癌细胞是种“偷”感十足的细胞，字面意义上的…… | 一周趣科学vol.66

癌细胞偷走神经细胞的线粒体

经常看课代表文章的小伙伴们都知道，线粒体是细胞中的能量工厂，细胞无论做任何事情，都需要线粒体为它提供能量。

癌细胞是非常活跃的细胞，它们长大之后，就开始追求“诗和远方”——想要跑到更远的地方去看看，这就是我们深痛恶绝的癌症转移过程。因为如果癌症一旦转移，那么治愈的希望就非常渺茫。

不过，对于癌细胞来说，它们的远方也很容易被“眼前的苟且”所束缚，因为它们没有足够的线粒体，就没有足够多的能量来完成转移。毕竟一个细胞要在人体内旅行一圈，想想也挺累的。

于是乎，有些癌细胞为了达成转移的邪恶目标，干起了打家劫舍的勾当。科学家近日在《自然》期刊发表文章称，癌细胞会通过窃取神经细胞内的线粒体来实现自我强化。这种“盗窃”行为似乎能为癌细胞提供助力，帮助它们在转移中存活下来。

研究表明，癌细胞会通过两种细胞间生长的超薄管道，抽吸神经细胞的线粒体。这些被窃取的线粒体能增强癌细胞承受转移过程中穿越血管压力的能力。

在这之前，科学家早就知道，神经系统会促进癌症的生长。为深入探究这一过程，团队使用了患有侵袭性乳腺癌的小鼠模型。研究人员用阻断神经功能的化学制剂处理小鼠后，观察到动物肿瘤细胞的代谢活动下降，从而证实神经元会影响肿瘤代谢。

显微观察显示，培养皿中的癌细胞会伸出吸管状的管道来抽吸神经元线粒体。其他实验表明，携带“被盗”线粒体的癌细胞比普通癌细胞产生更多能量。

为测试这些“强化版”癌细胞在转移过程中的表现，研究人员通过用针头注射一部分细胞模拟它们在体内受到的血流冲击，另一些则暴露于过氧化氢以模拟潜在的有害化学环境。结果发现，这些细胞比缺乏额外线粒体的同类存活率显著更高。

最后，对乳腺癌小鼠的研究显示：原发肿瘤中只有较少比例的癌细胞窃取了线粒体，而脑部转移瘤中这一比例更高。团队还发现，人类转移瘤比原发肿瘤含有更多线粒体。这两项发现共同表明，原发肿瘤中的线粒体窃取行为有助于癌细胞转移。

科学家表示，这项研究可能为研发阻止癌细胞转移提供新的研究思路和靶点。

显微镜下拍摄的视频证据：癌细胞（红色）正在偷取神经细胞（绿色）的线粒体（白色箭头所指）  

（图片来源：参考文献）

课代表总结：癌细胞是一群变成寄生虫的叛变细胞，看来还真是什么事都能干的出来……

参考文献：

Hoover, G., Gilbert, S., Curley, O. et al. Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09176-8

海洋蓝色和绿色正在两极反转

虽然我们一般都会用蔚蓝来形容大海，但是在远离海岸的海洋深处，海洋一般有两种不同的颜色表现。在热带，海水中含有的浮游植物非常多，这些植物中的叶绿素会把大海染成偏绿的颜色，而在高纬度地区，也就是两极地带，温度不适宜植物生长，所以大海会变得湛蓝。

然而，近日发表在《科学》杂志上的一项研究发现，随着气候变暖，海洋颜色正在发生变化。

通过分析2003年至2022年的卫星数据，杜克大学和佐治亚理工学院的研究人员注意到赤道附近的水域变得越来越蓝，而两极附近的地区变得越来越绿。

随着全球气候变化，赤道附近水域温度逐渐升高，这些微生物的生存环境变得越来越不适宜，因此海水中的绿色减少，看起来更蓝。

在两极则正好相反，海水温度升高使得不那么适宜的环境变得更加温暖，因此有更多的浮游植物，使海水呈现出浓郁的绿色。

为了了解浮游植物的浓度，研究小组参考了美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的数据库，该数据库包含来自世界各地各种研究巡航采集的样本，与卫星图像相结合，有助于显示不同海洋区域的颜色变化。

浮游植物处于食物链的底端。对浮游植物的任何影响都会对其捕食者产生影响。浮游植物数量的变化对热带地区的鱼类，或者依赖这些鱼类生存的生物群落来说，可能是个坏消息。但对生活在南北极附近的动物来说，也可能是件好事。

该研究仅关注公海，而非沿海水域。在海岸附近，存在许多复杂因素，例如水中漂浮的泥沙、风向变化、污染，甚至海草死亡，这些因素使得研究人员很难明确指出浮游植物是造成颜色变化的主要原因。研究人员也表示，由研究时间太短，无法排除这种海洋颜色变化是由于偶然事件导致的，未来的观测数据会提供进一步的证据。

今年1月的南极附近出现的绿潮，面积可达数万平方千米  （图片来源：NASA）

课代表总结：出现绿潮的南极海面好像梵高的油画啊！

参考文献：

Haipeng Zhao et al. ,Greener green and bluer blue: Ocean poleward greening over the past two decades.Science388,1337-1340(2025).DOI:10.1126/science.adr9715

僧帽水母发起“大家来找茬”活动

俗称“葡萄牙战舰”的僧帽水母（Physalia physalis）长期被视为单一物种。然而最新研究发现，它们实际上是由至少四个独特物种组成的群体，每个物种都具有专属的形态特征、基因构成和地理分布范围。

这项由耶鲁大学科学家牵头、澳大利亚新南威尔士大学和格里菲斯大学研究人员参与的国际研究，对采集自全球各地的151个僧帽水母样本进行了基因组测序，结果近日发表于《当代生物学》杂志。

研究发现，看起来长得差不多的僧帽水母，遗传谱系存在强生殖隔离，也就是说它们之间根本就是完全不同的物种。这彻底颠覆了"开阔大洋存在单一混合种群"的传统认知。

僧帽水母有着非常容易辨认的特征，它有着充气的浮囊和肌肉发达的帆状体，使其能借助风力在海面航行，这种特性造就了其超强的远距离迁移能力。这种美丽的生物同时具有极强的毒性，其触手上密布着含有剧毒的刺细胞，能够释放神经毒素，对人类和其他生物造成严重伤害。

经过基因分析确定僧帽水母属于四个不同物种后，研究团队试图分析出不同物种间外观上的细节差异。科学家采集了来自全球各地的几万张僧帽水母的照片，并且发到网上让网友进行“大家来找茬”游戏，区分出这些水母都有什么差异，然后再把这些差异与基因信息进行交叉比对，最终的结果如图所示。你能看出来这几组水母之间的差异吗？

该研究正式描述了四个物种：僧帽水母(Physalia physalis)、小僧帽水母(P. utriculus)、巨型僧帽水母(P. megalista)，以及在新西兰和澳大利亚海域发现的新种——迷你僧帽水母(P. minuta)。

先进海洋环流模型显示，每个物种又可细分为受区域风场和洋流塑造的遗传亚群。

传统观点认为，物种在面临竞争压力时，才会进化成新物种以应对竞争。但这四个物种的水母明明是生活在同一片大海里的，却演化成了不同的物种，到底是什么选择压力导致了物种分化？这是接下来科学家试图研究的新问题。

左：四种不同的僧帽水母的模式图。中：各自的实拍图。右：各自的分布范围。

（图片来源：格里菲斯大学）

三亚拍到的僧帽水母

（图片来源：Pinterest）

课代表总结：无奖竞猜：上图中三亚的水母是哪一种呢？留言告诉课代表吧！

参考文献：

Samuel H. Church et al., Population genomics of a sailing siphonophore reveals genetic structure in the open ocean. 19 June 2025, Current Biology.

DOI: 10.1016/j.cub.2025.05.066

神经肽信号分子让切叶蚁群体重新分工

在切叶蚁（Atta cephalotes）群体中，每个角色都由颚部曲线、身体尺寸等形态特征预先设定，从而构建出精确的劳动分工体系。体型硕大的兵蚁担任哨兵，巡逻洞口抵御入侵者；稍小的工蚁负责收割叶片碎屑，而体型第二小的采集蚁行动灵活，负责把叶片搬回蚂蚁窝；当然，这些叶片也不是它们的食物，而是它们用来种植真菌的肥料。最小的迷你蚁就是负责打理真菌园圃的，同时也会照料幼虫。

宾夕法尼亚大学的团队近日揭示了切叶蚁基因密码的关键要素，他们发现切叶蚁不同分工个体中两种神经肽信号分子的含量存在明显差异，提示这些信号分子可能调控其职责分工。心脏活性肽（CCAP）在工蚁体内含量较高，能促进叶片收割行为并在其他亚种间诱发类似行为；而兵蚁体内丰富的神经肽A（NPA）则抑制育幼行为。

研究者表示，蚂蚁实验结果强化了单个神经肽就能显著改变行为的结论，这对人类社会行为研究可能具有启示意义——当然人类系统要复杂得多。

研究人员设计了3D打印行为观察室，通过视频分析追踪切叶蚁与叶片、幼虫或真菌的互动，证明调节CCAP和NPA水平可诱发稳定且可重复的行为转变。

团队还研究了同样过着社会分工生活的哺乳动物裸鼹鼠。上述的神经肽并不存在于裸鼹鼠体内，但是将这些神经肽添加到裸鼹鼠大脑中，裸鼹鼠的分工行为也产生了类似切叶蚁的变化。这一发现暗示着这种分子机制可能追溯至昆虫和哺乳类早在6亿多年前的共同祖先。

展望未来，团队计划探究生物可塑性在行为持久性方面的表现，并将研究扩展至老年再生与寿命可塑性领域——因为蚁后寿命远长于不育工蚁。表观遗传学（研究基因活性如何在DNA序列不变情况下被调控）是理解行为可塑性和寿命可塑性的有力工具。

切叶蚁的不同体型对应着它们不同的群体分工，长翅膀的是蚁后 

（图片来源：Courtesy of Tierney Scarpa）

课代表总结：咱就是说有没有能促进摸鱼行为的信号分子？给我来一瓶！

参考文献：

Michael B. Gilbert, Karl M. Glastad, Maxxum Fioriti, Matan Sorek, Tierney Scarpa, Freddy S. Purnell, Daniel Xu, Lindsay K. Pino, Anatoly Korotkov, Ali Biashad, Josue Baeza, Richard Lauman, Anastasiia Filippova, Balint Z. Kacsoh, Roberto Bonasio, Mackenzie W. Mathis, Benjamin A. Garcia, Andrei Seluanov, Vera Gorbunova, Shelley L. Berger. Neuropeptides specify and reprogram division of labor in the leafcutter ant Atta cephalotes. Cell, 2025; DOI: 10.1016/j.cell.2025.05.023

新型“药引”有效增强艾滋病疫苗的免疫效能

美国麻省理工学院的研究人员证明，通过添加两种强力佐剂（可增强免疫应答的物质），单次接种疫苗即可诱导针对HIV的强效免疫反应。在小鼠实验中，相较于单独使用疫苗或仅添加一种佐剂，这种双佐剂方案能产生针对HIV抗原更广泛的抗体多样性。该双佐剂疫苗可在淋巴结中累积并留存长达一个月，使免疫系统能针对HIV蛋白产生数量更多的抗体。

研究人员指出，该策略有望开发出仅需单次接种的疫苗，用于防控艾滋病、流感等传染病。

大多数疫苗单独使用时免疫应答不高，需要添加一些佐剂来增强免疫应答，有点类似于我们传统医学中的“药引子”。此前研究团队针对HIV疫苗开发了皂苷类佐剂SMNP（含皂苷与促炎分子MPLA的纳米颗粒），目前已进入临床试验阶段。氢氧化铝（明矾）是甲肝、乙肝等蛋白类疫苗的常用佐剂，通过激活先天免疫应答帮助机体形成更强疫苗抗原记忆。研究发现，明矾与SMNP联用可针对HIV或SARS-CoV-2产生更强的免疫应答。

该研究采用HIV蛋白MD39作为抗原，将数十个抗原分子锚定在单个明矾颗粒上并加载SMNP。小鼠接种后，疫苗在淋巴结（B细胞接触抗原并发生高频突变的场所）中累积长达28天。佐剂帮助抗原穿透淋巴结保护层且不被降解，使循环于生发中心的B细胞持续暴露于抗原达一个月之久。这模拟了自然感染时抗原在淋巴结留存数周的过程。

单细胞RNA测序显示，双佐剂疫苗使B细胞库多样性提升2-3倍。更多样化的B细胞增加了产生广谱抗体的概率，所谓广谱抗体就像是一把万能钥匙，能够抓住各种不同的病原体。广谱抗体越多，成功解决掉HIV病毒的机会就越多。

这种佐剂组合策略还可应用于其他传染病疫苗开发。其强大之处在于利用现有佐剂组合实现长效暴露，无需新技术突破，仅通过优化佐剂特性即可实现疫苗的低剂量甚至单次接种。

抗体（粉色）在佐剂的加持下正在攻击HIV病毒（蓝绿色） （图片来源：参考文献）

课代表总结：不是，原来疫苗里有明矾？真的假的啊……

参考文献：

Kristen A. Rodrigues, Yiming J. Zhang, Jonathan Lam, Aereas Aung, Duncan M. Morgan, Anna Romanov, Laura Maiorino, Parisa Yousefpour, Grace Gibson, Gabriel Ozorowski, Justin R. Gregory, Parastoo Amlashi, Richard Van, Maureen Buckley, Andrew B. Ward, William R. Schief, J. Christopher Love, Darrell J. Irvine. Vaccines combining slow release and follicle targeting of antigens increase germinal center B cell diversity and clonal expansion. Science Translational Medicine, 2025; 17 (803) DOI: 10.1126/scitranslmed.adw7499

牧心，科普作者。