吃得少壽命長，Nature研究給出新穎解釋 | 科技周覽_風聞
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整理 | 周舒義、望鄉
全球變暖超過1.5°C，或許就回不去了
《巴黎協定》目標將全球平均氣温較工業化前水平升幅控制在2℃以內，努力控制在1.5℃更好，但按照目前趨勢，實現這一目標的前景正越來越渺茫。於是有人提出，或許可以先放鬆各國當前的減排目標，讓平均温升暫時性超過1.5℃，即“氣候過沖”，然後在本世紀晚些時候，通過大規模碳捕集和封存等手段降低大氣中的二氧化碳水平，讓温升回落到1.5℃以下。過沖路徑的邏輯在於，隨着經濟、技術發展，減排成本會不斷降低，因此當下先“透支”未來的碳排放，可以降低總體減排成本，提高社會經濟效益。
10月9日發表於Nature的一項研究對上述設想的風險表達了擔憂。新研究指出，地球能否以及如何逆轉氣候過沖，存在着相當大的不確定性。氣候過沖會帶來海平面上升、物種滅絕等一系列不可逆轉的危險後果。事實上，最明智的方案或許是儘快嚴格減排。
研究人員模擬了過沖路徑和長期氣候穩定性。他們指出，氣候過沖的設想存在一系列缺陷。首先，當前氣候模型預測的温度升幅存在相當大的不確定性。例如，預測變暖1.6℃，但實際温升可能高達3.1℃。我們可能會被預測數字誤導，未能對低概率但嚴重的高温情景做好充分準備。而且即使温室氣體的淨人為排放減少到接近零（即實現淨零排放），全球變暖也可能不會停止——過沖可能會引發比預期更強烈的正反饋過程，例如永久凍土消融，釋放大量甲烷、二氧化碳等温室氣體，進一步加劇變暖。
其次，過沖路徑預期大規模的碳清除措施可以在全球範圍內快速部署，研究認為這一假設過於樂觀。據估計，到2100年，需要從大氣中去除約400億噸碳，才能將温升限制在1.5℃內。但由於基礎設施、資金、環境、公眾意願等一系列實際條件制約，實際可行的碳捕集和封存能力將低於理論預期。即使真的設法清除了足夠多的二氧化碳，温度回落也需要幾十年的時間。
最後，氣候過沖會帶來一系列不可逆轉的後果，包括農作物減產、海平面上升、物種多樣性喪失，地球系統的許多方面可能無法恢復到過沖前水平。研究作者Joeri Rogelj表示：“即使温度最後回落，曾超過1.5°C的世界與未超過1.5°C的世界也會看起來不同。”
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08020-9
吃得少壽命長，Nature研究給出新穎解釋
限制熱量攝入、間歇性禁食可以延年益壽，此前研究將其歸功於體重減輕和代謝改善。而10月9日發表於Nature的一項研究挑戰了上述觀點：研究人員開展了迄今最大規模的動物飲食限制研究，發現節食確實能延長壽命，但這一效果並不完全歸功於減肥和相關代謝變化——免疫健康、遺傳和“生理韌性”等因素在其中發揮了更關鍵的作用。
研究人員選取了960只遺傳背景各不相同的雌性小鼠，以便更好地模擬人羣的基因多樣性，讓研究結果更具臨牀相關性。小鼠被隨機分為5組：不限制飲食、每週禁食1天、每週連續禁食2天、“八分飽”（熱量攝入限制在基線的80%）、“六分飽”（熱量限制在60%）。每組小鼠的飲食模式從六個月大開始，直至終生。
結果顯示，不限制飲食組小鼠平均壽命為25個月，兩組間歇性禁食組小鼠平均壽命為28個月，“八分飽”小鼠平均壽命為30個月，“六分飽”小鼠平均壽命為34個月。這表明兩種節食方法都能延長壽命，而且延壽效果和節食程度在一定範圍內呈正相關。分析顯示，飲食限制對健康和長壽的影響並不完全“同步”——一方面，飲食限制能改善小鼠代謝，例如體脂和空腹血糖水平，這些代謝改善可能有益健康，卻和壽命延長不直接相關；另一方面，極端飲食限制在延壽的同時卻可能損害健康：“六分飽”小鼠出現了肌肉流失、體温偏低、飢餓行為和免疫系統變化等不良跡象，更容易發生感染。
更重要的是，每個組內小鼠的壽命方差很大，從數月到數年不等。研究分析，除了簡單的減重和代謝調節，還有其他過程調控着飲食限制的延壽效果。研究發現，與飲食限制相比，遺傳因素在影響壽命方面發揮了更重要的作用。免疫系統健康、紅細胞相關特徵與壽命的關係尤為明顯。
值得注意的是，那些採取了嚴格節食策略但體重沒怎麼減輕的小鼠，反而壽命普遍更長，“瘋狂掉秤”的小鼠卻往往更早死亡。這似乎與“減肥長壽”的傳統觀點相悖。研究認為，飲食限制可視作一種“壓力源”，保持體重説明個體的生理“韌性”更強、能保持良好的免疫功能，也更容易長壽。
相關專家提醒，不要用動物實驗過度推斷節食對人類的影響。不過這項研究説明，飲食限制某些能夠延長壽命的特性，實際上可能反而對生理健康的某些方面有害。“新研究進一步加深了我們的認識：健康壽命（healthspan）和壽命（lifespan）不是一回事。”
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08026-3
首次利用幹細胞再生療法功能性治癒1型糖尿病
據新華社報道，我國科學家在誘導性多能幹細胞治療重大疾病的研究中取得突破，首次利用幹細胞再生療法功能性治癒1型糖尿病。該研究利用化學重編程技術誘導多能幹細胞製備胰島細胞，並將其移植給一名1型糖尿病患者，取得了臨牀功能性治癒的療效。相關論文9月25日發表於Cell。
糖尿病是威脅人類健康的重大疾病，1型糖尿病是其中較為嚴重的一種。當前常用的治療方法難以實現血糖的精準調控，導致多種併發症發生，嚴重影響患者的生活質量。目前胰島移植臨牀療效已取得一定進步，但胰腺供體短缺的問題，大大限制其廣泛應用，人誘導性多能幹細胞製備的胰島細胞有望突破此瓶頸。
據介紹，該名患者1型糖尿病史11年，完全依賴胰島素治療，但血糖控制較差，多次出現嚴重低血糖。移植後患者恢復了內源自主性、生理性的血糖調控，移植75天后，完全擺脱了胰島素注射治療，並持續1年以上。目前各項糖尿病相關指標均達到正常人水平，實現了1型糖尿病的臨牀功能性治癒。這項臨牀研究建立在大量臨牀前研究和國家幹細胞臨牀研究備案基礎上，對糖尿病治療策略的革新具有重要價值。
“用多能幹細胞製備的胰島細胞為糖尿病移植治療提供了新的來源。”北京大學幹細胞研究中心主任鄧宏魁教授介紹，多能幹細胞具有無限增殖的特性和分化成生物體所有功能細胞類型的能力，是再生醫學領域關鍵的“種子細胞”。團隊通過化學小分子調控的手段實現了將人體細胞誘導為多能幹細胞，開闢了人多能幹細胞製備的全新途徑。
鄧宏魁教授表示，化學重編程技術製備的功能細胞在臨牀治療疾病的初步成功，表明化學重編程有望成為高效製備各種功能細胞類型的通用底層技術，為細胞治療在重大疾病治療上的廣泛應用開闢了新路徑。（新華社）
相關論文：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.09.004
夜間光污染可能增加阿爾茨海默病風險
人造光源為城市帶來光明，卻也讓心智蒙上陰影。一項新研究顯示，夜間暴露於光污染，可能會顯著增加罹患阿爾茨海默病（AD）的風險，這一關聯在65歲以下人羣中尤為顯著。相關論文9月6日發表於Frontiers in Neuroscience。
光污染問題日益嚴重。從1992年到2017年，衞星觀測到的全球照明輻射功率激增了49%。過去12年來，夜空亮度每年上升近10%。目前，全球約80%的人口受光污染困擾。
在新研究中，研究人員利用衞星獲取夜間室外光污染數據，結合2012年至2018年的醫療保險記錄，評估了美國48個州AD患病率與平均光污染強度之間的關聯。研究顯示，在所有年齡段，各州夜間平均光污染強度與AD患病率存在顯著正相關。對65歲以上人羣，這一相關性強於酗酒、慢性腎病、抑鬱、心力衰竭和肥胖等已知AD風險因素，弱於房顫、糖尿病、高血壓和中風；而對65歲以下人羣，光污染強度與AD患病率的相關性比所有納入分析的因素都更為密切。研究人員説，這可能表明年輕人對夜間光照尤為敏感，此外，年輕人往往生活在城市地區，他們的生活方式可能會招致更多光污染暴露。光污染與阿爾茨海默病相關的具體機制尚不清楚。研究認為，夜間暴露於強光下，會擾亂人體晝夜節律，導致睡眠時間變短，質量變差，進而增加患病風險。
作者承認，新研究存在一定侷限性，例如醫保數據僅顯示人羣當前居住地點，無法反映長期居住、光照情況；研究也沒有考慮手機、電視屏幕等室內光照因素的重要影響。梅奧診所的臨牀神經病學家戴維·諾普曼（David Knopman）質疑稱，新研究未考慮不同地區日照時間差異，也未考慮社會經濟方面的影響：農村地區醫療條件薄弱，阿爾茨海默病診斷率較低，但實際發病率不一定低。此外，光污染嚴重的地方往往更為繁華——這很可能意味着空氣污染也會更嚴重，而空氣污染是阿爾茨海默病的重要風險因素。
論文作者羅賓·沃格特-祖瓦拉（Robin Voigt-Zuwala）同意新研究存在諸多侷限性，她表示還需要進一步研究，納入更多因素。作者希望，這項研究能讓人們的生活方式做些“小小改變”，比如使用遮光窗簾，或者戴着眼罩睡覺。
相關論文：https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1378498
冰川融化迫使瑞士和意大利重新劃定國界
據CNN報道，由於氣候變化引發冰川融化，瑞士和意大利將重新確定阿爾卑斯山脈附近兩國的邊界線，需要重新劃定國界的地區包括阿爾卑斯山最高峯之一的馬特洪峯腳下。人們通常認為國界固定不變，但在瑞士和意大利邊境的大部分地帶，國界卻是由天然冰川和雪原界定的。瑞士政府在當地時間9月27日發佈的一份聲明中説：“隨着冰川融化，這些自然元素不斷演變，重新劃分了國界。”
2023年，瑞士和意大利就邊界變更達成了一份協議草案。瑞士政府9月27日正式批准了這一調整，並表示此次調整“根據雙方的經濟利益確定”。意大利方面的批准程序正在進行中。瑞士政府表示，雙方簽署協議後，協議內容與新國界的細節將會立即公佈。
歐洲是全球範圍內變暖速度最快的大陸，境內冰川受氣候變化影響顯著。在瑞士，冰川正在以驚人的速度融化。2023年，該國冰川總量損失了4%，僅次於2022年創紀錄的6%。瑞士冰川監測項目（GLAMOS）負責人、蘇黎世聯邦理工學院冰川學家馬蒂亞斯·胡斯（Matthias Huss）説，儘管去年冬天下了不少雪，今年的冰川融化速度預計有所緩和，但融化的整體趨勢並沒有得到遏制。
據報道，即使採取最嚴厲的氣候措施，到2100年，全球多達一半的冰川預計會消失，這將造成連鎖反應，引發更多山體滑坡和冰川崩塌。2022年，意大利阿爾卑斯山一處冰川崩塌，導致11人喪生。此外，冰川消融可能會加劇熱浪期間的淡水短缺問題。胡斯説，國界變更“只是冰川融化一個小小的副產品”。
珠穆朗瑪峯為何一直在“長個兒”？
珠穆朗瑪峯是世界第一高峯，海拔8848.86米（2020年測量值）。此前研究證實，珠峯主要形成於印度板塊與歐亞板塊的碰撞。然而，僅靠板塊碰撞無法完全解釋為何珠峯的海拔顯著高於其他山峯。例如，珠峯比世界第二高峯喬戈裏峯高出近250米，而喬戈裏峯與第三、第四高峯之間的高度差卻僅有幾十米。此外GPS數據顯示，珠峯近年以每年約2毫米的速度隆升，超出傳統預期。這暗示除了持續的區域構造運動外，珠峯隆升可能受到了某種獨特機制的影響。
一項9月30日發表於Nature Geoscience的研究表明，約8.9萬年前發生的一次河流襲奪事件可能是推動珠峯持續隆升的關鍵因素。河流襲奪是在造山帶中普遍存在的現象，指一條河流通過侵蝕“搶走”另一條河流的水流。研究團隊經野外科學考察，發現珠峯地區科西河（Kosi River）流域存在獨特的水系演化。該流域的上游河段朋曲位於青藏高原，呈東西走向，而下游河段阿潤河則切穿喜馬拉雅山脈，呈南北走向。河道特徵對比研究表明，現代科西河水系處於不穩定狀態，極有可能是古阿潤河襲奪古朋曲的結果。
研究團隊結合水力侵蝕模型與非線性反演方法，重建了古阿潤河襲奪古朋曲的過程。最佳模擬結果很好地擬合了現今的河道剖面，表明襲奪事件發生在距今約8.9萬年前。這導致下游流域面積急劇擴大，河流的侵蝕速度隨之加快，每年最大侵蝕深度可達12毫米。隨着河牀下切，周圍岩石因重量減輕發生“均衡反彈”，推動了珠峯的進一步隆升。
研究估算，河流襲奪引發的均衡反彈可使珠峯海拔每年增加約0.2至0.5毫米，累計增加了15至50米。這一發現不僅證實了河流襲奪事件是助推珠峯成為世界之巔的因素之一，還揭示了河流演化對山峯高度的深遠影響。
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41561-024-01535-w
牙刷和花灑上“住着”數百種病毒，但無需擔心
即使俯身到微塵裏，也能看見生物多樣性的浩瀚海洋。在人們常用的牙刷和淋浴噴頭上，研究人員發現了600多種病毒，其中不乏未被人類發現的“生面孔”——這聽起來似乎不太妙，不過好消息是，這些病毒是噬菌體，專門感染微生物，對人類並無威脅。通過研究噬菌體，或許能找到殺死耐藥細菌的新方法。
噬菌體是能夠感染細菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒的總稱，因部分能引起宿主菌的裂解而得名。噬菌體有嚴格的宿主特異性，不能感染哺乳動物細胞，只寄居在易感宿主菌體內，而且作用機制與抗生素完全不同，在治療耐藥菌感染方面具有獨到優勢。據估計，地球上大概有1032個噬菌體，約是細菌數量的十多倍。可以説，凡是有細菌分佈的地方，就會有噬菌體的蹤影。
在新研究中，研究人員從美國居民浴室的92個淋浴噴頭和36把牙刷採樣。通過對樣本DNA進行測序，結果發現，這些樣本總共包含600多種噬菌體，而且每份樣本中的噬菌體種類各異。論文作者、美國西北大學的埃麗卡·哈特曼（Erica Hartmann）説：“我們發現，淋浴噴頭和牙刷之間的噬菌體種類基本沒有重疊，甚至任意兩份樣本之間也是如此。每個淋浴噴頭、每把牙刷都像是遺世獨立的孤島，這凸顯了噬菌體驚人的多樣性。”
研究人員注意到，樣本中的分枝桿菌噬菌體比其他類型的噬菌體更多。分枝桿菌噬菌體感染分枝桿菌，後者是一種導致麻風病、肺結核和慢性肺部感染等疾病的致病菌種。研究人員設想，有朝一日可以利用噬菌體來治療這些感染。
論文作者還提醒公眾，不必過分擔心居室中的微生物，只需簡單清洗淋浴噴頭、定期更換牙刷即可。“微生物無處不在，其中絕大多數並不會讓我們生病。”哈特曼表示，濫用消毒劑反而容易讓微生物產生耐藥性，變得更難治療。相關論文10月9日發表於Frontiers in Microbiomes。
相關論文：https://doi.org/10.3389/frmbi.2024.1396560
讀博對心理健康的持續損害，比父母意外去世還要大
讀博是一場修行，箇中滋味如人飲水，冷暖自知。一項針對瑞典全體博士生的研究表明，讀博會對心理健康造成巨大損害，負面影響甚至超過了父母意外去世。博士學業開始後，博士生使用精神類藥物、因精神健康問題住院的情況明顯增加，並在讀博期間持續上升。到了博士學業的第五年（通常也是最後一年），博士生的精神類藥物使用率比讀博前增加了約40%，之後顯著下降。相關論文以預印本形式發佈在SSRN上，未經同行評審。
此前研究表明，博士生羣體普遍存在心理健康問題。2021年的一項薈萃分析顯示，超過23000名博士生受訪者中，有24%報告了抑鬱症狀，17%報告了焦慮症狀。
新研究中，作者調取瑞典的醫療保健記錄，納入2006年至2017年在瑞典攻讀博士學位的2萬多名博士生，覆蓋所有學科領域，追蹤他們接受精神健康護理的情況，並與未讀博的碩士學位獲得者（高學歷對照）、普通人羣進行比較。
讀博前，準博士生們使用抗抑鬱藥、鎮靜劑等精神類藥物的情況與其他高學歷人羣相似，低於普通人羣。然而，他們在讀博後使用精神類藥物的比例相對其他人羣顯著上升，在博士項目進行到第五年時達到頂峯，接近普通人羣，顯著高於其他高學歷人羣。對住院治療情況的分析反映了相似的趨勢。
研究人員將博士學業對精神類藥物使用情況的影響與創傷性生活事件（例如父母意外去世）進行了比較。結果發現，博士學業的影響在程度上更為顯著，且持續時間更長。
研究還發現，不同學科領域的用藥情況存在差異。在自然科學領域，博士生的精神類藥物使用與讀博前相比急劇增加，在第五年上升了100%；人文和社會科學領域上升了近50%，醫學生是個例外——他們的用藥率未見上升。此外，與26歲以下個體相比，開始攻讀博士時年齡在31歲及以上的個體使用精神類藥物的幾率高出1.51至1.65倍；女性比男性高出1.67倍。而那些在讀博前已經使用過精神類藥物的個體，他們在博士學習期間使用精神類藥物的可能性是沒有相關服用史個體的2.84倍。
相關論文：https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4920527
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