凝聚體：改寫生命認知|《環球科學》新刊導讀

《環球科學》2025年4月新刊銷售中

點選原文進入購買頁面

封面故事 COVER STORY

凝聚體：改寫生命認知

細胞裡隱藏著一群長期被科學家忽視的神秘顆粒——生物分子凝聚體。它們在集體物理規律的支配之下，以“分子委員會”的方式參與關鍵生命過程。它們拓展了分子生物學中選擇性相互作用的傳統觀念，也讓科學家得以從全新尺度理解生命運作的原理。

行星科學 PLANETARY SCIENCE

重識行星演化：我們才是特例

30年前，天文學家首次探測到了太陽系之外的行星，一個問題隨之浮現：系外行星究竟是怎麼樣的？一開始，大部分人都以太陽系行星為藍本，推測系外行星大致的樣貌。但隨著越來越多系外行星被發現，它們的引數分佈卻體現出與太陽系行星截然不同的特徵。系外行星統計資料中的“半徑谷”和“熱海王星沙漠”暗示著新的行星演化機制，我們甚至能直接觀測恆星在剝離新生行星的大氣層，進而驗證新的機制。這些發現不斷提醒我們，在宇宙中，太陽系或許才是獨特的那一個。

神經科學 NEUROSCIENCE

頓悟的腦科學

阿基米德在洗澡時悟出浮力原理的故事相信每個人都有所耳聞。這種靈光一現的奇蹟究竟是如何在我們的大腦中發生的？直到最近，科學家們才找到了一些線索。他們利用腦筋急轉彎作為測試方法，找到了“頓悟時刻”在大腦中發生的區域，以及它最有可能出現的時機。更有趣的是，頓悟還能帶給我們一些意想不到的好處。在科學的指導下，我們甚至可以主動邀請這一神奇時刻降臨在我們的腦海中。

物理學 PHYSICS

當光鍾精度超越秒的定義

隨著上世紀50年代原子鐘概念的提出，人類早已不再依賴天文觀測計量時間，而是依靠原子穩定而精確的共振躍遷頻率。自1967年以來，基於銫原子鐘的秒定義始終未曾改變。但隨著技術迭代，在光學波段工作的光鍾測量頻率的精度早已超越銫鐘。光鍾雖能更準確地測量時間，銫鐘卻提供了秒長標準，這一悖論讓時間計量學家不得不思考：我們是否應該重新定義秒？

環境 ENVIRONMENT

岩石固碳，反哺農業

相比其他地球系統工程技術，增強岩石風化顯得格外簡單、安全和可靠：只需要將岩石粉碎後撒在農田裡，就可以加速岩石風化這一原本就自然存在的過程，從而吸收大量的二氧化碳。理論上說，透過這種方法固定的碳可以在海洋和海底沉積物中穩定地儲存數百年。更值得寄予厚望的是，已有的幾項研究顯示，增強岩石風化不僅具有強大的碳吸收潛力，還能改善土壤，增加糧食產量。然而，在增強岩石風化成功大規模推廣之前，還有許多現實的問題需要解決。

生物技術 BIOTECHNOLOGY

胚胎模型再遇倫理困境

為了揭開人類胚胎早期發育的神秘面紗，世界各地的科學家正競相開發各類胚胎模型。隨著研究逐步深入，越來越多更完整、逼近真實胚胎的模型相繼出現，引發了一系列關於研究邊界的倫理問題：胚胎究竟應該如何定義？完整的胚胎模型是否有價值？是否應禁止將胚胎模型移植進活體動物？面對迅速發展的這一領域，監管機構不得不緊跟步伐，完善和修訂相關指南。與此同時，科學家也在尋找新的方法，評估胚胎模型的發育潛力。

人工智慧 ARTIFICIAL INTELLIGENCE

大模型衝擊語言學

在被公認為現代語言學之父的諾姆·喬姆斯基看來，人類天生具有語言習得的能力，而且人類語言完全區別於其他形式的語言。但隨著ChatGPT等大語言模型的發展，它們能夠執行各種語言任務，挑戰了喬姆斯基的先天語言能力說。然而，在此前長達半個世紀的時間裡，他的觀點一度是語言學研究的主流。這不禁讓科學家思考，這些語言模型真的在學習語言嗎？我們是否需要新的理論來解釋它們是如何流利應用不同語言的？

生物物理學 BIOPHYSICS

決定生死的表面張力

呼吸對我們而言已經習以為常。這看似非常簡單的事情，其實並不尋常，尤其是對新生兒來說。即使在今天，全世界每年都有數十萬名嬰兒因無法呼吸而在出生不久後死亡。事實上，肺部是嬰兒最後一個發育完全的器官，可以說自主呼吸是嬰兒出生後面臨的最大威脅。得益於20世紀50年代開創性的肺部研究，科學家終於理解了新生兒難以呼吸背後的機制，並把目光投向了肺泡液-氣介面的表面張力。正是這些發現帶來了一系列新療法，拯救了全球數百萬名嬰兒的生命。

生物技術 BIOTECHNOLOGY

宏基因組學，讓微觀世界現形

任何經歷過嚴重流感或腸道炎症的人，都不會懷疑微生物的影響力。一些一旦入侵人體就會造成嚴重破壞，還有很多則會寄生於人體，形成深刻影響人體健康的菌落。為了探究這些存在於微觀世界，數量、種類繁多的生物，研究者開發出宏基因組測序，藉助生命基礎的遺傳密碼來對它們進行研究。隨著他們破解微生物的基因密碼，瞭解微觀世界的執行法則，很多感染性和慢性疾病的秘密正在被陸續揭開。而宏基因組學和AI的結合有望加速這個過程。