影响转移的过程。 

COVID-19大流行头两年的癌症死亡率上升，美国科罗拉多大学安舒茨医学分校的James DeGregori和同事决定在小鼠模型中研究流感病毒和SARS-CoV-2感染对乳腺癌结局的影响。他们发现，这类感染会减少乳腺癌细胞在肺部的休眠。这些细胞会在感染后数日增殖，并在两周内导致转移癌病灶扩大。作者发现，炎症通路参与了这一影响。 

作者还研究了SARS-CoV-2检测阳性的癌症患者其癌症相关死亡风险是否会上升。他们分析了英国生物样本库（UK Biobank，4837人，所有癌症类型）和Flatiron健康（36845名乳腺癌患者）的数据库。生物样本库组中发现了SARS-CoV-2感染与死亡风险的相关性；SARS-CoV-2检测阳性患者的癌症相关死亡是阴性患者的2倍。在Flatiron组，SARS-CoV-2感染与肺部转移性疾病风险增加40%以上有关。 

作者总结道，综上结果揭示了呼吸道病毒感染可能会如何增加癌症复发风险，并强调应采取策略应对与呼吸道病毒感染相关的转移风险上升。 

《科学报告》发表的一项研究认为，豹海豹（Hydrurga leptonyx）的歌声结构在可预测性上更类似儿歌而非古典乐。这项研究报告，这种歌声结构或有助于防止个体海豹的“信号”在传播中减弱。 

由于雄性豹海豹在夏季独居且分布分散，它们演化出了长距离的声音呼叫，这些呼叫倾向于使用一个较小的“音素库”来确保在长距离传播时仍可被识别。这些呼叫有类似音乐的结构，并且在可预测性和随机性上各有不同。 

澳大利亚新南威尔士大学的Lucinda Chambers和同事分析了豹海豹呼叫的音频记录，这些音频录制于1992-1994年以及1997-1998年间11月至1月的南极东部戴维斯海沿岸地区。从这些录音中识别出5种不同的呼叫（或“音符”）：高双颤音、中单颤音、低下降颤音、低双颤音，以及带有低单颤音的呼啸声。这些颤音构成豹海豹歌曲的旋律，并根据其可预测性作了评分，这使作者能将豹海豹歌声的随机性与《金曲集（Golden Song Book）》中39首儿歌作比较。分数越高表明可预测性越低。26只豹海豹的可预测性分数估计值在0.63-1.38.相比之下，儿歌的平均可预测分数在0.82。 

作者提出，豹海豹的歌声比披头士的音乐（评分范围为2.12-3.31）或古典作曲家如莫扎特（评分范围为3.03-4.84）更受限且更可预测。他们认为，豹海豹叫声的序列结构可能含有个体的身份信息，这一特征此前曾在抹香鲸中被观察到。