即使打了全身麻醉，你的大脑还在偷偷加班

01

大脑被麻醉之后，海马体还在继续“听小说”

当你在手术台上被全身麻醉，失去所有知觉和记忆时，大脑看起来也像是关机了一样。然而，一项发表在《自然》杂志上的新研究发现，在深度麻醉的无意识状态下，你大脑中的海马体不仅保持活跃，甚至还能悄悄处理复杂的语言信息。

在癫痫患者接受外科手术时，这些患者的大脑海马体区域会临时植入用于监测的微型电极。研究人员这次用上了精密的Neuropixels探针，得以同时记录数百个单个神经元的实时活动，就像在监听大脑内部最细微的窃窃私语。

他们首先给麻醉状态下的患者播放声音：一系列重复的音调中，偶尔插入一个不同的声音。结果令人惊讶，海马体的神经元能清晰地对这个“意外之音”产生强烈反应。

更关键的是，这种区分能力会随着重复出现而增强，这暗示即使在无意识中，大脑也存在着某种形式的学习与神经可塑性。

随后，实验升级了。研究人员给麻醉中的患者播放了一篇完整的短篇故事。

神经信号显示，海马体在实时处理语言。它能够区分名词、动词、形容词等不同词性，其神经元的放电模式会随着词汇的类别变化而改变。

这已经够惊人了，但真正的高潮还在后面：研究人员通过分析神经活动的模式，竟然能够成功预测出句子中即将出现的下一个词。（大脑中想到不同的词的时候，会产生特征性的脑电波，通过检测这些脑电波就可以知道大脑在想什么词，这也是目前一些脑机接口的工作原理）

这意味着，即使在深度麻醉、完全没有主观意识的状态下，大脑依然在持续进行预测性编码，这是一种我们通常认为只有在清醒、专注时才会进行的高级认知活动。大脑仿佛在凭借之前的词汇，自动推算和期待接下来的内容。

有趣的是，大脑的这种无意识预测功能，与当前大型语言模型的工作原理不谋而合。两者都基于已有的信息模式来预测接下来的内容。这项研究为理解生物智能与人工智能如何并行地处理信息，提供了绝佳的生物学窗口。

研究者正在将探针植入大脑中（图片来源：参考文献）

课代表总结：谁不想在脑子里植入个AI芯片呢？

参考文献：

Katlowitz, K.A., Cole, E.R., Mickiewicz, E.A. et al. Plasticity and language in the anaesthetized human hippocampus. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10448-0

02

“木卫三啊，你可长点心吧！”木卫三：“好的，这就长”

在太阳系的众多卫星中，木星的卫星木卫三是一个独特的存在。它不仅是太阳系最大的卫星，更是目前已知唯一一颗拥有全球性磁场的卫星。

对于地球来说，一般认为是液态的地核外层的流动为地球提供了磁场，这就是所谓的发电机模型。人们自然会推断，其他星球的磁场可能也是这么来的。

然而，一项发表于《科学进展》的最新研究，却为我们描绘了一幅截然不同的、充满动态的画面：木卫三的磁场可能并不来源于液态金属发电机，而是来源于一颗正在缓慢生长的活体核心。正是这个持续了数十亿年的建造过程，为它的磁场提供了源源不断的动力。

传统的行星形成模型认为，像木卫三这样的冰卫星，是在太阳系形成后期、温度较低的环境中由冰和岩石尘埃聚集而成的。

这意味着它的起点很冷，缺乏足够的热量来熔化内部的金属，从而无法像地球那样在早期就迅速分异、沉降形成一个集中的金属核。如果核心都无法形成，那驱动磁场的“发电机”又从何谈起呢？这成了一个令人费解的矛盾。

新的研究提出了一个大胆的设想：也许木卫三的金属核从来就没有完全形成过。木卫三内部就像一个巨大的密封高压锅。锅里的热源，来自岩石中放射性元素（如铝-26、钾-40）的衰变，以及可能来自过去潮汐作用的余热。

经过数十亿年的“文火慢炖”，内部温度终于达到了足以熔化铁-硫化铁合金的临界点（约1250摄氏度）。熔化过程会先产生一种富含铁的致密熔体，它逐渐从周围的岩石基质中分离出来，并“滴落”到星体的最中心，不断堆积，形成一个逐渐变大的液态金属洼，这就是正在生长中的原核心。

每一滴新的铁质熔体落入核心，都会搅动整个液态金属池，就像往一杯水中不断滴入墨水会产生流动一样。这种由物质添加本身驱动的搅拌作用，足以维持液态金属的持续运动，从而激发出磁场。

换句话说，木卫三磁场的“心脏”之所以还在跳动，不是因为它正在冷却收缩，而是因为它还在“进食”和长大。

这提示我们，星球的内部可能远比我们想象的更具动态性，一些看似古老的过程，可能至今仍在悄然进行。未来，前往木星系统的探测器（如欧洲空间局的JUICE任务）将对木卫三的磁场和内部结构进行更精确的测量，届时将能检验这一新颖的理论是否正确。

木卫三的磁场可能来自于它正在发育的内核 （图片来源：science.org）

课代表总结：其实课代表写木卫三已经好几次了，每次都会用这张图（主要是science网站每次都会用这张图）

参考文献：

doi: 10.1126/science.zih13mg
Kevin T. Trinh et al. ,Powering Ganymede’s dynamo with protracted core formation.Sci. Adv.12,eaed8021(2026).DOI:10.1126/sciadv.aed8021

03

人类在地球上最后抵达的大陆：南美洲

长久以来，人类的迁徙被简化为这样的画面：走出非洲后，人类分为三支，一支进入欧洲，一路进入南亚，一路进入东亚和东南亚，并一路向东北，在末次冰期踏过白令海峡封冻的洋面陆桥，最后一路向南，均匀地填满了整个美洲大陆。

与此同时，发源于我国台湾省的南岛民族乘船抵达广阔的南半球海岛，从非洲的马达加斯加到大洋洲的新西兰，也都有了人类的居住。

然而，一项发表于《自然》杂志的最新封面研究，通过对128个高覆盖度的美洲原住民基因组进行深度解码，证明故事可能并没有这么简单。科学家们发现，至少有三波相互独立的移民最终抵达了南美洲。

研究首次清晰勾勒出人类进入南美洲并非单次事件，而是至少分三波完成。第一波先驱者被称为“早期南美原住民”，他们在超过9000年前抵达，身上的遗传印记在今天的一些古老遗骸中最为明显。

约9000年前，第二波移民从北美出发，他们的基因广泛存在于如今安第斯山脉和南锥体地区（如阿根廷南部）的人群中。

最令人惊讶的是第三波：大约1300年前，又有一支独特的遗传血统涌入南美，在加勒比海人群和当今许多南美原住民中达到顶峰。

这三股遗传浪潮，如同三条先后汇入大河的支流，共同塑造了南美人群复杂的基因图谱。

一个更惊人的发现是，在许多美洲原住民的基因组中，检测到了与澳大利亚、巴布亚新几内亚等大洋洲人群共享的独特基因片段。

科学家给出了一个可能的解释。在遥远的冰河时代，大洋洲人群和南美洲人群的共同祖先生活在亚洲东北部。后来这批人分道扬镳，一路到了大洋洲，另一路到了南美洲。

更关键的是，研究发现这些共享的基因区域很可能因为提供了某种适应性优势（如增强免疫力或代谢能力），而被自然选择在美洲人群中保留了下来，跨越万年时光。

研究还证实了美洲原住民基因组中留有已灭绝古人类（如尼安德特人和丹尼索瓦人）的基因渗入痕迹。这些来自远古表亲的基因片段并非无用的“化石”，其中一些在美洲人群适应新环境的过程中起到了关键作用。

研究也清晰地记录了近500年来欧洲殖民带来的遗传冲击。通过分析基因组中的“纯合片段”，科学家发现许多群体，特别是亚马逊雨林等地的孤立部落，表现出近期人口严重萎缩和近亲繁殖加剧的迹象。这与历史上因疾病、战争和生存空间被剥夺导致的人口崩溃悲剧直接对应。

南美洲人群的基因组有三个明显不同的族群（图片来源：参考文献）

课代表总结：一路向北！不！是向南！

参考文献：

Castro e Silva, M.A., Nunes, K., Ribeiro, M.R. et al. The evolutionary history and unique genetic diversity of Indigenous Americans. Nature 653, 134–145 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10406-w

04

科学家探寻DNA中的“暗物质”

如果把人类基因组比作一本厚重的生命天书，那么科学家们过去二十年主要解读的，是其中约两万个蛋白质编码基因。它们构成了我们身体的基石，也是绝大多数药物研发的靶点。

除此之外，我们已经知道人类基因组中有很大一部分都是所谓的“非编码DNA”，曾经一度也被称为“垃圾DNA”，因为它们不编码任何蛋白质。但是后来人们发现，这些非编码区域有着重要的调节功能，因此并不是垃圾。

但是在编码蛋白质的基因和非编码DNA之外，还有一些微型的编码序列，它们太短了以至于人们没有把它们当基因对待。可是随着技术的分辨率提升，我们最近发现这些小序列也有它们编码的很短的肽链，并且在细胞中能够找到对应的肽链序列。

就好比我们去图书馆看书，书架上有好几万本书，但是在角落里有一些“书”显得特别薄，眼神不好的话，你会以为那是其它同学散落的笔记本，从而不以为意；但现在配了一副新眼镜，发现它们是一些薄薄的书，是有实质内容的，并不是随机无用的空本子。

最近，一项由国际TransCODE联盟完成、发表于《自然》杂志的重磅研究就关注了这些基因组中的“暗物质”，以及它们编码的“神秘小蛋白”，并给它们取名为“肽元（peptidein）”。这一发现，可能正在打开一扇通往生物医学新世界的大门。

这些隐藏的段落，在科学上被称为“非编码开放阅读框（ncORF）”。过去，科学家认为这些小东西大多是“乱码”或没有功能的片段。但越来越多的证据表明，细胞是能阅读它们并生产出对应的小肽的。

问题是，这些微蛋白究竟是细胞偶然生产的副产品，还是肩负重要使命的正规军？这是近年来生命科学界一场激烈辩论的核心。为了回答这个问题，TransCODE联盟的科学家们启动了一项宏大的普查工作。

研究人员对超过9.5万次蛋白质组学实验的海量数据进行了筛查，结果发现有1700个微型肽链能够被稳定地在不同细胞中检测到，也就是说它们的存在不是偶然。

为此，研究团队创造性地提出了一个名为肽元的新分类，我们确知它存在，但暂时还不清楚它功能如何。这个新概念为未来系统研究这些神秘分子提供了一个清晰的框架。

为什么这些肽元如此难以发现？一个关键原因是传统蛋白质鉴定技术就像用一张大网捕鱼，很容易漏掉这些“小鱼”。这次研究通过结合多种尖端技术，特别是利用免疫肽组学数据（分析细胞表面展示的肽段），极大地提升了发现能力。

这项发现不仅革新了我们对基因组复杂性的认知，更蕴含着巨大的医学潜力。这些全新的微蛋白分子，很可能成为未来诊断疾病、开发新药（尤其是癌症免疫疗法）的全新靶点库。探索这片新大陆，或许将为我们理解生命、战胜疾病带来前所未有的新工具和新希望。

可以看到，肽元在不同的哺乳动物中是有亲缘关系的，这暗示了它们可能是有功能的（图片来源：参考文献）

课代表总结：清晰度变高了之后，我们看待事物的方式会发生本质变化。

参考文献：

Deutsch, E.W., Kok, L.W., Mudge, J.M. et al. Expanding the human proteome with microproteins and peptideins. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10459-x

05

“悟空”号发现宇宙射线加速能量极限的电荷依赖规律

近日，中国科学院紫金山天文台等国际研究团队，基于“悟空”号暗物质粒子探测卫星观测数据，证明邻近地球的空间中存在宇宙射线加速源。这一结果为20世纪60年代提出的电荷依赖加速模型给出了直接观测证据，为最终解开宇宙射线起源之谜提供了关键线索。

宇宙空间存在着大量以接近光速穿行的高能粒子流，这些粒子包括各种原子核、正负电子、高能伽马射线和中微子等，统称为宇宙射线。

宇宙射线被认为起源于超新星爆炸的遗迹、高速旋转的中子星、吸积黑洞等极端天体，是研究极端条件下天体环境和物理规律的信使。

宇宙射线能谱表示粒子数目随能量的分布关系，蕴含着丰富的物理信息。随着能量升高，粒子数目急剧减少。精确测量宇宙射线中各种组分粒子的能谱，是研究宇宙射线物理的核心任务，也是揭示宇宙射线起源这一重大科学问题的关键途径。

“悟空”号暗物质粒子探测卫星是中国科学院空间科学先导专项首发星，也是我国首颗空间天文卫星，主要通过高精度观测宇宙高能粒子和辐射来研究宇宙射线的起源和传播，并间接探测暗物质粒子。

该卫星迄今已在轨平稳运行超过10年，探测到约185亿个高能粒子事例。与国际同类空间高能粒子探测设备相比，“悟空”号覆盖能段宽、能量测量准、粒子甄别能力强，在万亿至千万亿电子伏特能区具有独到的优势。

基于卫星前9年的观测数据，研究团队精确测得了质子、氦、碳、氧和铁等5种丰度最高的宇宙射线粒子在超宽能段内的能谱，首次直接探测到它们在高能段存在共同且显著的“鼓包”状结构。其中，碳、氧和铁的最高有效测量能量较以往提升近10倍，且置信水平超99.999%。

宇宙射线源加速粒子的能量上限与电荷成正比，磁场约束环境中的粒子加速应遵循这一关系，被称为Peters循环。Peters循环奠定了后续所有电荷依赖模型的基础，但长期以来，这一关系并没有在实验上获得验证。

综合分析表明，“悟空”号最新观测结果证实：地球近邻存在一个宇宙射线加速源，多种粒子能谱的统一“鼓包”结构，对应的是该源的加速能力上限。“悟空”号这一最新结果首次对六十余年前提出的宇宙射线电荷依赖加速模型给出直接观测证据，对揭开宇宙射线起源之谜有重要意义。

目前，“悟空”号探测器状态良好，仍将持续在轨运行并不断积累更多高质量数据。随着数据的进一步积累和分析的深入，有望取得更多重要成果，为最终揭开高能宇宙射线的起源和加速之谜作出重要贡献。

“悟空”号发现宇宙射线加速能量极限的电荷依赖规律 （图片来源：中国科学院）

课代表总结：不会是三体人在看着我们吧！

参考文献：

https://www.cas.cn/syky/202605/t20260503_5108639.shtml
The DAMPE Collaboration. Charge-dependent spectral softenings of primary cosmic rays below the knee. Nature 653, 52–55 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10472-0

作者简介

牧心，科普作者。