这种植物的基因组比人类复杂192倍，但中国科学家还是破解了它

01

中国科学家完成甘蔗究极地狱难度基因组测序

甘蔗是人类最大的食用糖来源，但它有个让人头疼的秘密——它是个极端的多倍体，细胞里塞了10到12套染色体，基因组大而混乱。过去二十年，科学家能读出其中个别章节，但没法把全套说明书抽出来看清。

最近，中国热带农业科学院热带生物技术研究所副研究员王俊刚团队与中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员张兴坦团队领衔，联合国内十余家单位，共同完成了甘蔗品种POJ2878的全染色体完整基因组，并揭示了甘蔗从野生植物驯化为全球最主要产糖作物的遗传密码。

首先给读者朋友们解释一下，为什么给甘蔗的基因组测序很难。所谓基因组测序，就是把染色体里的全部DNA按照顺序依次解读出来。问题在于，一条DNA有上亿个字母，没有一种机器能连续工作这么长时间，因此必须将一条DNA砍成许多小条带，分别读出顺序，再按照上下文关系像拼图一样把它们拼回去。

然而，甘蔗的基因组有着10-12套极其相似的DNA，它们之间的差异堪比“大家来找茬”级别的差异，也就是说把这12套DNA砍成小段之后，你很难根据上下文把它们拼回去。

如果你是拼图爱好者，你一定听说过一款叫做“纯白地狱”的拼图，大概长这样：

“纯白地狱”拼图，仔细看，每块其实都不一样

图中只有1000片拼图，已经让课代表有些生理不适了，而甘蔗基因组测序面对的拼图数量可能超过上百万片。这就是甘蔗基因组测序组装难题的真实写照。

经过了大量的算法迭代和新系统开发后，团队终于攻克了这一难题，最终组装出了POJ2878这一甘蔗品种（外号“甘蔗之王”）的全体基因组序列图谱。不仅如此，他们还明确了在甘蔗的不同部位中，到底是哪些基因在执行不同的任务。

从新图谱中可以发现，甘蔗的两个祖先物种（Saccharum officinarum和S. spontaneum）的染色体各自保留了一部分给到甘蔗，在杂交后像拉链一样交错拼接。

多套染色体里，同一基因的不同拷贝并不总是平均干活。例如，S. spontaneum的那套基因虽然只占基因组的20%，却在茎、叶里贡献了近三分之二的高表达。团队还抓到一个关键靶点SUS基因，品种里这个单倍型拷贝数越多，蔗糖含量越高。

有了基因组之后，后续的育种以及高产性状定位就方便多了，这对于我国的甘蔗产业来说是一项重大的基础性突破。

甘蔗林（图片来源：中国科学报）

课代表总结：早些年课代表在博士阶段也一度考虑过做甘蔗基因组的相关研究，但确实是被它的复杂程度吓到了。真佩服这些耐得住寂寞、艺高人胆大的科学工作者！

参考文献：

Wang, J., Li, X., Wang, Y. et al. Genetic architecture of sugarcane traits in a polyploid genomics framework. Nature 654, 994–1003 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10576-7

02

两块磁铁，让“真的假手”变成“假的真手”

不知道你有没有好奇过，即便我们闭着眼睛吃饭，我们的手也会精准地把食物送进嘴里，而不是会吃到鼻子里。在闭上眼睛的时候，大脑是怎么精确计量你手的速度以及你嘴的位置的呢？科学家把这种人体对自身运动的感知能力称作“运动觉”，和味觉、触觉等感觉一样，作为机器人科学中非常重要的研究对象。

对于失去手臂的截肢者来说，运动觉也随之消失，假肢用起来总是笨拙而不自然，总是要考虑力量、速度、位置等信息，如果稍有不慎就无法完成动作。

最近，一篇发表于《科学·进展》的封面文章揭开了大脑感知运动的新秘密。科学家们发现，大脑处理运动信息的方式远比我们想象得更聪明——它不是把每个手指的动作当作孤立的信号，而是把它们打包成协调的手部抓握模式，就像乐队演奏时各个乐器配合出完整的旋律。

这个发现来自一种用于恢复上肢假肢运动感觉的神经机器接口，简称MKkI。它的原理很巧妙：在患者前臂残余肌肉里植入微小的磁铁，通过外部线圈产生振动来刺激深层肌肉，从而引发自然的运动感知。整个系统与一款名为Mia Hand的机器人手集成在一起。

研究人员对一名34岁的意大利男性患者进行了为期六周的测试。当系统工作时，他说他能清晰地感觉到自己的手在张开和闭合，而且这些感觉非常真实、协调，就像他原本的手一样。使用者感受到的不是零散的手指信号，而是连贯的抓握动作。更令人惊讶的是，有些运动感觉甚至在用户没有意识到的情况下就传递给了大脑——这说明大脑在无意识层面也在处理大量运动信息。

这项研究的首席作者表示，MKkI接口的独特之处在于它使用简单、微创的植入物，不接触皮肤就能刺激肌肉。这可能是理解人类运动控制机制的关键，也为截肢后恢复运动感觉提供了新思路。

这项研究的意义在于它不仅能让假肢控制更加直观自然，还可能在中风康复、癫痫治疗和慢性疼痛管理等领域带来突破。因为大脑处理运动信息的底层逻辑一旦被揭示，我们就可以设计出更符合神经系统工作方式的治疗方案。

目前，研究团队的下一个目标是实现双向功能：一方面读取植入磁铁的位置来控制假肢运动，另一方面通过叠加振动写入感觉信息，让使用者既能运动又能感觉。

假肢中的磁场可以重建使用者的运动觉（图片来源：science.org）

课代表总结：小学时玩在背上写字的游戏，我从来没猜错过！

参考文献：

Federico Masiero et al. ,Coordinated hand movement sensation revealed through an implanted magnetic prosthetic kinesthetic interface.Sci. Adv.12,eadx5046(2026).DOI:10.1126/sciadv.adx5046

03

绝经后的卵巢“退休”后，又被身体“返聘”

在很多人的印象里，女性绝经后，卵巢也就彻底停工休息了。但最新发表在《分子人类繁殖》上的一项研究却颠覆了这一认知：小鼠绝经后的卵巢，非但没有闲着，反而返聘回了一线，变身为一个活跃在盆腔里的免疫前哨站。

美国西北大学的研究团队通过对小鼠卵巢全生命周期的追踪，揭开了这段被忽视的“后半生”。

女性在出生时拥有的卵泡数量是固定的，随着年纪增长会逐渐消耗殆尽。到了绝经时，卵巢里几乎空空如也。然而研究发现，当小鼠步入相当于人类绝经后的阶段（24个月大），它们的卵巢虽然失去了生殖功能，却充满了大量的免疫细胞，包括T细胞、巨噬细胞，甚至多核巨细胞。

测序结果表明，此时卵巢的基因表达特征发生了天翻地覆的变化：那些负责制造激素和卵子的基因沉默了，取而代之的是大量与炎症、免疫反应相关的基因被激活。卵巢从一个生殖车间成功转型为一个免疫基地。

小鼠绝经后，卵巢会分泌一系列促炎因子和信号蛋白进入血液循环。这意味着，盆腔里这个默默变化的器官，可能正在通过血液向全身发送信号，影响着身体其他部位的衰老进程。这也可能解释了为什么女性在绝经后，体内的慢性炎症水平往往会升高，心血管疾病和代谢问题的风险也会随之增加。

这一发现具有重要的临床意义。长久以来，关于绝经后妇女是否需要进行预防性卵巢切除一直存在争议，因为大家认为卵巢还能分泌少量性激素。现在看来，除了激素，我们还需要考量卵巢作为“免疫炎症中心”的角色。

卵巢在生物体内可能扮演者更多角色（图片来源：视图网）

课代表总结：更让我好奇的是，这么明显的转变为什么直到现在才发现？

参考文献：

Aubrey Converse, Shweta S Dipali, Ian P Schowe, Emmett B Kelly, Shivani S Jambunathan, Sarah R Ocañas, Michael B Stout, Michele T Pritchard, Francesca E Duncan, The post-reproductive ovary shifts from a reproductive to an immune-like organ, Molecular Human Reproduction, 2026;, gaag038, https://doi.org/10.1093/molehr/gaag038

04

分子太小，显微镜看不见？上1000倍描边笔刷！

普通光学显微镜有个天生短板，受限于光的波动性，它最高只能分清相距为半个波长，也就是几百纳米的两个点。而蛋白质骨架上相邻两个氨基酸碳原子的距离只有0.38纳米，相差五百多倍，所以光学显微镜永远不可能直接看到单个氨基酸。此时，我们就需要超级贵而且还动辄需要排队的电子显微镜了。

美国麻省理工学院的团队想到了一个方法，可以让单个氨基酸分子显著变大，简单来说就是给分子表面涂上胶水。读者朋友应该有过类似的网购经历：一个很小的物体，在外边缠绕了一层又一层的包装塑料之后，体积就会变得很大。 

不过，即使被层层包裹，有时候我们还是能一眼看出物体是什么。参照这个原理，2015年时就有人尝试过给蛋白质表面“包浆”，从而增加单个氨基酸分子的辨识度。然而传统方法每撑大一轮，得用一层中性凝胶把样品夹住定型，再做下一轮。中性网络像紧身衣，越往后勒得越死，所以最多只能做到十六到二十二倍的线性放大，仍然不足以让光学显微镜直接观察到。

在最新的论文中，团队抛弃了之前的中性凝胶，设计了一套全新的四网络互穿水凝胶架构，通过四轮离子嵌离子的迭代铸造，直接在第一轮撑开的带电凝胶里灌入第二轮带电单体，让新凝胶在原网络里就地聚合。

最终，样本的长宽高各自被撑大了一千倍，体积膨胀十亿倍。氨基酸间距瞬间被放大到380纳米，普通的共聚焦显微镜就可以轻松看到了。换句话说，以后看单个氨基酸，可能不用再排队等冷冻电镜了。

为了验证这种体量的裹缠不会改变氨基酸原有的分子形状，团队用三种已知结构的样品验货：带双荧标的纳米抗体、C端挂染料的mCLING肽、绿色荧光蛋白GFP。

在mClING分子的观察中，单分子对齐后均方根偏差只有0.573纳米，不到5%的误差。GFP的效果更加夸张：一百倍膨胀加ONE超分辨成像，三维重构分辨率1.163纳米，超越了氨基酸的范畴，已经摸到原子级门槛了——相当于本来只是想看脸，结果放大过猛，连雀斑都看得清了。

人体有两万三千多个蛋白，考虑上一千倍膨胀的实际畸变和不完整标记，仍有百分之九十九以上的蛋白能被唯一识别。这意味着未来有可能在完整细胞里，靠坐标指纹直接认出是哪个蛋白，就像给蛋白质做了个原位人脸识别。这对疾病诊断和生物学研究来说将是颠覆级别的利好。

实验测得的分子荧光位置（蓝色）与理论预测荧光位置（绿色）对比，可见偏差在0，5纳米左右 （图片来源：参考文献）

课代表总结：再刷大点，这样我直接肉眼看就行了！

参考文献：

https://doi.org/10.64898/2026.05.31.729018（Biorxiv预印本）

05

我多希望你能说些什么，可你还是什么也没说

当一位来自另一个恒星系统的访客闯入太阳系，最浪漫的猜想莫过于它是一艘载着外星文明的飞船。去年七月新发现的星际天体3I/ATLAS，正是这样一位稀客。它是人类迄今确认的第三位来自太阳系之外的星际来客。

双子星天文台拍摄的3I/ATLAS彩色图像（图片来源：NOIRLab）

为了验证这个猜想，地外文明搜寻计划研究所的科学家动用北加州哈特溪射电天文台的艾伦望远镜阵列，对它进行了长达七小时的“全身听诊”。

这次听诊极具技术含量。艾伦望远镜阵列在1到9吉赫兹的宽广频段上，像一张巨大的无线电渔网，撒向深邃的宇宙。之所以选择这个频段，是因为它非常适合捕捉窄带无线电信号。这种信号在自然界中几乎不会自发产生，就像在嘈杂的菜市场里突然听到一声极其纯净的长笛独奏，那必然是人工制造的。

科学家预设，如果3I/ATLAS上有任何无线电发射装置，哪怕是功率仅相当于一台笔记本电脑的设备，都逃不过这张网的捕捉。

然而，宇宙总是喜欢先给人惊喜，再让人清醒。在总计七小时的观测中，望远镜捕捉到了惊人的7400万个窄带信号。这庞大的数据量起初令人兴奋，但随后的筛选过程却给科学家泼了一盆冷水。绝大多数信号很快被识别为地球自身的噪音，可能是某个角落的手机信号，或者是头顶飞过的卫星。

研究团队进一步利用多普勒效应，筛选出那些必须与3I/ATLAS相对静止的信号。经过层层过滤，仅有约200个候选信号幸存，但最终无一例外，它们全都被证实来自地球或人造卫星。结果是明确的：3I/ATLAS保持了绝对的无线电静默。

这次“零发现”虽然略显遗憾，但在科学上仍然有着巨大价值。它不仅进一步夯实了该天体是自然彗星的结论，更重要的是，它为未来搜寻划定了新的基准线。

我们现在确切地知道，即便在这个星际访客身上，不存在功率超过百瓦的无线电发射源，这极大地压缩了外星文明隐藏的“功率空间”。

此外，这次观测展示了人类对宇宙突发事件的快速响应能力。从3I/ATLAS被公布发现到艾伦望远镜阵列开始工作，中间间隔不到24小时。这种宇宙级应急响应能力，对于我们未来监测更多星际来客至关重要。

艾伦望远镜阵列（图片来源：SETI研究院）

课代表总结：旅行者号的命运，会不会也成为某个造访某个星系的3I/ATLAS？

参考文献：

Sofia Z. Sheikh et al. A Search for Radio Technosignatures from Interstellar Object 3I/ATLAS with the Allen Telescope Array. The Astronomical Journal, 2026; 172 (1): 1 DOI: 10.3847/1538-3881/ae6651

作者简介

牧心，科普作者。