培养肉更香了：看着像果冻，吃着像烤肉；智力障碍相关的突变；“神隐”黑洞的证据；儿童自闭症与肠道微生物群 | 一周论文新鲜读

7.15

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。

1. 一个“神隐”黑洞的证据

2. 自闭症谱系障碍与儿童肠道微生物变化有关

3. 遭鼠疫重创的新石器农民

4. 从北冰洋流出的厚海冰缩短了西北航道的航运季节

5. 改善培养肉的风味

6. 与智力障碍相关的非编码基因突变

7. 牛H5N1流感病毒的感染和传播

天文学 | 一个“神隐”黑洞的证据

Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in ω Centauri

Nature

《自然》发表的一项研究显示，在银河系半人马座欧米茄星团（半人马ω球状星团）内观测到的快速移动恒星为存在一个中等质量黑洞提供了证据。该结论基于哈勃空间望远镜20多年的观测结果，或有助于今后研究人员搜索这类难以发现的黑洞。

目前已发现过各种质量的黑洞，从5-150倍太阳质量（M⊙）的恒星质量黑洞到星系中央发现的超大质量黑洞（超过10万倍太阳质量；105M⊙）。不过，目前只发现了少数存在争议的候选中等质量黑洞，这类黑洞的质量在太阳质量的150倍到10万倍不等。

鉴于半人马ω球状星团高质量和复杂星族的特性，它是寻找中等质量黑洞的一个很有希望的目标，但之前对该区域发现了一个黑洞的报道一直面临争议。德国马克斯-普朗克天文研究所的Maximilian Häberle和同事利用哈勃空间望远镜20年的影像，监测了该星团中央附近恒星的运动。他们提出有7个恒星在中央区域快速移动，并认为这说明半人马ω球状星团的中央有一个中等质量黑洞。他们推测该黑洞质量的下限为8200M⊙左右。

Daryl Haggard和Adrienne Cool在一篇同时发表的“新闻与观点”文章中写道，“这些新发现的恒星是半人马ω球状星团中存在一个中等质量黑洞的最佳证据。”研究结果或表明在其他球状星团中搜寻中等质量黑洞是合理的。

微生物学 | 自闭症谱系障碍与儿童肠道微生物变化有关

Multikingdom and functional gut microbiota markers for autism spectrum disorder

Nature Microbiology

《自然-微生物学》发表的一项研究显示，肠道微生物组的特异性细菌和非细菌成分以及它们的功能或影响了男童和女童的孤独症谱系障碍（ASD）。该研究发现，这些成分的特定组合或能指导未来的诊断和机制研究。

肠道微生物组与ASD的关系一直在被研究，但这些研究关注的是ASD患者肠道菌群组成相比神经正常个体的变化。而我们并不清楚肠道微生物组的其他组成是否发生了变化，如古菌、真菌和病毒，以及肠道微生物组功能（或存在的基因）。

中国香港中文大学的黄秀娟（Siew C. Ng）和同事从中国5个队列中选取了1627名年龄在1到13岁之间的有ASD或没有ASD的男童和女童（24.4%），并对他们的粪便样本进行了宏基因组测序。作者将这些样本与关于饮食、用药和共病等额外因素的数据共同分析。在控制这些混杂因素后，作者发现有14种古菌、51种细菌、7种真菌、18种病毒、27种微生物基因和12个代谢通路在ASD儿童中发生了改变。利用机器学习技术，黄秀娟和同事根据31种微生物和功能建立了一个模型，该模型在发现男性和女性ASD患者方面的诊断准确率 高于使用来自单一界（如细菌或古菌）的肠道微生物标志物的组合。

作者指出，由于这31种标志物在多个队列具有复现性，它们可能还有临床诊断潜力。这些发现或许还能推动今后对肠道菌群与ASD的假说驱动的机制研究。

古基因组学 | 遭鼠疫重创的新石器农民

Repeated plague infections across six generations of Neolithic Farmers

Nature

《自然》发表的一篇论文显示，反复暴发的鼠疫或导致了斯堪的纳维亚的新石器时代人口减少。对100多名个体的古DNA分析揭示了这些农民的命运，并再现了他们的亲密家庭生活。

校正年代（cal. bp）距今5300-4900年间，欧洲许多地方的新石器人口发生了骤减。这也被称为新石器大衰退（Neolithic decline）。之前提出过不同解释，包括鼠疫，但一直不清楚早期疾病暴发是否导致了大规模流行病，还是只是小规模的独立事件。

丹麦哥本哈根大学的Frederik Valeur Seersholm、Martin Sikora和同事分析了108名斯堪的纳维亚新石器个体的古DNA，这些个体跨越了6代人，分别来自瑞典和丹麦的8个巨石墓和一个石棺墓。散播鼠疫的鼠疫杆菌（Yersinia pestis）曾大范围传播，在至少17%的测序个体中被发现。分析显示，鼠疫至少在社区中发生了三次不同传播，时间跨度为120年左右。前两轮传播规模小且可控，但第三轮传播的范围更广。早期鼠疫菌株还含有毒力因子，这在之前的鼠疫杆菌中未发现过，或具有潜在致命性。综合来看，这些证据表明，这次早期鼠疫有潜力引发大规模流行病，并且反复出现的流行病可能对新石器大衰退起到了重要作用。

此外，研究还揭示了斯堪的纳维亚的新石器家庭生活。四名男性被发现有多位有生殖力的伴侣，但没有发现女性有多名伴侣的情况。这提示了当时的父系社会结构。还有一名女性被发现和她的两名兄弟葬在不同的墓，说明女性有时会移动到邻近人群建立她们自己的家庭。

气候变化 | 从北冰洋流出的厚海冰缩短了西北航道的航运季节

Sea ice choke points reduce the length of the shipping season in the Northwest Passage

Communications Earth & Environment

根据《通讯-地球与环境》发表的一项分析，在2007年至2021年间，从北冰洋流向南方的厚海冰数量增加，缩短了西北航道一些地区的无冰航运季节。作者认为，这可能意味着西北航道不太可能成为传统航路的可行替代，尽管此前人们曾希望它或会因为全球暖化而变得可行。

西北航道（NWP）是连接大西洋和太平洋的一条商业航道，穿过北美洲北部的北极圈。航道经过加拿大北极群岛，然后分为一条南部航道和一条较短的首选北部航道。整个西北航道船运季节长度（即航道可供某些船舶航行的时间）因全球变暖而一直在变化。

英国苏格兰海洋科学学会以及加拿大渥太华大学的Alison Cook和同事利用加拿大冰情服务局（Canadian Ice Service）的海冰图，计算了2007年至2021年经过加拿大北极群岛的每段10公里航道每年可供PC 7级（能安全穿过厚度达70cm冰层）船舶航行的周数。作者发现，这段时间内，北部航道的三个航段其航运季节大为缩短——波弗特海的东部边缘减少14周，麦克卢尔海峡和梅尔维尔子爵海峡减少5周。他们还发现，麦克卢尔海峡（以及拉森、皮尔和梅尔维尔子爵海峡）是西北航道的咽喉点，因为它们比其他航段的可航行周数少10至25周。

作者说，咽喉点和某些地区的航运季节缩短，是因为气候变化导致最古老的北极海冰（位于最后冰区）融化加剧，从而让更多较古老、较厚的浮冰从北冰洋向南漂流的结果。这类冰给航船带来的风险远高于加拿大北极群岛过去最常见的较新、较薄的冰。作者指出，他们的发现对于加拿大北极群岛沿岸的社区也可能造成问题，因为这些社区的食品和货物都依赖航运。

生物技术 | 改善培养肉的风味

Flavor-switchable scaffold for cultured meat with enhanced aromatic properties

Nature Communications

根据《自然-通讯》的一篇论文，一种可切换风味的支架能够在烹饪温度下释放出肉香，或许能改进实验室培养肉的口味。作者认为这些发现或有助于培养肉更好地模拟传统肉如熟牛肉的味道。

培养肉正在作为一种新的食品类型兴起，能以可持续的方式提供动物蛋白。过往研究使用多种类型的支架和三维材料来开发培养肉，使之与传统产品（包括肉排和肉丸）的形状、结构特性相近。但在肉类培养策略中，风味常被忽视。

韩国延世大学的Jinkee Hong和同事设计了一种温度响应的支架，将可切换的风味化合物融入明胶基的水凝胶中。这一支架在细胞培养期间保持稳定，但在达到烹饪温度（高于150°C）后会释放出肉类风味的化合物，从而复制了烹饪传统肉类的关键化学反应。根据化学分析（包括使用一种电子鼻），这种肉表现出的风味模式类似于烤牛肉。

研究结果表明这是一种潜在的方法，可以增强培养肉的芳香特性，模仿牛肉自然烹饪的风味。

健康 | 与智力障碍相关的非编码基因突变

Mutations in the U4 snRNA gene RNU4-2 cause one of the most prevalent monogenic neurodevelopmental disorders

Nature Medicine

《自然-医学》发表的一项大规模遗传学研究显示，相比目前已知的其他任何非性别相关基因，RNU4-2基因的罕见突变可能是更多临床诊断智力障碍病例的一个促进因素。RNU4-2基因负责编码剪切体这种RNA-蛋白复合物的一种关键成分。这些新发现的突变有望指导特定神经发育疾病的临床诊断和治疗手段。

智力障碍（ID）是一种神经发育疾病，其特征为智力功能以及社会和实践技能出现障碍。虽然有1427种基因被发现与智力障碍有关，但大部分智力障碍病例在遗传学检测后仍无法解释。所有1427种已知基因除9种外，其他都是蛋白质编码基因，一定程度上是因为规模最大的智力障碍遗传学研究使用的是全外显子组测序，这种方法通常会忽略非蛋白质编码基因。剪切体是一种分子机器，能将前体mRNA中的内含子（非编码区）去除，连接其余外显子（编码区）形成成熟的mRNA。

Daniel Greene、美国西奈山伊坎医学院的Ernest Turro和同事利用“十万基因组计划”（100,000 Genomes Project）中77539名受试者的全基因组测序数据开展了一项遗传关联分析，“十万基因组计划”的目标是建立一个大型遗传学数据库，帮助研究人员确定导致不明原因疾病的突变。这个数据库有5529名临床诊断为十万基因组计划的患者。作者在非蛋白编码基因RNU4-2中发现了与可能出现智力障碍有很强相关性的罕见新突变——RNU4-2基因能编码一种剪切体成分。这些关联在三个独立的大型基因数据库中得到了进一步验证，作者在所有四个数据库中共发现73例受影响的病例。

作者强调，这些突变背后的具体机制依然不明，仍需在后续研究中探索。不过，这些结果为许多之前不明原因的临床诊断神经发育疾病提出了一种潜在的遗传学病因。

病毒学 | 牛H5N1流感病毒的感染和传播

Pathogenicity and transmissibility of bovine H5N1 influenza virus

Nature

本周《自然》发表的一项研究发现，对美国牛群中传播的高致病性H5N1禽流感病毒的表征揭示了该病毒在哺乳动物中的感染和传播特征。该病毒能通过感染牛流感的奶牛的奶传给小鼠，并通过鼻内暴露传播给小鼠和雪貂，而且能进入受感染动物的乳腺。

2024年春季在美国奶牛场发现的牛流感是首次报道高致病性H5N1禽流感在牛群中的暴发。之后又有报道称在不同畜群中发现了病毒传播，并在其他哺乳动物（包括人类）中发现了感染迹象，提示公共卫生风险上升。研究人员推断，乳腺感染和受污染的挤奶设备参与了奶牛间的传播，而且在受感染奶牛的奶中发现了病毒，但牛H5N1的基本特征一直不明确。

美国威斯康星大学麦迪逊分校的河冈义裕（Yoshihiro Kawaoka）和同事表征了从美国新墨西哥州一头受感染奶牛的奶中分离出的H5N1病毒。他们测试了该病毒如何复制并在小鼠和雪貂（用于研究哺乳动物流感的两种常见动物模型）中致病。该病毒被证明会系统性传播，包括会传播至两种动物的乳腺。作者还表明，更早版本的H5N1禽流感病毒也有这种情况，该病毒未在牛中发现，说明乳腺感染可能是之前哺乳动物感染这些禽类病毒的一个被忽略的特征。研究还观察到该病毒从受感染的哺乳小鼠传给它们的幼崽。作者测试了雪貂的呼吸液滴是否会引发传播，并发现这种路径的传播能力有限。

作者继续研究了受体结合并发现牛H5N1能和禽样以及人样唾液酸受体结合。这种双受体结合特异性并未在更早传播的H5N1病毒中发现。

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