性染色体的作用不只是调控性别

人类基因组中，除了常染色体外，还有X和Y两种性染色体，它们决定了人的生理性别和种种性别差异。近日，一项发表于《细胞·基因组学》（CellGenomics）的研究表明，这两种性染色体不仅能影响生殖系统，还能够通过调控其他染色体数千个基因的表达，影响全身的细胞。

使用细胞中具有不同性染色体数目（1～4条X染色体和0～4条Y染色体）的人类组织样本，美国怀特黑德生物医学研究所（WhiteheadInstituteforBiomedicalResearch）的研究人员评估了不同性染色体数量对整体基因表达的影响。他们发现，数千个基因的表达水平会随着X或Y染色体数量的变化而线性改变，发生改变的基因和改变的程度因细胞类型而异。而对于特定细胞类型中的特定基因，X和Y染色体的影响则是相似的。最终，研究人员发现，这种共同效应中的大部分都源自X和Y染色体上的同源转录因子ZFX和ZFY。该研究挑战了人们对性染色体的普遍理解。

AI自主设计、规划并进行复杂的试验，且成功率很高

大语言模型（LLM）强大的泛化能力让它们能广泛应用于自然语言处理、生物和化学研究、编程等跨学科领域。据《自然》消息（Naturenews），近日一项发表于《自然》的研究基于OpenAI的GPT-4模型，开发出名为Coscientist的AI系统，并展示了它设计、规划并完成多种复杂化学实验的能力。

研究团队让Coscientist使用公开数据库，规划并合成了几种已知的分子，比如止痛药扑热息痛及阿司匹林、有机分子硝基苯胺和酚酞等。在设计实验时，Coscientist能制定出在总体上获得最佳反应产率的步骤，并最终准确地合成所需分子。这展示了用LLM搜索文献，并以此提出可行化学反应的能力。此外，研究团队还令AI在现有资源下，规划设计并实现了更为复杂的钯催化交叉偶联反应（2010年诺贝尔化学奖工作），这种反应常用于在药物开发中高效合成碳-碳键。同一时期，另一项研究也基于LLM开发了一个名为ChemCrow化学研究AI，它也能完成自主规划并生产一系列分子的任务。这两项工作展示了AI在化学实验室中完成日常任务的潜力。研究人员表示，通过这些工作已能预见未来实验室中会引入AI辅助工具。

蛙和蟾的体色各有用处

无尾目（蛙和蟾）有超过5000个物种，这个类群的物种有着极大的颜色多样性。有些物种颜色明亮，有些则具有高度适应环境的伪装外表。此前，对其他动物的研究表明，除了这些特化功能，体色可能在无尾目中还发挥其他重要作用。据最新一项发表于《自然·通讯》（NatureCommunications）的研究，研究人员发表了一项覆盖3000多个物种的研究，发现蛙和蟾的多变体色或有助于帮助它们抵御环境压力和病原体。这些发现表明，这类两栖动物的体色可能影响它们在气候变化下的生存能力。

研究人员调查了蛙和蟾颜色亮度如何与温度控制、防御紫外线B（UVB）辐射以及抵抗病原相关。它们从世界各地收集了3059个物种的数据，包括泛树蛙（File-EaredTreeFrog）、迷彩箭毒蛙（GreenandBlackPoisonDartFrog）、红带蛙（RedRubberFrog）和玻璃蛙（ResplentGlassfrog）等。研究发现，这些两栖动物通常在较冷地区颜色较暗淡，如山区或较北方的纬度，在UVB压力和病原体感染风险较高的地方亦然，如马达加斯加、秘鲁和厄瓜多尔。研究人员认为，颜色明亮的蛙和蟾耐受较高气温，但在面对病原体如两栖类壶菌（两栖动物中一种流行病原体）及UVB辐射更为脆弱。分析还表明，颜色和亮度在塑造无尾目体色中的重要性因地而异。这些发现或有助于在气候变暖的情况下，预测哪些蛙和蟾物种更为脆弱，以及它们生活在何处。

观察金属电极附近水分子的运动

近日，在一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的研究中，来自韩国和美国的科学家通过结合新开发的光谱技术和计算机模拟，揭示了金属电极附近水分子的运动。为了尽量减少来自金属的干扰，研究人员在金属电极表面涂上了专门设计的有机分子，然后采用表面增强的飞秒二维振动光谱（surface-enhancedfemtosecondtwo-dimensionalvibrationalspectroscopy）观察了水分子在金属电极附近的运动情况。结果显示，这些水分子会根据施加在金属电极上的电压大小和极性来减速或加速。具体来说，当对电极施加正电压时，电极附近水分子的运动会减慢，然而施加负电压时则会加快速度。这与计算机的理论模拟相吻合。这项研究有助于加深我们对金属-液体界面化学的理解，为开发更高效的电池带来希望。

一种可预测健康、收入和早死可能性的算法

近日，一项发表于《自然·计算科学》（NatureComputationalScience）的研究描述了一种可准确预测个体生活走向的算法。利用丹麦国家登记册上2008至2016年间约600万人的教育、健康、收入、职业和其他生活事件数据，同时基于大语言模型的特征，研究人员开发了一种新的算法，并将它命名为life2vec。大语言模型可以通过分析大量文本，在词语和句子字符串中寻找模式，进而利用这些学到的信息来预测句子中接下来要出现的词语。结果显示，他们开发的算法也能从训练数据中寻找模式，从而准确预测一个个体的生活，包括健康、收入和过早死亡的可能性。但值得注意的是，这种方法可能不适用于非丹麦人群。

类脑晶体管实现联想学习

此前曾有研究受人类大脑启发，试图开发新型突触晶体管，但这些晶体管无法脱离低温环境工作。最近，在一篇发表于《自然》（Nature）的论文中，美国西北大学、波士顿学院和麻省理工学院（MIT）的科学家设计了一种能在室温下稳定运行的突触晶体管设备，它可以像人脑一样同时处理和存储信息，进行更高层次的思考。

研究人员将原子薄的双层石墨烯和六方氮化硼进行了堆叠，通过调控层间的扭转角度，形成具有不同电子学特性的莫尔异质结构。基于这种不对称的异质结体系，研究人员在室温下实现了能模拟突触反应的莫尔突触晶体管。为了在实验中测试这种突触晶体管，研究人员将它与此前推出的新型纳米电子设备结合，并在更复杂的条件下进行测试。研究人员训练这种AI设备识别相似、但不完全相同的模式。首先，他们向其设备展示了一个模式：000。然后，他们让其人工智能识别类似的模式，比如111或101。设备成功地识别出000和111并不完全相同，但都是连续的三位数字，还识别出111和101更相似。认识到相似性是一种更高层次的认知形式，被称为联想学习。研究人员还通过曲线球等证实了它的联想学习能力。研究显示，这种晶体管能用于人工智能和机器学习技术中，促进人工智能技术向更高层次思维的方向发展。

家用产品中的一种常见物质会降低怀孕几率

邻苯二甲酸酯（Phthalates，PAEs）是一种人造化学物质，被广泛应用于洗发水、化妆品、乙烯基地板、玩具和医疗设备等常见产品中。同时，邻苯二甲酸酯也是一种内分泌干扰物，对人体健康有不良影响。最近，一项发表在《环境健康展望》（EnvironmentalHealthPerspectives）研究表明，接触邻苯二甲酸酯与怀孕概率较低有关。

科学家从一项有关妊娠等待时间（TTP，即从无保护性生活开始到怀孕前的时间）的研究中，找到一组女性参与者的数据。数据包含了1228名参与者在试图怀孕的6个月经周期中的详细信息，以及对其中怀孕女性进行孕期追踪得到的数据，可供科学家研究暴露于邻苯二甲酸酯与妊娠等待时间的关系。人体会将邻苯二甲酸酯分解成代谢物并通过尿液排出，研究者测量了那些女性（在参与那项过往研究时采集的）尿液样本中的20种邻苯二甲酸酯代谢物。结果显示，在研究到的各种邻苯二甲酸酯中，总体趋势是暴露在这类物质中与较长的妊娠等待时间有关；其中有三种母体化合物（parentcompound）与较长妊娠等待时间的关系最强。暴露水平越高，效果也越明显。研究人员还观察了一种炎症标志物：C反应蛋白（CRP），并发现邻苯二甲酸酯暴露水平较高的女性当中，炎症和氧化应激水平也较高，这可能造成器官和组织损伤，最终致病。另外，研究者也发现，邻苯二甲酸酯较高的女性在整个月经周期中雌二醇较低，促卵泡激素较高——这种现象常出现在卵巢功能不全的女性身上，她们的排卵情况不如其他女性。科学家表示，这项研究进一步证明邻苯二甲酸酯暴露对女性生殖健康有负面影响，可能有助于未来的政策制定。

早起基因可能来自尼安德特人

在现代人类基因组中，仍保留着远古人类的基因变异。此前的研究表明，许多古人类祖先的基因在演化过程中被淘汰，残留的基因变异有助于人类适应环境。近日，一项发表于《基因组生物学与进化》（GenomeBiologyandEvolution）的研究表明，来自尼安德特人的基因可能导致部分现代人更倾向于早起。

研究人员首先评估了古人类特异性基因变异对246个昼夜节律相关基因的影响。他们发现，28个昼夜节律基因至少含有一种古人类特有的基因变异，可能导致基因表达过程中的选择性剪接；16个昼夜节律基因可能在古人类和现代人类中受到不同的调控。为了测试从尼安德特人继承的基因是否会对身体清醒和睡眠偏好造成影响，研究人员分析了来自英国生物银行的数十万人的数据。他们发现，许多来自尼安德特人的基因会增加早起倾向，这与生物钟周期缩短相关。研究人员认为，对于我们生活在高纬度地区的祖先而言，这种倾向有助于他们与环境的外部时钟对齐，在演化上具有优势，因而被保留了下来。

利用算法降低儿科抗生素处方率

细菌耐药性曾在2019年造成约127万例死亡，在撒哈拉以南非洲造成的医疗负担最重。抗生素的过度使用是病原体耐药性增加的一个主要原因，而抗生素的使用在过去几十年里一直有增无减。此前研究发现，许多会诊都会在不需要的情况下开具抗生素处方。近日，一项发表于《自然·医学》（NatureMedicine）的大规模随机临床试验发现，一个数字决策支持工具可以显著降低儿童的抗生素处方率，且不会影响临床结局。

研究人员开发了一个用于儿科会诊的临床决策支持算法，该算法利用即时检验提供诊断建议并根据WHO指南推荐相关疗法。然后，他们在坦桑尼亚的20家医疗机构测试了该工具降低抗生素处方率的有效性，范围覆盖了11个月里的逾2万例次会诊。如果使用该工具，23.2%的会诊会开具抗生素，而不使用该工具的医疗机构的这一比例为70.1%。由于研究期间没有发现治疗失败率有任何差异，因此可以说，抗生素处方率的降低并未给患者造成负面影响。这项研究提供了一个在成本和技术上可扩展的潜在解决办法，以便安全地降低抗生素处方率。

司美格鲁肽或可通过作用于脑细胞来减少炎症

司美格鲁肽（semaglutide）是一种用于为糖尿病患者控制血糖的药物，也在一些国家被批准用作减肥药。一些过往研究表明，这种药物有降低炎症的作用，即促进某些免疫系统活动。而最近，一项发表在《细胞·代谢》（CellMetabolism）的研究在小鼠实验中表明，司美格鲁肽可能作用于大脑，由此减轻身体的炎症。

司美格鲁肽通过模仿一种名为GLP-1的肠道激素来发挥作用。GLP-1通常在进食后释放，有助于降低食欲，使人产生饱腹感，并触发胰岛素释放。科学家研究了集中GLP-1模拟物如何影响小鼠的炎症。首先，研究者将小鼠肠道中的细菌注射到腹部其他部位，使它们的血液收到细菌感染，造成强烈的免疫反应，引发炎症。他们还为一些小鼠注射了GLP-1模拟物如司美格鲁肽与艾塞那肽（exenatide）。GLP-1模拟物减少了小鼠在细菌感染中的炎症反应，而基因改造后脑细胞缺乏GLP-1受体的小鼠就没有发生同样的情况，基因正常但大脑被注射了GLP-1阻断药物的小鼠也没有同样效果。研究者认为，这些结果表明GLP1-1模拟物通过作用于脑细胞来减少炎症。也就是说，使用司美格鲁肽后的炎症减少，可能不仅仅是体重减轻时的副作用。最近有另外一项随机试验也发现，在服用者体重尚未大幅减轻之前，司美格鲁肽预防心脏病发作的效果已经显现。这项研究有助于厘清司美格鲁肽对抗炎症的机制。