十七年后，大地仍在治愈汶川地震留下的伤口

十七年后，大地仍在治愈汶川地震留下的伤口

近日发表在《自然》杂志上的一篇研究结果表明，汶川地震引发的灾害可能在地面震动平息后仍然长期存在。

汶川地震发生后，大量岩石和土壤冲入该地区的溪流和河流。研究人员重点关注被河流输送走的沉积物总量，即沉积物通量。此前的案例研究表明，这类通量可分为两种：一类是悬浮于水中的细颗粒沉积物，另一类是以从砾石到巨石为主的粗颗粒物质，它们以滚动或弹跳的方式沿河床移动，被称为推移质。

长期以来，学界普遍认为地震后河流携带的推移质会导致河道充满沉积物。科学家推测，震后常伴随的洪水正是由地震释放的沉积物脉冲所引发：增加的推移质抬高了河床，导致河流从较浅的河道溢出。遗憾的是，由于技术限制，直接测量这种推移质通量一直是一项非常困难的挑战。

2001年，四川省电力公司开始建设紫坪铺大坝。到2006年，该大坝开始蓄积岷江水。这座水库位于汶川地震震中下游20公里处。纯属巧合的是，它完美地捕获了汶川地震带来的沉积物。

国家水文局合作每天监测悬浮沉积物通量，这项看似简单的任务需要跨越十多年的大规模野外考察工作。研究团队在船上花费数日时间，用声呐绘制水库底部地图。每次野外考察之间的变化累积起来，记录了水库中积累的总沉积物量。

研究团队发现，汶川地震后岷江的总沉积物通量增长了六倍。同时，他们不仅关注总量的增长，还想知道岷江需要多长时间才能清除地震释放的物质。数据表明，直到今年，沉积物总量依然没有回落到地震前的水平。

通常我们认为地震的影响最多在主震后持续几年，但这些数据显示事实并非如此。特大地震引发的一系列灾害可能长达数十年。

由此来看，在同一地点以相同方式进行灾后重建并不可取。由于地震导致地貌改变，当地地质风险已经显著增加，堵塞河流的行洪能力也已无法与以往相比，难以承受同等级的洪水。地震会带来许多连锁反应，这也是科学家正在致力于探查清楚的问题。

河流把地震带来的沉积物堆在了桥的残骸上

（图片来源：参考文献）

课代表总结：生命的伤口，又要多久才能愈合呢……

参考文献：

Li, G.K., West, A.J., Jin, Z. et al. Large riverbed sediment flux sustained for a decade after an earthquake . Nature 644, 398–403 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09354-8

我国科学家实现燃料电池催化剂重大突破

近日，中国科学院过程工程研究所王丹、张锁江团队等合作，基于纳米级中空多壳层结构（HoMS），创新性开发出“高曲率内壳层活化位点+带负电外壳层防护促脱”的曲面单原子铁催化剂（CS Fe/N-C），可在质子交换膜燃料电池中替代铂等贵金属催化剂，并具备优异的输出性能与长期稳定性。

氢燃料电池可以将氢转化为电能，这种转化的关键在于催化剂。目前使用的铂催化剂有很多优点，但也有一个致命缺点：太贵了。成本问题导致这种电池无法工业化使用。

实验表明，铁/氮掺杂碳（Fe/N-C）催化剂也可以实现类似的转化，但其性能比铂催化剂差得多，转化效率很低。理论分析表明，Fe/N-C的低效主要有两个原因。首先，铁原子与氧的结合力太强，抓住就不放手，因此反应就中断了。其次，更为关键的是，嵌入N-C基体中的铁容易发生脱金属现象，随着时间推移，催化剂结构会被破坏。

研究人员突发奇想，巧妙地把催化剂设计成带有纳米突起的弯曲碳载体。这样一来，其中嵌入的铁原子就处在一个内凹的位置，被周围的一圈电子包围了。这些电子会帮助铁原子与氧“分手”，从而加速反应的进行。

此类复杂催化剂的合成涉及对二维碳层的精密工程化处理，其上均匀分散着众多纳米级突起。每个突起均具有石墨化外壳，这一关键改性显著提升了载体的结构稳定性和电子导电性。通过将单原子铁定位于这些弯曲突起的内凹内部，该催化剂在活性位点可及性与抵御侵蚀性化学物质之间实现了最佳平衡。

此外，包裹纳米突起的石墨化碳层有效阻断了羟基自由基的形成，从而延长了燃料电池持续运行中的催化剂寿命。

在实际工况下进行的质子交换膜燃料电池测试中，该催化剂实现了0.75瓦/平方厘米的功率密度，并在持续运行超过300小时后仍保持初始活性86%的耐久性，创造了该类催化剂的最高纪录。这种兼具高催化活性与优异稳定性的特性，使这种材料成为商业燃料电池系统中最具潜力挑战贵金属催化剂的候选材料之一。

曲面单原子铁催化剂（图片来源：中国科学院）

课代表总结：铁原子：“铂钌铑钯，金银铱锇，宁有种乎？”

参考文献：

DOI：10.1038/s41586-025-09364-6

如果没有水，生命该怎么办？

硫酸：“还有我！”

在讨论地外生命时，我们可能会先入为主地认为，其它生命必须生活在和地球一样的环境中，温度要像地球一样不冷不热，要有水和空气等等。特别是水，它长久以来被视为生命的黄金标准。水的几个特点使其成为生命的重要组成部分：强大的分子间作用力、更高的比热容、结冰时密度会降低等。

然而，近日发表在《美国国家科学院院刊》的一篇文章表明，并不只有水才拥有上述性质。在实验室实验中，科学家发现离子液体也可以具备类似的特征。也就是说，即使是没有水的温暖岩石行星，也可能存在能够支持生命化学反应的稳定液态环境。

离子液体指的是熔点低于100度的盐类物质。盐类的熔点通常较高，例如食盐需要800度才能熔化成液体。但科学家在实验室中将硫酸与甘氨酸混合并蒸发时，即便温度超过了100度，仍有液体会残留下来。进一步分析显示，这是一种由酸将氢离子转移至有机化合物而形成的离子液体。

于是，研究团队进一步将浓硫酸与三十多种含氮有机化合物（包括氨基酸、核酸碱基及其他与生命相关的分子）混合，发现离子液体能在广泛的温度和压力范围内形成。根据天体生物学的最新发现，该反应在玄武岩（岩石行星上常见的物质）表面同样成功。

在行星尺度上，硫酸可由火山活动产生，而含氮有机物在宇宙中广泛存在。如果这些成分在无水世界相遇，小范围的离子液体就可能持续存在数年甚至数千年，为生命提供潜在栖息地。

这项研究质疑了传统上对位于“宜居带”（即存在液态水的区域）行星的关注。相反，它指向更广泛的宜居环境，包括具有稀薄大气层的温暖超级地球，甚至无大气天体——前提是这些液体能免受强烈辐射的影响。研究者认为，未来望远镜可能通过化学特征或基于离子液体的生命所产生的色素，间接探测到离子液体。

麻省理工学院团队将继续研究哪些生物分子能在这些特殊流体中存活并运作。若得到证实，离子液体世界将与含海洋的卫星和甲烷湖行星一起，成为寻找地外生命的全新候选对象。

左：玄武岩上的甘氨酸粉末。中：添加硫酸溶解甘氨酸。右：放置24小时后，岩石上留下的不是水，而是硫酸和甘氨酸形成的离子液体（图片来源：参考文献）

课代表总结：懂了，这是真·盐水。

参考文献：

R. Agrawal,S. Seager,I. Iakubivskyi,W.P. Buchanan,A. Glidden,M.D. Seager,W. Bains,J. Huang, & J.J. Petkowski,  Warm, water-depleted rocky exoplanets with surface ionic liquids: A proposed class for planetary habitability, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (33) e2425520122, https://doi.org/10.1073/pnas.2425520122 (2025).

mRNA疫苗清除小鼠体内的肿瘤细胞

在一项小鼠模型研究中，实验性信使RNA（mRNA）疫苗增强了免疫疗法的抗癌效果，这为开发能“唤醒”免疫系统攻击癌症的通用疫苗迈进了关键一步。

这项由佛罗里达大学开展的研究最近发表在《自然·生物医学工程》上。研究表明，将实验性疫苗与常见的抗癌药物——免疫检查点抑制剂搭配使用，能产生类似“组合拳”的效应，引发强烈的抗肿瘤反应。

这种疫苗并不针对任何特定的肿瘤，而是通过整体增强免疫系统来实现肿瘤的治疗。简单来说，免疫系统在发现细胞被病毒感染后，会派出杀手去杀死这些被感染的细胞，从而暴露这些病毒以便进一步除掉。新型疫苗可以让癌细胞看起来就像是被病毒感染的细胞一样，引诱免疫系统派出杀手，将癌细胞杀死。

癌症疫苗开发主要有两种思路：寻找在癌症患者中表达的特定靶点，或定制针对患者自身癌症中表达靶点的疫苗。这项研究表明了第三种新兴范式，通过使用并非专门针对癌症、而是旨在激发强烈免疫反应的疫苗，引发非常强烈的抗癌反应。

研究人员更进一步，在患有皮肤、骨骼和大脑部位癌症的小鼠中，测试mRNA制剂作为单一治疗时也发现了有益效果。令人兴奋的是，在某些模型中肿瘤甚至被完全消除。

新疗法可能成为唤醒患者自身对癌症免疫反应的通用方法，如果能推广到人体研究，那将意义深远。研究团队正致力于改进现有配方，并尽快推进人体临床试验。

mRNA疫苗可以训练免疫系统广泛攻击癌症，有望在未来的试验中成为一种万能疗法。（图片来源：veer图库）

课代表总结：免疫系统和入侵者的故事就是一场巨大的狼人杀。

参考文献：

Sadeem Qdaisat et al. Sensitization of tumours to immunotherapy by boosting early type-I interferon responses enables epitope spreading. Nature Biomedical Engineering, 2025; DOI: 10.1038/s41551-025-01380-1

不需要用激光切割的角膜手术

每年有数十万人接受矫正视力的手术，也就是俗称飞秒激光的LASIK手术。这是一种通过激光切割角膜来矫正视力的手术。

人类的角膜是位于眼球前部的透明穹顶状结构，它和晶状体一起负责折射周围光线并将其聚焦在视网膜上，随后视网膜将光信号传输至大脑形成视觉图像。如果晶状体屈光异常，光线就无法正确聚焦，从而导致视物模糊，这就是所谓的近视眼。

LASIK手术通过专用激光精确切除部分角膜组织来重塑角膜形态，补偿晶状体的屈光异常。这种常见手术通常是安全的，但仍存在一定局限性和风险，且切割角膜会破坏眼睛的结构完整性。

科学家正在通过一种称为电机械重塑（EMR）的技术探索这一可能。在人体中，包括角膜在内的许多含胶原组织形状是由正负电荷之间的相互作用维持的。这些组织含有大量水分，对其施加正电压会降低组织pH值，使其更趋酸性。通过改变pH值，组织内部的刚性吸引力被削弱，从而使形状变得可塑。

此前，研究人员曾使用EMR技术重塑富含软骨的兔子耳朵，以及改变猪的疤痕和皮肤，都获得了成功。于是，他们决定将这一技术应用在角膜上。

在最新研究中，团队用铂金制作了“隐形眼镜”，作为角膜矫正形状的模板，然后将其覆盖在兔子眼球上。当研究人员对透镜施加微小电势时，铂金透镜作为电极，产生了精确的pH值变化。约一分钟后，角膜曲率便与隐形眼镜形状吻合，于是兔子的角膜就变成了不需要取下的隐形眼镜。这与LASIK手术耗时相近，但步骤更少、设备成本更低且无需切口。

他们在12只独立的兔子眼球上重复了这一操作，其中10只眼球模拟近视进行治疗。所有“近视”眼球的治疗都达到了预期的聚焦调节效果，对应视力改善。由于研究人员严格控制了pH梯度，眼球细胞得以在治疗过程中存活。

尽管初期成果令人鼓舞，但研究人员强调该技术仍处于非常早期的阶段。他们还计划确定EMR技术可实现哪些视力矫正类型，如近视、远视和散光。从目前成果到临床应用还有很长的路要走。但如果成功，这项技术将具有广泛适用性、成本大幅降低且可能具备可逆性。

应用机电重塑技术后，兔子角膜的原来形状（白线）与矫正后形状（黄线）的对比 （图片来源：Daniel Kim&Mimi Chen）

课代表总结：这算不算在眼睛上纹身？

参考文献：

American Chemical Society. "Forget LASIK: Safer, cheaper vision correction could be coming soon." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 August 2025. <www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250818102941.htm>.

牧心，科普作者。