药物滥用致美国婴儿死亡加倍 | 一周趣科学Vol.22

科

牧心2024年06月08日约 11 分钟

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. 兰花通过根系真菌向幼苗输送营养；

2. 滥用精神药导致更多美国婴儿死亡；

3. 新型夜视仪可以直接用红外线成像；

4. 作者撤回阿尔茨海默研究重要文章；

5. 毛毛虫可以感受捕食者身上的电场；

兰花父母通过根系“喂养”幼苗

哺乳动物和部分鸟类的幼体刚出生时比较弱小，需要依赖亲代的哺育才能存活。

早在达尔文时代，英国人就发现，一种被称为斑点兰花的植物似乎也有这一特征。如果把小的兰花幼苗移栽到别的地方，那它很可能长不大；而如果连带将它的亲本一起移栽过去，小幼苗就能活下来。

这种现象一直困扰着生态学家，其确切原因仍是一个谜。

一项由英国谢菲尔德大学与曼彻斯特大学研究人员合作开展的新研究首次证明，早期兰花幼苗能够在成年植物附近发芽并茁壮成长，这是由于一种利用地下真菌网络的亲本养育作用。

这项研究的重点是斑点兰花，以及一种与它共生的地下真菌。

实验人员将亲本兰花放置在含有碳14同位素的二氧化碳中，这样一来，亲本兰花的光合作用制造的葡萄糖就会含有碳14。

然后，观察亲本植物根系、地下真菌和幼苗的根系，发现这三者是紧密相连的。

最后，科学家在真菌中以及幼苗中都检测到了碳14同位素的糖。

这说明，亲本植物制造的糖，确实是通过真菌传递给了幼苗。

对于植物来说，种子的扩散能力往往与种子独立生活的能力成反比。

如果种子为了独立生活而携带了大量营养，那么它就会很重，飞不远；而如果为了扩散能力而减轻重量，那么它很可能携带的营养不足，从而无法正常发育为幼苗。

由此看来，这种兰花似乎是完全放弃了在种子中积累营养，因为它的种子跟尘埃的大小类似，每棵兰花每年能产生几百万颗种子。因此，种子中根本不可能携带多少营养。为了让这些种子活下来，兰花父母以共生真菌的方式为身边的幼苗提供营养，从而帮助他们成长为能够独立生活的新个体。看来，这种兰花在繁殖上应该是在尝试结合K策略和r策略（什么是K策略和r策略？）。

植物无法运动，也没有感情，但是却仍然能运用有限的环境因素来为自己的后代提供支持。这一发现拓宽了人们的生态学视野，让我们在植物真菌共生以及植物的种内关系上有了更深的认识。

相关文章近日发表在《新植物学家》杂志上。

图1 亲代兰花根将糖类物质传递给兰花幼苗

（图片来源：参考文献）

课代表总结：传下去，兰花幼苗公开“啃老”！

参考文献

David J. Read, John Haggar, Emily Magkourilou, Emily Durant, David Johnson, Jonathan R. Leake, Katie J. Field. Photosynthate transfer from an autotrophic orchid to conspecific heterotrophic protocorms through a common mycorrhizal network. New Phytologist, 2024; DOI: 10.1111/nph.19810

药物滥用导致美国婴儿死亡率加倍

美国佛罗里达大西洋大学的一项新研究发现，2018 年至 2022 年美国与药物有关的婴儿死亡率增加了一倍多。

婴儿死亡是指在孩子出生到 1 岁之间发生的死亡。与药物有关的死亡，是指药物是死亡的主要原因或促成因素，可能包括母亲使用非处方药物、无意或意外服用特定处方药、非法或非医疗使用药物等。

这项研究结果发表在《围产期医学杂志》上，结果显示，在美国，与药物有关的婴儿死亡率，从 2018 年的 10.8% 增加到 2022 年的 24.4%。

最常见的药物相关的死亡原因包括麻醉品和精神障碍药物（致幻剂）中毒，以及因接触抗癫痫药、镇静催眠药、抗帕金森病药和精神药物而意外中毒等。

这说明，精神药物滥用和合成麻醉品的泛滥，是造成婴儿死亡率升高的间接原因。

因药物而死亡的婴儿中，有60.4%的母亲是非西班牙裔白人，另外有28.5%的母亲是黑人。

药物滥用导致的男婴死亡率为 56.5%，女婴死亡率为 43.7%，这一差异也具有统计学意义。

开展更多的成瘾治疗、实施文化敏感性干预措施，可能对预防弱势群体的婴儿死亡很重要。

2018 年至 2022 年，美国与药物有关的婴儿死亡占所有婴儿死亡的 1.18%，与之前报告的 2015 年至 2017 年的 0.64% 相比有显著上升。

这种增长在 COVID-19 期间尤为明显，引发了需要进一步研究的问题。在此期间，孕妇和产后妇女的药物过量死亡率也大幅上升。

在如今的美国，普通人群的药物过量死亡人数已经经历了惊人的增长，尤其是孕妇和产后妇女的死亡中，有大量是因为精神类药物滥用导致的。

与此同时，孕期酗酒和抽烟在美国也是一个常见的公共卫生话题。

研究者认为，婴儿因药物而死亡是可避免的，有效的策略需要医疗服务提供者、公共卫生机构和社区合作伙伴之间的合作努力，并应侧重于预防孕产妇药物滥用障碍。

图2 美国婴儿药物相关死亡所涉及到的药物和毒品名录，触目惊心

（图片来源：参考文献）

课代表总结：婴儿：“好嘛，地狱开局……”

参考文献

Panagiota Kitsantas, Sebastian Densley, Meera Rao, Lea Sacca, Robert S. Levine, Charles H. Hennekens, Maria C. Mejia. Increases in drug-related infant mortality in the United States. Journal of Perinatal Medicine, 2024; 0 (0) DOI: 10.1515/jpm-2024-0067

可以集成在眼镜里的新型夜视仪

夜视设备主要由军队、狩猎爱好者或摄影师使用。目前的夜视仪无论是重量和体积都无法称得上是便携，普通人不会在额头上戴着额外一公斤的重量去夜间跑步，所以应用场景有限。

我们能在白天看到物体，是因为物体能够反射太阳光。到了晚上，没有了太阳光，因此也就看不到物体了。

但是任何物体都在发出红外线，如果能够“看”到这些红外线，那么我们就有了夜视能力。

传统的夜视技术需要红外线穿过透镜，然后遇到光电阴极，光电阴极将这些红外线转换成电子，这些电子穿过荧光屏，重新转换为可见光，产生肉眼可见的图像。

而这些设备需要低温冷却以防止噪声，所以目前的高质量夜视系统显得笨重而庞大。

来自澳大利亚国立大学的科学家在开发新夜视技术的过程中取得了重大进展，制造出比保鲜膜还薄的红外滤光片，可以集成到日常眼镜中，同时观察红外和可见光谱。

这项创新有望改变夜视技术，使其更轻、更适合日常使用，并有可能提高低光条件下的安全性。

在《先进材料》杂志上发表的研究中，澳大利亚国立大学的 TMOS 研究人员展示了一种称为“非线性上转换”的技术，利用非局部铌酸锂超表面来增强红外视觉。

与传统夜视仪的红外线——电子——可见光的转换流程不同，基于超表面的上转换技术直接让红外线穿过单个谐振超表面，与泵浦光束混合，获得足够能量之后直接转换为可见光。

因此，这一新技术所需的转换元件很少，而且可以在常温下工作。这也是它可以被制作成眼镜的原因之一。

此外，这种新的夜视技术本质上只是会把红外线转化为可见光，而对原来的可见光不会造成任何影响。因此，这种新的夜视眼镜白天也可以佩戴，而在晚上可以随时转化为夜视仪。

制造重量不到一克、可以作为薄膜覆盖在传统眼镜上的夜视滤光片，开辟了新的日常应用。

夜视眼镜可以让用户同时看到可见光和红外光谱，从而使黑暗中的驾驶更安全、夜间行走更安全，并且在低光条件下工作时更省心。

图3 红外线到可见光转换的夜视眼镜

（图片来源：scitechdaily.com）

课代表总结：连示意图都用袋鼠，好了好了我知道你是澳大利亚的成果了（摇头）

参考文献

Laura Valencia Molina, Rocio Camacho Morales, Jihua Zhang, Roland Schiek, Isabelle Staude, Andrey A. Sukhorukov and Dragomir N. Neshev. Enhanced Infrared Vision by Nonlinear Up-Conversion in Nonlocal Metasurfaces. 23 May 2024, Advanced Materials.

DOI: 10.1002/adma.202402777

阿尔兹海默症研究的“里程碑”被推倒

阿尔兹海默症是一种神经退行性疾病，病因复杂、病程漫长，虽然是一直以来的研究热点，但人们对这一疾病的了解还称不上非常深入。

人们发现，阿尔兹海默症患者的神经细胞中，会有很多长得像淀粉一样的蛋白质，被称为淀粉样β蛋白（Aβ）。

多年来，研究人员一直试图通过从大脑中剥离淀粉样蛋白来改善阿尔茨海默病的治疗效果，但实验药物都失败了。

2006 年，美国明尼苏达大学神经科学家 Karen Ashe 与其学生Sylvain Lesné在《自然》杂志上发表的论文称，在所有的淀粉样β蛋白中，只有一种名为 Aβ*56 的种类与阿尔茨海默病直接相关。

由于该文章提供了一个更具体、更有希望的治疗靶点（Aβ*56，而不是所有的Aβ），许多人接受了这一发现。

支持相关工作的资金大幅增加，这篇文章也被称为阿尔兹海默症研究的里程碑式发现。

但近期《科学》杂志的调查显示，《自然》杂志上的这篇论文中，以及研究团队后续的其它论文中所使用的数据，含有被操纵的迹象。

许多科学家未能重复出文章中所提及的实验结果，因此也开始质疑 Aβ*56 是否像作者所描述的那样——甚至质疑这一蛋白是否存在。

2021年，有学者开始质疑Sylvain Lesné在其它文章中使用了操纵过的数据，但没有引起太大的水花。

2022年，几位研究人员开始质疑2006年的这篇Aβ*56的文章，在发现图片编辑过的痕迹后进行了计算机算法推演，对文章中的图片编辑造假提供了明晰的证据。

这一造假争论在学界引起了轩然大波，因为这涉及到自从2006年以来的上千篇关于Aβ*56研究的根基，如果这一论文被确认造假，那么全世界共计数十亿美元的研究经费也一起打了水漂。

最初，论文的通讯作者Ashe认为该论文的问题可以通过更正来解决，并且坚持认为“这些操作并没有改变实验的结论，仍然相信 Aβ*56 可能在阿尔茨海默病中发挥重要作用”。

但是在两年的风波和调查之后，除了第一作者Sylvain Lesné之外，该论文的所有作者均于日前表示，同意撤回该论文。

截至目前，这项研究已被引用近 2500 次，一旦撤稿成功，将成为有史以来被引用次数最多的撤回论文。

图4 涉事论文中被认为涉及复制粘贴的图片（红框部分）

（图片来源：science.org）

课代表总结：这篇发表在《自然》上的论文造假是由《科学》调查到的……高端的商战总是如此不动声色。

参考文献

doi: 10.1126/science.zdo1zpb

毛毛虫通过电场感知捕食者

如果在夏天的旷野上，你发现自己的头发正在慢慢飘起，这就说明闪电快要来了。你最好采取一些防御措施，比如快速躺倒。

而根据英国布里斯托大学的Sam England近日的发现，毛毛虫也有这种感知电场的能力。

动物在运动时，身体与环境接触并相互摩擦，在它们身上就会积累电荷。电荷周围产生电场，而电场可以影响其周围的一些细小物体。

因此，毛毛虫如果感受到自己身体上的毛毛开始慢慢飘起，它就知道捕食者快要来了。此时，它也应该采取一些防御措施，比如把身体卷曲起来。

研究人员将黄蜂和毛毛虫放入静电荷传感器，测量它们携带的静电荷量，然后再将这些电荷值添加到计算模型中，以数学方式预测黄蜂接近植物上的虫子时身上携带电场的强度。

当毛毛虫做出防御反应时，研究人员用激光检测微小的振动，这样可以测量到虫子身上的毛的移动情况和摆动频率，来研究它是否探测到了电。

实验结果表明，在毛毛虫做出防御反应之前，它们身上的毛都会发生显著的移动，移动量与通过电场进行模拟的数值可以很好地吻合。

捕食者与猎物之间的相互作用事关生死，也是动物进化的驱动力。几乎所有动物似乎都会积累静电荷，这意味着感知静电的能力可能非常普遍。

对静电在生态相互作用中的理解，可以加深我们对动物如何感知彼此以及它们如何以及为何以某种方式进化的理解。

然而，毛毛虫不仅对捕食者发出的电场频率敏感，它们还会受到电线和其他电子设备的影响。

实验表明，人类电子设备发出的电场也能触发毛毛虫感知电场的相关机制，导致其发生防御行为。

作者认为这很值得担忧，因为人类产生的这种电“噪音”可能会阻碍动物发现捕食者的能力。

现在看来，电场作为一种新型的感官污染，和噪声污染、光污染一样，在更深的层面上影响了生态过程。

图5 捕食者身上的电荷能在毛毛虫附近产生很强的电场

（图片来源：参考文献）

课代表总结：破案了，这就是我们常说的“脑袋后边长眼”。

参考文献

Sam J. England et al, Prey can detect predators via electroreception in air, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2322674121

作者：牧心