指尖血有望筛查阿尔茨海默；仿章鱼皮肤来了，机器人有的“装”了；水母和海葵像人类一样睡觉；莱茵河垃圾这么多！ | 一周论文新鲜读

1.12

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.  一种用于检测阿尔茨海默病病理的微创干血斑生物标志物检测法  

2.  水母和海葵像人类一样睡觉

3.  摩洛哥古人类化石揭示现代人类起源之谜

4.  设计仿章鱼的伪装皮肤

5. 莱茵河每年携带多达4700吨垃圾

一种用于检测阿尔茨海默病病理的微创干血斑生物标志物检测法

A minimally invasive dried blood spot biomarker test for the detection of Alzheimer’s disease pathology

Nature Medicine

根据一篇《自然-医学》论文，从指尖采血获得的干血样本可用于检测阿尔茨海默病的关键指标。这一方法有望简化阿尔茨海默病检测流程并降低侵入性，有助于在传统检测方法难以覆盖的地区扩大筛查范围。 

阿尔茨海默病通常通过脑扫描或脑脊液检测确诊，这些方法具有侵入性且昂贵。检测血液中生物标志物（如p-tau217）的方法正在兴起，成为准确、容易获取的阿尔茨海默病检测工具。尽管采血比脊椎穿刺或脑扫描要容易很多，但在实践中仍面临很多障碍，包括样本如何处理和保存，以及是否有受训人员来进行采样。 

瑞典哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院的Nicholas Ashton和同事测试了一种新方法来检测阿尔茨海默病，只需采集几滴指尖血液，置于卡片上干燥。研究人员将该过程应用于337名受试者，以检测与阿尔茨海默病有关的蛋白和其他大脑变化。作者发现，指尖采血样本中的p-tau217水平与标准血液检测结果高度吻合，且能以86%的准确率识别与阿尔茨海默病相关的脑脊液变化。其他两个标志物GFAP和NfL也成功得到检测，与传统测试方法高度一致。作者还发现，参与者无需依赖研究人员指导，可成功自行采样。 

研究人员提醒，这一方法尚未达到临床应用阶段，还需进一步完善。这些发现表明，这一简易技术有望推动大规模研究和远程检测，应用于患有唐氏综合症的人群（他们面临更高的阿尔茨海默病风险）和其他医疗资源不足的群体。 

演化 | 水母和海葵像人类一样睡觉 

DNA damage modulates sleep drive in basal cnidarians with divergent chronotypes

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一项研究显示，水母和海葵的睡眠模式与人类有明显相似性。研究结果支持了一种假说，即许多物种通过睡眠的演化，能预防与清醒有关的DNA损伤。 

睡眠是整个动物界普遍存在的一种行为。除了其他多种益处外，睡眠已知在减少DNA损伤中起着关键作用，尤其是在大脑神经元中。神经元被认为在基部后生动物中演化而来，这是一个早期出现的动物种群，很像现生的海葵和水母（刺胞动物门）。仙后水母中曾记录过一种类似睡眠的状态，但这些生物体中“睡眠”的特异性架构及其作用一直不明。 

以色列巴伊兰大学的Lior Appelbaum、Raphaël Aguillon和同事在实验室以及自然生境中分别研究了仙后水母（Cassiopea andromeda）的睡眠模式，并在实验室中单独观察了海葵（Nematostella vectensis）。他们发现，两种生物每天约有1/3的时间在睡觉，和人类相似。他们发现，水母能睡整夜觉（中午前后会短暂小睡），而海葵主要在白天睡觉。对这些睡眠模式机制的进一步研究显示，水母的睡眠受光线变化以及稳态睡眠驱动（身体追踪睡眠需求的内部机制）的控制。而海葵的睡眠受内部节律钟以及稳态睡眠驱动的调控。 

作者指出，刺胞动物或是研究古代动物睡眠演化的一个良好模型。在这两种动物中，清醒和睡眠剥夺与神经元的DNA损伤增加有关，而自然或诱发的睡眠与DNA损伤减少有关。他们还指出，外部应激源引起的DNA损伤增加会导致生物体用更多睡眠来补偿。这些发现表明，睡眠在这些动物中可能演化成了一种能减少DNA损伤以及与清醒相关的细胞应激的机制。

古生物学 | 摩洛哥古人类化石揭示现代人类起源之谜

Early hominins from Morocco basal to the Homo sapiens lineage

Nature

《自然》的一项研究报道了摩洛哥卡萨布兰卡发现的古人类化石，经测定这些化石约有77.3万年历史，可能是现代人的近亲祖先。这些遗骸兼具古老与现代特征，可能处于非洲与欧亚人类谱系开始分化的关键节点。这些发现为已知最早智人出现前的非洲人群提供了新启示，并为人类非洲起源学说提供了佐证。 

现代人、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先被认为约生活于76.5万至55万年前。然而关于这些祖先的起源地始终存在争议。此前一些发现——如在西班牙发现的“先驱人”（Homo antecessor）化石——曾暗示欧洲可能存在祖先谱系，但非洲地区同年代的可靠化石极为罕见，导致非洲化石记录存在空白。 

德国马克斯·普朗克进化人类学研究所的Jean-Jacques Hublin和同事分析了摩洛哥托马斯采石场一号遗址“古人类洞穴”（Grotte à Hominidés）出土的化石，包括两块部分下颌骨、多枚牙齿及椎骨。对周边沉积物的分析表明，这些化石形成于距今约77.3万年前——恰逢地球磁场重大转变时期，其年代与先驱人相近。然而新化石在形态上与先驱人存在差异，表明欧洲与北非地区在早更新世晚期（约180万至78万年前）已出现分化。这些摩洛哥化石兼具古人类物种（如直立人Homo erectus）的原始特征与现代人类（H. sapiens）及尼安德特人的进化特征。例如，其臼齿尺寸模式类似早期智人与尼安德特人，而下颌骨形态则更接近直立人及其他非洲古人类。 

研究者指出，这些摩洛哥化石虽非现代人、尼安德特人与丹尼索瓦人的最终共同祖先，但可能是近缘祖先。研究结论支持智人源自非洲而非欧亚大陆。 

物理科学 | 设计仿章鱼的伪装皮肤

Soft photonic skins with dynamic texture and colour control

Nature

《自然》报告了一种新型合成皮肤，可同时改变质地与颜色。该技术未来有望应用于伪装、柔性机器人及先进显示技术领域。 

物体外观取决于其颜色和质地，但可以独立切换这两项特性的表面材料一直难以实现。受章鱼等动物改变皮肤外观的启发，美国斯坦福大学的Mark Brongersma和同事开发出了可编程薄膜，能实现纹理与色彩的动态转换。该材料初始状态平整无纹，遇水膨胀后即显现图案与色彩。 

研究团队利用电子束在薄膜上“刻写”图案，并添加产生色彩效果的光学层。这些变化发生迅速（多数色彩转换耗时不到20秒），且材料可进行数百次切换而性能不衰。根据皮肤接触液体的面不同，色彩与纹理还能独立改变。 

作者指出，虽然当前每件装置仅能呈现单一图案，但未来版本有望实现多图案显示、电子控制及大规模生产。德国斯图加特大学的Benjamin Renz和Na Liu在一起发表的“新闻与观点”文章中指出：“这种对色彩与纹理的双重独立控制，构成了自然界中最精密的伪装系统之一。” 

环境 | 莱茵河每年携带多达4700吨垃圾

The river Rhine transports around 4,000 tonnes of macrolitter towards the North Sea each year

Communications Sustainability

《通讯-可持续性》发表的一项研究显示，莱茵河每年向北海输送的大型垃圾（尺寸大于25毫米的垃圾碎片）估计达3000-4700吨。该上限推算自与科隆公民科学家合作连续监测12个月的数据，是之前某些估算值的250倍以上，表明长期物理垃圾收集是估算河流垃圾运输量的一个关键监测方法。 

人造垃圾对环境、人类健康及排水系统这类关键基础设施具有负面影响。河流在将垃圾输送至其他水域及海洋环境中起着重要作用，但目前缺乏针对河流输送垃圾量的长期观测。 

德国波恩大学的Leandra Hamann和同事在科隆部署了一个漂浮垃圾收集器，监测莱茵河2022年11月19日至2023年11月18日期间输送的垃圾。该收集器可捕获水面漂浮的垃圾以及水下最深80厘米的垃圾，每日能过滤日均河流量的约0.08%。所有大于1厘米的垃圾均被收集、称重并分类。 

收集器在该年内共捕获17523件垃圾，总质量约1955千克（不含水分重量）。约70%的单件垃圾为塑料制品，但其质量仅占垃圾总量的15%。作者发现，56%的捕获垃圾来自个人消费者，其中约28%的垃圾与食品或饮料有关。其他主要垃圾来源包括烟花（占总量的10.7%）和烟草相关废弃物（占6.5%）。 

作者根据该结果推算，莱茵河每年向北海输送3010-4707吨垃圾，其中塑料垃圾占了446-697吨。该塑料垃圾估算值是之前根据单日垃圾观测数据估算结果的22-286倍。作者认为，他们的研究表明，使用物理方式收集垃圾的长期连续监测方法，才能对河流垃圾量进行最真实的估算。 

奥地利国际应用系统分析研究所（IIASA） 以及公民科学全球伙伴关系（CSGP）的Dilek Fraisl和同事在另一篇“评论”文章指出，全球公民科学项目可帮助收集联合国监测可持续发展目标（SDGs）所需的大量数据。美国国际开发署曾资助的“人口与健康调查”终止后，这类数据出现严重短缺，但作者指出，多达60%的依赖家庭调查数据的SDG指标可由公民科学支持。他们强调，“尤其在动荡时期”，官方统计不仅依赖政府组织的调查监测，也离不开公民科学，因此应该加大对公民科学的投入。