明明年纪一样，有人冻龄有人显老？真实年龄的秘密，藏在你的身体里

01

判断细胞衰老程度的“分子时钟”

衰老的特征是细胞损伤积累和功能衰退，并最终导致死亡。研究人员长期致力于鉴别与这些差异有关的分子标记。现有的方法包括分析个体DNA随时间发生的表观遗传修饰，即非遗传性改变。但这些时钟并不能反映特定基因的活性，其结果较难解读。

近日，在《自然》杂志上一篇封面文章中，研究人员使用转录组而非表观遗传修饰来制作新的“分子时钟”。

研究人员分析了小鼠、大鼠、猴子和人类超过11000个转录组数据。基因组就像是自助餐厅的菜单，而转录组就像顾客自己选择的食物类型，不同的细胞会在总菜单中选择不同的基因来使用。研究发现，不同物种、不同器官（如肝脏和心脏）在衰老过程中，对基因的偏好的变化模式惊人地相似。研究人员将这些共同的模式称为转录组年龄。

研究者表示，衰老是一个系统性的过程，它以相似的方式影响着不同的组织、细胞类型乃至物种。团队进一步利用英国生物银行的数据验证，确认这种转录组年龄同样与疾病和死亡风险显著相关。这就像是找到了一套在所有哺乳动物体内都适用的通用模式。

研究显示，与细胞衰老（细胞分裂能力下降）、炎症和凋亡（程序性细胞死亡）有关的基因在老化细胞中表达上调，与创伤愈合、细胞分化和细胞外基质合成有关的基因在不同物种与细胞类型中随年龄增长而表达下调。

作者用这些数据开发了多组织和多物种分子钟，既能评估年龄，也能预测预期死亡率，并利用统计方法和现有的动物与细胞模型进行了验证。

当然，研究人员也指出了当前的局限：这些模型主要是观察性的，显示了强烈的关联，但尚未完全确立因果关系。不过，它们无疑充当了揭示潜在生理压力和身体韧性下降的代理指标。

不同器官的衰老时钟是有共通性的（图片来源：参考文献）

课代表总结：人类会有一天能够不再衰老吗？

参考文献：

Tyshkovskiy, A., Kholdina, D., Davitadze, M. et al. Universal transcriptomic hallmarks of mammalian ageing and mortality. Nature 654, 173–188 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10542-3

02

新的抗生素，不只是发现了一种药物这么简单

麦克马斯特大学的研究团队在《自然》期刊上发表论文，宣布发现了一种全新的抗生素。这种被命名为曼尼可霉素的化合物，能有效杀灭包括沙门氏菌、大肠杆菌和克雷伯菌在内的多种高危耐药细菌。更令人振奋的是，它的作用机理是全新的，这为开发全新类别的抗菌药物打开了大门。

曼尼可霉素的独特之处在于，它能精准地阻塞细菌核糖体的出口位点。

核糖体是细菌细胞内的蛋白质合成工厂，可以将其想象成一条繁忙的生产流水线。新合成的蛋白质必须及时从生产线末端移出，后续的合成过程才能继续。曼尼可霉素的作用，就是卡住这个唯一的出口，让整个蛋白质合成流水线陷入瘫痪。无法合成必需蛋白质的细菌，最终只能走向死亡。

想杀死细菌其实本身不难，难的是专门杀细菌而不杀死人体细胞。细菌细胞和人体细胞的主要区别就在于它们的核糖体结构不同，因此许多抗生素都集中攻击核糖体上少数几个已知的靶点。这就导致细菌演化出广泛的防御策略来应对，这就是所谓的抗药性。然而，对于出口位点这个全新的靶点，细菌在历史上从未承受过任何打击，因此尚未进化出相应的耐药机制。这意味着，针对这一靶点的药物可能在未来很长一段时间内都保持高效。

早在上世纪，科学家就从土壤中的链霉菌中发现了金霉素和土霉素，引领医学进入了抗生素时代。

团队采用了分级分离的先进实验技术，对龟裂链霉菌产生的复杂化学混合物进行精细分离。

通过过滤掉土霉素等已知且含量丰富的化合物，研究人员成功分离出了那些多年来一直被忽视的微量分子，曼尼可霉素正是其中之一。

目前，团队正在积极推进曼尼可霉素的临床前开发。初步研究显示，这种新抗生素对人类细胞无毒，并且在实验室感染的模型中表现良好，这标志着它已跨越了早期研发的关键里程碑。

团队目前正在优化药物的体内驻留时间，并已合成60种不同的衍生物，计划从中筛选出最优的候选分子推向临床。怀特教授对前景表示乐观，他认为这条研发路径清晰，甚至有可能通过进一步改造，扩大该药物的抗菌谱。

曼尼可霉素的分子结构 （图片来源：参考文献）

课代表总结：有没有化学课代表回答一下，该物质的分子式是什么？

参考文献：

Kaur, M., Travin, D.Y., Berger, M.J. et al. A natural depsipeptide antibiotic binds the E-site of the bacterial ribosome. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10589-2

03

人类学会双足行走的过程可能绕了弯路

双足行走在动物王国中是一种罕见的运动方式。20世纪初，研究人员提出了一个相对简单的解释来说明其进化过程：最初，体型较小的类猿祖先在树间荡来荡去；随后，它们进化成体型更大的猿类，适应垂直攀爬；接着，它们进化成更多地在地面上行走，用指关节着地；最终，它们进化成直立行走，双脚平放在地面上。

但新的证据模糊了这一图景，表明人类双足行走的进化远比这复杂得多。

在最近发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项研究中，研究人员对生活在非洲南部相似栖息地的两种人科化石开展了骨骼内部结构分析。他们发现，粗壮傍人（Paranthropus robustus）的膝盖、脚踝和髋部姿势更为弯曲，这表明它们的生活中仍然有很多攀爬和树上活动时间。相比之下，对来自同一地区的另一种近缘人科化石——非洲南方古猿（Australopithecus africanus）进行的相同分析表明，它们可能较少进行攀爬，而更多地在地面上直立行走。

令人惊讶的是，地质年代较晚的傍人可能比年代较早的南方古猿更适应树栖生活，这凸显了不同的人科物种可能进化出不同的双足行走方式。尽管粗壮傍人并非现代人类的祖先，非洲南方古猿也可能不是，但这些运动研究仍然为研究人员提供了有关现代人类步态及其演化的线索。

发现两种化石的两个挖掘点非常接近，距离不到一公里。研究人员利用高分辨率计算机断层扫描（CT）技术，对傍人属（Paranthropus）的大腿骨和小腿骨进行了扫描，观察了构成骨骼外壁的致密皮质层和关节内部的松质骨小梁。他们发现，在经常性运动和负重导致反复受压的区域，皮质骨外层会增厚；同时，内部松质骨小梁在反复受压的区域也会变得更坚固、更致密，其内部结构也会发生重组。

让我们举个例子：如果你开始只用一只手打网球，几个月后，你会发现两只手臂的区别。打网球的那只手臂的内部骨骼结构会发生变化，你需要更致密的骨骼来确保它在压力下不会断裂。

同样，研究人员还检查了骨骼密度较高的区域、海绵状内骨的排列方向以及哪些关节区域显示出反复的应力模式。证据表明，傍人属的脚间距可能更大，很可能是拖着脚走而不是迈着大步走。

虽然傍人属最终灭绝，但人属谱系却演化成了现代人类。这项研究深入探讨了在环境和气候变化面前，人属谱系在运动方式和行为方面的哪些组合可能赋予了它们适应优势。

左：南方古猿，右：傍人（图片来源：Science Source/JOHN BAVARO FINE ART）

课代表总结：走路时只抬脚后跟，脚掌着地，在地上拖着脚走，你们家乡的方言把这种动作叫什么？

参考文献：

M. Cazenave et al., Swartkrans Paranthropus and Sterkfontein Australopithecus from southern Africa had different locomotor repertoires, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (20) e2532193123, https://doi.org/10.1073/pnas.2532193123 (2026).

04

如何不种橡胶树还能获得橡胶

天然橡胶是重要的工业原料，我国的天然橡胶产区主要分布于海南、云南、广西、广东等地区，生产区域受地理气候条件严重限制。而有一种蒲公英类植物——橡胶草（Taraxacum kok-saghyz），它的根部能产生橡胶，与橡胶树的橡胶在理化性质上相近。橡胶草还能够在温带地区生长，因此是极具潜力的产胶替代植物。然而，野生橡胶草的橡胶含量偏低，严重制约了其产业化应用进程。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所等研究机构揭示了蔗糖在橡胶合成与菊糖储存之间的竞争性分配机制。研究证实了抑制菊糖关键限速酶基因1-SST可显著打破这一平衡，将橡胶含量提升至近30%，为实现橡胶草高产育种提供了直接的代谢工程策略。

研究通过对120余份橡胶草及近缘普通蒲公英种质进行系统分析，选取橡胶含量存在显著差异的6份核心种质进行胶乳代谢组检测，发现大多数寡糖，包括菊糖合成中间体，与橡胶含量呈显著负相关。研究表明，抑制1-SST后，温室种植3个月的橡胶草根部菊糖含量从野生型的40%降至3%以下，而橡胶含量则升高至12.9%-26.5%，最高达到野生型的4倍以上。

研究还发现，抑制1-SST导致多种糖在根部显著积累，仅有蔗糖被转运到乳管细胞中，橡胶合成关键基因CPT、CPTL1和REF的表达被激活，从而促进天然橡胶快速积累。这种剧烈的代谢重编程引发了对生长的“碳饥饿”效应，导致根系生物量下降、防御相关次生代谢物广泛积累及植物激素水平的变化，表明橡胶高产与植物生长之间存在代谢权衡效应。

研究揭示了橡胶草根部碳源分配调控天然橡胶产量的代谢网络，确立了1-SST作为调控橡胶产量的关键代谢开关，为发展适合我国温带地区种植的新型天然橡胶作物提供了理论依据和技术方向。

蔗糖代谢重编程实现橡胶草根部天然橡胶大幅增产的代谢网络 （图片来源：参考文献）

课代表总结：学生说：“橡胶不是化学合成的吗？”我说“那橡字为啥有个木字旁嘞？”学生反驳：“那塑字还有土呢，难道塑料是土里挖的吗？”我笑笑：“塑料是用石油做的，石油还真是土里挖的嘿。”

参考文献：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1673852726001839

https://www.cas.cn/syky/202606/t20260603_5111648.shtml

05

制取氢气，有望实现“低温慢炖”

氢气燃烧之后只生成水，堪称终极环保燃料。但理想很丰满，现实很骨感。目前绝大多数氢气的生产来自化石能源，生产过程伴随着大量二氧化碳排放。

真正的清洁氢，需要从水里“拆”出来，这个过程叫做分解水制氢。让水分解无非两种方法：电解和热解。电解的缺点就是太慢了，而且电费太高；热解则需要上千度的高温，对设备和能耗都是巨大考验。

不过，伯明翰大学的科学家最近成功降低了热解水的温度门槛。

研究发现，借助一种新型钙钛矿催化剂，团队在150-500摄氏度的区间能够高效地从水中产生大量氢气。

钢铁、水泥、玻璃、化工等基础工业在生产中会产生巨量废热，温度范围恰好与新技术匹配。这意味着，未来工厂旁边有望通过废弃热源直接生产氢气，实现能源的自产自销、就地利用。

研究团队还做了初步经济分析，认为使用这种新催化剂进行水分解制氢，其成本有望低于目前的产氢方法。尤其在澳大利亚等可再生能源电力本身就很便宜的地区，这种新技术的经济性优势将更为突出。

这项突破的核心是一种被称为BNCF的钙钛矿材料。它由钡、铌、钙、铁等元素构成，制备过程不复杂，且无毒无害。

钙钛矿拥有独特的晶格结构，能够高效地吸收氧。在新研究中，科学家发现这类材料能在意想不到的低温下完成“吸氧-释氧”的关键循环。其中，名为BNCF100的配方表现最佳，在连续10个生产周期中稳定产出氢气，材料自身结构几乎不变，显示出强大的稳定性。

目前，伯明翰大学正与北京科技大学合作推进此项研究，并已通过其商业化机构提交了专利，致力于在欧洲和英国将这项技术推向市场。

一种新型低温催化剂有望降低氢气生产成本，使其更加清洁，并使其更易于在可再生能源和工业场所附近部署。（图片来源：视图网）

课代表总结：能源账就是经济账，关键要便宜，才能有市场。

参考文献：

Biduan Chen, Wenyi Huang, Wei Guo, Lige Tong, Yulong Ding, Li Wang. Remarkable thermochemical water-splitting on Ba2Ca0.66Nb1.34-xFexO6-δ perovskites at medium temperatures for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 2026; 236: 152637 DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.152637

作者简介

牧心，科普作者。