猫屎咖啡风味的秘密是什么？150万年前古人类的手；揭示恐龙脖子变长迹象的化石；“逆转时间”探测量子动态 | 一周论文新鲜读

10.27

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的新近发表，我们为您精选呈现。

1. 阿根廷的恐龙如何长脖子

2. 从早期古人类“入手”

1. “逆转时间”探测量子动态

4. 锂离子电池的全球回收框架

1. 团队合作增进对中微子行为的理解

6. 猫屎咖啡的关键在于化学组成

古生物学 | 阿根廷的恐龙如何长脖子

A long-necked early dinosaur from a newly discovered Upper Triassic basin in the Andes

Nature

阿根廷安第斯山脉发现的一个新的蜥脚形亚目（sauropodomorph）恐龙，揭示了关于早期恐龙演化的新信息。该恐龙可追溯至约2.31亿年前，拥有颈骨变长的迹象，该地区后期发现的脖子更长的蜥脚形亚目可能由此而来。研究结果本周发表于《自然》。 

晚三叠世（约2.37-2.01亿年前）的生态系统发生了急剧变化，导致恐龙、哺乳动物的早期近亲以及包括鳄鱼在内的动物种群崛起和分化。恐龙早期演化的许多证据都发现于南美，大部分关键发现局限于阿根廷和巴西的两个盆地地区。 

阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET）的E. Martín Hechenleitner和同事报告在一个偏远地区发现了一种早期蜥脚形亚目：发现地位于圣多明各峡谷的圣多明各地层，在阿根廷西北部拉里奥哈的安第斯山脉海拔约3000米处。作者认为，研究结果对早期恐龙的已知多样性和地理范围进行了拓展，为蜥脚形亚目演化提供了新信息。 

已知最早的蜥脚形亚目约有10公斤，颈部相对较短。颈部变长和体重增加是它们早期演化的两个关键特征。作者描述的这个新的蜥脚形亚目物种名为Huayracursor，估计曾超过1.5米长，重约18公斤。它的颈部比后来的蜥脚形亚目更短，但颈骨（颈椎）有变长的迹象。作者总结道，该发现是早期蜥脚形亚目体重增加、颈部变长的最早证据之一。 

古生物学 | 从早期古人类“入手”

New fossils reveal the hand of Paranthropus boisei

Nature

一组属于鲍氏傍人（Paranthropus boisei，人类的古代近亲）、有着150万年历史的新化石——包括明确归属于该物种的首个已知手部——为古人类手部演化提供了新知。《自然》发表的对该化石的分析显示，鲍氏傍人与现代人有一些共同特征，可能曾会使用工具，同时又有类似大猩猩的较强抓握力。 

证据显示，在约200万到100万年前，曾有最多四个古人类物种（鲍氏傍人、能人、鲁道夫人、直立人）同时存在于非洲东部。该时期的古人类被认为使用过某种形式的工具，但证据一直不多。鲍氏傍人是否曾制造并用过工具仍有争议，因缺乏有决定性归属的手骨而难有进展。 

美国纽约州立大学石溪分校的Carrie Mongle和同事描述了肯尼亚图尔卡纳湖附近发现的部分古人类骨骼，年代略早于152万年前。该样本名为KNM-ER 101000，其牙齿和头骨与之前记录的鲍氏傍人化石相符。作者指出，KNM-ER 101000包含与这些鲍氏傍人牙齿和头骨明确相关的首批手骨和足骨。这些手骨与现代人和非洲猿类拥有共同特征。比如，拇指长度比例显示，鲍氏傍人有着与人类相似的抓握力或灵巧度，但可能不会精确捏握。相比之下，其他手骨与大猩猩的类似，这可能给了鲍氏傍人有益于攀爬的强大抓握力。 

这些发现共同表明，鲍氏傍人可能曾擅于制作工具并有某些使用能力，而强大的抓握力可能有助于用手加工食物（比如给难以食用的植物剥皮以去除不易消化的部分）。Tracy Kivell和Samar Syeda在一篇同时发表的“新闻与观点”文章中肯定道，“这个鲍氏傍人手部的所有细节都指向了强大的抓握力——无论是抓握有叶子的植物、工具、岩石或是树枝——其抓握方式在已知古人类化石中很独特。” 

量子物理 | “逆转时间”探测量子动态 

Observation of constructive interference at the edge of quantum ergodicity

Nature

《自然》发表的一项研究提出，通过逆转信息置乱的方式操控量子回路，或能探测量子计算机的特性并提升其性能。美国Google Research谷歌量子AI与合作者团队（Google Quantum AI and Collaborators）报告了在超导量子处理器中测量非时序关联子（OTOC）的量。OTOC可作为理解量子计算机的工具，用于构建超越经典计算机性能的可验证演示。 

量子计算长期以来的目标，是打造性能足以实现量子优势的量子计算机，在特定和理想的实用任务中超越经典计算机。要实现这一目标，需要通过降低噪声和缺陷克服来解决一系列的难题；其中一个问题是探测系统中众多组件的量子动力学，以区分真实量子效应和经典噪声。这些系统可能难以研究，因为相互作用要素的行为不可预测且难以经时追踪，尤其是仅于特定时刻测量部分元件时。一个可能的解决方案涉及时间反演：扰动系统后，让扰动向外扩散，然后反演系统以尝试逆转信息置乱，从而获得整体系统的信息。 

谷歌量子AI与合作者团队的研究者在Hartmut Neven带领下，在一个超导量子处理器中，使用时间反演方案测量了高阶OTOC（一种研究量子信息如何在多粒子量子系统中传播的工具）。他们发现，实验可观察量在足够长的时间尺度下对真量子效应保持敏感，足以在传播与反演动态过程中采样处理器的很大部分。作者补充说，通过测量OTOC可揭示经典计算无法获取的量子系统微观特性，他们认为，这提升了未来使用此类多粒子测量实现稳健量子优势演示（如核磁共振）的可能性。 

作者提出，演示中使用的回路属于简化模型，但其表明该方案可应用于真实物理系统。 

环境 | 锂离子电池的全球回收框架

A circular economy approach for the global lithium-ion battery supply chain

Nature

根据《自然》发表的一篇论文，通过一种全球协作的循环经济策略，可将锂离子电池供应链碳排放削减约达35%。这项研究分析了电池供应链每一环节的碳排放，识别出潜在的减排节点。 

锂离子电池是可再生能源转型的重要途径，广泛应用于电动汽车等领域。但生产和处理锂离子电池会产生碳足迹，抵消其作为可持续替代方案的获益。锂离子电池的供应链涉及复杂的跨国生产贸易网络，理清该网络对设法减排至关重要。 

中国北京工业大学的吴玉锋和同事对锂离子电池供应链的碳排放进行了建模分析，发现采矿造成的排放比例最大，占电池生产总排放的38.52%。作者发现了一种“价值-排放悖论”，即供应链中收益较少的部分反而产生了更高的碳排放。例如，采矿在整个过程中造成了38.52%的排放，但仅占电池总价值的18.78%。而正极生产排放量占全过程的34.82%，却贡献了电池总价值的42.56%。然而，通过循环经济回收这些金属（这需要全球合作配合区域性法规和政策），能在全球平均降低锂离子电池生产排放量的35.87%。各区域减排幅度分别可达：美国39.14%，欧盟37.28%，中国42.35%。 

作者提出，这一框架可能会导致不平等，因为有些国家从锂离子电池回收中的获益将多于其他国家。因此，这种循环经济必须建立在国家间坚实的协议基础上。

粒子物理学 | 团队合作增进对中微子行为的理解

Joint neutrino oscillation analysis from the T2K and NOvA experiments

Nature

位于美国的NOvA实验和日本的T2K实验取得了对中微子行为的进一步认知。该结果本周发表于《自然》，增进了我们对中微子振荡这一过程的理解，或能用于探索宇宙中的正反物质不对称。 

中微子是有望揭示宇宙物质起源的微小基本粒子，但由于会与物质发生微弱的相互作用，所以很难研究。中微子有不同的形式，或称“味”，这些味会在中微子振荡过程中发生演化。研究这个过程能揭示中微子质量的许多细节以及这些味如何混合，包括中微子或反中微子（中微子对应的反物质）的振荡方式是否有差异，或不对称。确定不对称或能解释当前宇宙中物质多于反物质的起源。近几十年的中微子振荡实验带来了一些见解，但仍有很多问题有待解答。 

NOvA和T2K是两个现役的长基线中微子振荡实验，它们能探测从一个加速器设施到一个大型探测器、穿过地球数百千米的中微子。研究人员对这两个实验的数据集进行了联合分析，发现了与中微子质量和基本对称相关的新限制条件。两个数据集之前都被分析过，但这次的联合分析提升了结果的统计学显著性，并取得了对中微子质量差异以及中微子-反中微子振荡不对称的更精确测量结果。这些结果提供了对控制中微子与反中微子振荡差异的参数的精确估算。虽然没有直接观测到中微子与反中微子的不对称，但数据提示两种粒子间可能存在违反对称性的情况。 

结合这些分析能交叉互补两个实验的灵敏度，并彰显了合作的价值。 

化学 | 猫屎咖啡的关键在于化学组成

Civet Robusta and natural Robusta coffee are different on key fatty acid methyl esters and total fat

Scientific Reports

从椰子猫（Paradoxurus hermaphroditus）粪便中采收的咖啡豆其脂肪和其他关键增味化合物含量可能多于传统采收的豆子。研究结果发表于《科学报告》，或可解释为何这类咖啡如此珍贵。 

麝香猫咖啡，或称猫屎咖啡，是世界上最贵的咖啡品种之一，每千克咖啡豆售价超过1000美元。这些咖啡豆采收自麝香猫（多为椰子猫）的粪便物质，这些猫会食用成熟的咖啡果，并在咖啡豆经过体内消化系统时消化果浆。虽然这类咖啡的采收和销售已有100多年，但人们仍在争论这种与众不同的采收方式是否会改变咖啡的化学组成。 

印度喀拉拉邦中央大学的Palatty Allesh Sinu和同事在2025年1月从印度卡纳塔克邦的5个罗布斯塔咖啡种植园采集了68个野生麝香猫的粪便物质样本。他们还采集了每个种植园的成熟咖啡果以作比较。所有咖啡豆种类的样本在清洁后进行化学分析。分析显示，麝香猫咖啡豆比手工采收咖啡豆的总脂肪含量显著更高。麝香猫咖啡豆的两种脂肪酸甲酯（FAMEs）——辛酸甲酯和癸酸甲酯——的含量也显著更高。 

作者认为，麝香猫咖啡的化学差异源于咖啡豆在麝香猫消化系统中的发酵，而且这种差异可能会影响咖啡的最终风味。他们认为，更高的脂肪含量会影响咖啡的香味和口味，而两种FAME的更高含量或能添加一种类似乳制品的风味。不过，作者提醒道，他们分析的是未经烘培的咖啡豆，烘培过程会进一步影响这些咖啡豆的化学组成。他们还指出，他们分析的是罗布斯塔豆，但大部分麝香猫咖啡是用阿拉比卡豆生产的。 

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你爱喝咖啡吗？喝过猫屎咖啡吗？你还记得猫屎咖啡豆比普通咖啡豆多了些什么吗？