你爱吃海参的理由，也许又多了一个…… | 一周趣科学vol.64

海参多糖能够抑制癌症转移

密歇根大学主导的一项研究最近发表在《糖生物学》杂志上，该研究表明，海参中发现的一种糖化合物可能是阻止癌症扩散的关键。

作为海洋的清洁工，海参能够清洁海床，并将营养物质循环回海水中。但这种好吃的海洋无脊椎动物也可能隐藏着阻止癌症扩散的奥秘。

根据密西西比大学在《糖生物学》上发表的一项研究，海参中发现的一种糖化合物可以有效阻断Sulf-2，这种酶在癌症生长中扮演关键角色。

海参中的糖化合物是独一无二的，在其他生物中并不常见。这就是科学家研究它们的原因。

人类细胞以及大多数哺乳动物的细胞都覆盖着聚糖，它们有助于细胞通讯、免疫反应以及识别病原体等威胁。更重要的是，人体细胞会通过这些糖粘在一起，让细胞不会轻易移动。

然而癌细胞会改变包括Sulf-2在内的某些酶的表达，这些酶会让聚糖变得不那么粘，于是癌细胞就有了脱逃的可能，这就是癌细胞全身扩散的原理。

如果我们能够抑制这种酶，从理论上讲，我们就能够阻止癌症的扩散。研究小组通过计算机建模和实验室测试发现，海参中的一种糖类，名字叫“岩藻糖基化硫酸软骨素”，可以有效抑制Sulf-2。

与其他Sulf-2调节药物不同，海参糖不会干扰血液凝固。作为一种基于海洋的癌症疗法，海参化合物可能更容易制造并且使用更安全。

下一步研究是找到一种合成这种糖化合物的方法，以供将来测试。在美国的野生海参比较稀少，所以科学家正在寻找化学合成途径，开始将其应用于动物模型。

葱烧海参

（图片来源：网络用户@钟情于糖醋排骨李怡）

课代表总结：先生大义！（流口水）

参考文献：

Marwa Farrag, Reem Aljuhani, Julius Benicky, Hoda Al Ahmed, Sandeep K Misra, Sushil K Mishra, Joshua S Sharp, Robert J Doerksen, Radoslav Goldman, Vitor H Pomin. Heparan-6-O-endosulfatase 2, a cancer-related proteoglycan enzyme, is effectively inhibited by a specific sea cucumber fucosylated glycosaminoglycan. Glycobiology, 2025; 35 (6) DOI: 10.1093/glycob/cwaf025

脑机接口让渐冻症病人说话，甚至能哼歌

从写一周趣科学以来，课代表从来没有这么强的“追剧感”。去年的趣科学里，我们曾经报道过一种脑机接口，可以让渐冻症病人只需要脑海里想一想自己要说什么，就能通过机器输出这句话（点这里了解~）。

没想到仅过去了一年，脑机接口技术就实现了飞跃式的进步。之前的接口需要病人先在脑中思考内容，思考完之后大概过个一两秒，然后才能完成一个句子。而在近日，《自然》杂志上报道的一种新的脑机接口，可以让病人脑海里所想的内容实时地转化为句子，不需要等待几秒才出结果。

这项研究的参与者是一位45岁的男性，在患上肌萎缩侧索硬化症（渐冻症）后失去了清晰说话的能力。肌萎缩侧索硬化症会损害控制肌肉运动（包括说话所需的肌肉运动）的神经。虽然他仍然可以发出声音和口型，但他说话缓慢且不清楚。

症状出现五年后，该参与者接受了手术，在控制运动的大脑区域植入了256个硅电极，每个电极长1.5毫米。该研究的共同作者、加州大学戴维斯分校的神经科学家Maitreyee Wairagkar和她的同事训练了深度学习算法，使其每10毫秒捕捉一次大脑中的信号。他们的系统实时解码的是该患者试图发出的声音。

简单来说，我们试图发出某个声音的时候，大脑会产生一个特定的电信号，而AI读取这个电信号之后，就可以明白我们试图说什么了。

不只是这些——这种先进的脑机接口不但可以实时理解病人想说什么，甚至还能够理解病人的语调、语气和感叹词。病人想要提问时，AI可以帮他直接生成一个升调结尾的问句。最离谱的是，病人试图哼歌时，脑机甚至可以帮他输出他想哼的歌。

该团队还通过对该男子患病前所做的采访录音进行人工智能算法训练，将合成声音个性化，使其听起来像该男子自己的声音。

也许这个功能现在看起来还很笨拙，但这已经是五年前我们都不敢想象会存在的技术。关键是这套系统的价格并不高昂，也许在不远的将来真的可以改变渐冻症患者的生活。

脑机接口

（图片来源：UC Davis）

课代表总结：太有未来感了！

参考文献：

Wairagkar, M. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-025-09127-3 (2025).

海底锰结核释放可溶性微量元素

海洋中充满各种生命体，其中微藻（浮游植物）构成了海洋食物链的基础。这些生物与陆地植物生存方式相似，利用穿透海洋表层约100米的光线作为能量来源，在细胞内合成有机物质。

这些微小藻类每年产生的有机碳量与陆地植物相当。和陆地植物一样，它们从周围的海水环境中获取这些微量元素，作为自己细胞的构建材料。

但与陆地生态系统不同的是，这些藻类死亡后会沉入黑暗的深海，在细菌作用下其死亡细胞发生腐解。因此，它们生长所需的元素会从生存海域流失，并重新进入深海。

如果这些元素沉淀到海底之后不再回到海面上，那么长此以往，这些元素就会被耗尽，从而导致海洋生态系统被团灭。

然而几亿年来海洋的生态系统一直繁荣发展，海洋虽然不是绿色的，但是海洋微生物每年制造的氧气比地面上的森林要多好多倍。这就说明，这些已经沉底的微量元素肯定是以某种未知的方式回到了海面。

在发表于《自然》的新论文中，苏黎世联邦理工学院的研究团队利用海洋化学示踪剂发现，相当比例的金属元素确实会沉淀在海底，并且不会再次返回海面。

但他们也发现，有一部分的金属元素会通过沉积物中发生的化学反应重新返回。海底有很多固态锰氧化物核心，被称为海底锰结核。这些结核中的物质组成非常复杂，能够把海底的沉淀金属重新变成可溶状态，返回海水中。

人们早就发现了海底锰结核，也早就知道了其中的化学元素非常丰富，是一种重要的矿产资源。但是这也是人们第一次知道，海底锰结核在生物地球化学循环中起到了关键的作用，从某种程度上来说，它们释放的可溶性微量元素支撑了整个海洋生态系统乃至整个地球生态圈。

海底锰结核的主要分布地区（AI制图） 

 （图片来源：参考文献）

课代表总结：锰结核：“地狱不空，誓不成佛！”

参考文献：

Jianghui Du, Abyssal seafloor as a key driver of ocean trace-metal biogeochemical cycles, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09038-3. www.nature.com/articles/s41586-025-09038-3

培养基中4天即可制造小胶质细胞

小胶质细胞是一种特殊的免疫细胞，约占大脑和脊髓所有细胞的10%。它们通过清除感染性微生物、死亡细胞、聚集蛋白以及可能危害大脑的抗原来发挥作用，在发育过程中还能帮助塑造神经回路以实现特定脑功能。

当小胶质细胞功能异常时，会引发神经炎症，并无法清除受损细胞和有害蛋白聚集体。这会导致包括阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病在内的多种神经退行性疾病，以及肌萎缩侧索硬化症（ALS）、多发性硬化症等其他疾病。事实上，神经炎症甚至可能在蛋白质开始形成致病性聚集体之前就已发生，并进而加速蛋白聚集。

因此，小胶质细胞成为了现在脑科学的研究热点。但是想要更好理解和靶向大脑中小胶质细胞功能，研究人员和药物开发者却面临一个挑战：人类小胶质细胞只能通过活体获得，而小鼠和大鼠的小胶质细胞在许多关键特征上与人类不同。

于是科学家用干细胞在培养皿中制造小胶质细胞。然而迄今为止，这一过程效率低下，需要数周时间且成本高昂。

现在，美国哈佛大学研究团队开发出一种解决方案：可在4天内从诱导多能干细胞（iPSCs）制造出与人类小胶质细胞功能高度相似的小胶质细胞，而传统分化过程需要35天才能获得相似但精细程度较低的细胞。

团队测试了他们所培养的细胞是否像实际小胶质细胞一样能被大脑感染和神经退行性疾病的典型刺激激活。他们发现细胞因子干扰素γ（IFNg）在能够在培养的细胞中起作用，而这种细胞因子在人体的小胶质细胞中能够诱发炎症反应。这说明培养基里的细胞确实能在一些方面模拟小胶质细胞。

这项研究为小胶质细胞的研究提供了非常方便的平台，可以极大缩短小胶质细胞的获得周期，并且可以建立相应的大模型来进行研究。此外，团队还在尝试更多的方法，以期能获得大脑中的更多类型的细胞，来为脑科学研究提供更丰富、更容易获得的材料。

本次实验中生成的细胞表达了CD11b、P2RY12和CX3CR1基因，而这三个基因是小胶质细胞的典型表现

（图片来源：哈佛大学）

课代表总结：师傅，能给做盘脑花不？

参考文献：

Liu, S., Li, L., Zhang, F. et al. Iterative transcription factor screening enables rapid generation of microglia-like cells from human iPSC. Nat Commun 16, 5136 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59596-3

3D打印创造声音彩虹

三棱镜或者雨后的空气能够形成彩虹，这是阳光在经过折射率不同的介质时，不同频率的光折射程度不同所产生的。

而声音也是一种波，当不同频率的声波掺杂在一起时，是不是也可以通过类似的方法来形成声音彩虹呢？

科学家们利用一个形状奇特的塑料装置，将白噪音按照不同的频率（即音高）进行分离，创造出了声学彩虹。正如普通彩虹将颜色分离到不同的空间位置一样，不同的音高被导向装置周围的不同位置，研究人员在6月11日的《科学进展》杂志上报告了这一发现。

该装置中心的一个声源产生位于人类听觉范围的高频音，频率大约在8到13千赫兹之间。（作为对比，钢琴上最高的音符大约是4千赫兹）专注于这些频率使研究人员能够保持装置的小巧尺寸，大约与人类耳朵的大小相当，这也是研究人员的灵感来源。外耳天然具有一种结构，作用不是将噪音分解成不同的音高，而是让人们能够确定不同音高的方向性。扩大装置的尺寸将使其能够作用于更低频率的范围。

该结构中参差不齐的柱子以一种特殊的方式反射声波，使它们相互干涉，根据位置放大不同的频率，从而产生声学上的色彩变化。这种类型的装置可以用于各种实际应用，例如通过将低音导向吸音材料来操纵房间的声学特性。

设计一个能够产生声学彩虹的结构非常复杂，因为需要处理不同波长的声波的复杂性。因此，研究人员使用了一种称为逆向设计的计算过程。他们使用计算机模型来确定具有特定设计的装置会发出什么样的声场，并将其与他们想要的声学彩虹进行比较。然后他们反复调整装置的几何形状，以最小化两者之间的差异。一旦设计完成微调，研究人员就3D打印了该装置，并证明它按预期工作。

（视频来源：sciencenews）

课代表总结：不知道这种装置能不能同时产生霓虹呢？

参考文献：

R.E. Christiansen, E. Fernandez-Grande and O. Sigmund. Morphogenesis of sound creates acoustic rainbows. Science Advances. Published online June 11, 2025. doi: 10.1126/sciadv.ads7497.

牧心，科普作者。