果蝇的精子与身等长，怎么做到在小小的精囊内不打结的？| 一周论文新鲜读

气候变化 | 全球热应激加剧

Global heat stress intensification and its expanding footprint on the human population

Nature Climate Change

《自然-气候变化》的一篇论文发现，与20世纪70年代相比，每年有额外10亿人面临至少一天的极端热应激。研究结果表明，全球热应激在白天、夜间以及昼夜交替期间的各类事件中都在加剧。

热应激是指个体所承受的净热负荷，受温度、湿度、风和辐射等因素的影响。可通过“通用热气候指数”（UTCI）来评估热应激，该指数是一种“体感温度”测量指标，综合考虑了上述因素，并模拟了人体对环境的反应。尽管热浪正变得越来越频繁、持续时间更长且更加严重，但人们所经历的全球热应激变化——包括夜间热应激以及昼夜连续热应激——在全球范围内仍缺乏充分的量化评估。

英国欧洲中期天气预报中心的Rebecca Emerton和同事分析了1950年至2024年间全球人类热应激数据集，发现自1970年代以来，最热日夜的体感温度均有所上升。每年最热的十个夜晚变暖速度快于最热的十个白天，全球平均升温速率分别为每十年0.32°C和0.27°C。如今，各大洲都更频繁地出现极端体感温度。与1970年代相比，包括北美南部、欧洲南部、非洲北部和南部以及南美在内的亚热带地区，每年经历强至极端热应激（UTCI值分别≥32 °C和≥46 °C）的天数增加了多达50天。全球人口中至少经历1天极端热应激的情况已从16%上升至22%，相当于新增10亿人。

作者得出结论，无论白天还是夜晚，全球热应激在频率、强度和持续时间上都在增加。他们建议，制定热健康行动计划、建立预警系统、实施城市降温措施，以及将热应激指标纳入气候风险评估，都有助于降低脆弱性。

物理学 | 巨大的果蝇精子如何防止尾部缠结

The physical consequences of sperm gigantism

Nature Physics

《自然-物理》发表的一项研究显示，雄性果蝇产生的巨型精子在体内会自发组织成一种排列紧密、高度动态的活体物质，从而防止数千个精子细胞在狭小空间内打结或缠绕。该发现表明，精子之间的集体物理相互作用使其能够保持活动能力。

有些动物产生的精子相对于其体型而言格外长。一只成年雄性果蝇（黑腹果蝇，Drosophila melanogaster）体长约两毫米——大约与一粒芝麻籽大小相当。然而，单个果蝇精子的长度却与雄蝇本身体长大致相当，其中鞭毛（尾部）占据了大部分长度。成千上万个这样的精子被储存在雄性和雌性生殖系统内的狭小空间中，包括精囊——这是雄性在交配前储存精子的器官——而其大小约为200微米。尽管人们已广泛研究了精子尺寸如此极端背后的演化原因，但关于如何将这些细长且活跃的细胞紧密排列并储存所面临的物理挑战，目前所知甚少。

美国熨斗研究院的Michael Shelley和同事研究了果蝇精子在精囊内的组织方式及运动机制。通过高分辨率三维电子显微镜和活体荧光成像技术，他们发现精子在数十微米的范围内呈高密度排列并相互对齐。这些密集排列的精子并非静止不动，而是会产生贯穿整个器官且持续数小时的集体流动。尽管孤立的果蝇精子运动非常微弱，但密集集合体中的单个精子能够沿着共同的排列方向滑过邻近精子，从而快速移动。

通过建模，作者推测这些精子是通过尾部产生微小的弯曲波、推动附近朝相反方向移动的尾部来移动。作者认为，这些力有助于防止精子相对较长的尾部在雄性和雌性生殖器官中缠结。

健康科学 | 医疗AI模型带来的隐私风险

Disparate privacy risks from medical AI

Nature

本周发表在《自然》的一篇论文发现，数据被用于训练医疗AI模型的个人，可能面临在网络攻击中被识别的风险。研究表明，代表性不足群体面临的数据泄露风险可能更高。研究人员发现，当前的风险评估并未将这些群体纳入考量，因此呼吁采取进一步的风险缓解措施并实施严格的访问控制。

医疗AI模型有望改善全球健康状况，特别是在缺乏专业人才的地区。然而，用于训练这些模型的敏感数据可能面临隐私攻击。攻击者利用成员推理攻击（MIA）来确定个人的数据是否被用于训练模型。通过此类攻击，可以推断出患者的医疗数据和私人信息。此前关于数据风险的研究主要基于整个数据集，并未考虑个体的风险。

德国慕尼黑工业大学的Moritz Knolle和同事开展了一项隐私审计，重点关注个人隐私风险，发现医疗AI模型可能对个人数据贡献者构成隐私风险。作者利用七个由真实临床数据（包括医学影像、心电图和电子健康记录）组成的大型数据集，确定了数据贡献患者中最为脆弱的群体。他们发现，在个人层面，MIA针对的目标几乎毫无差错地被成功识别出来。在群体层面，在数据集中被识别为代表性不足的群体包括罕见病患者、少数族裔或社会经济地位较低的人群，以及性别较不常见的人群。随着被AI模型编码的独特数据增多，研究发现这些群体和个人更加脆弱，且面临不成比例的隐私攻击风险。作者发现，MIAs攻击的成功率会随着模型容量和规模的增加而上升。

这些发现表明，诸如MIA之类的隐私攻击在个体层面的精准打击效果，比目前普遍认为的更为显著。作者总结，隐私风险评估必须将个体风险纳入考量，并对易受攻击的模型提供进一步保护。

天文学 | 来自黑洞碰撞的引力波信号

GW250114 reveals signatures of post-merger black-hole horizon

Nature

本周《自然-天文学》发表的研究，识别出了两个黑洞碰撞产生的引力波信号中的波成分。对名为GW250114的双黑洞并合事件的观测，为残余黑洞的事件视界——即“有去无回点”——提供了信息。

由于大多数观测都是间接的，因此很难理解主导黑洞事件视界的物理机制；由两个黑洞碰撞产生的引力波或许能提供更清晰的图景。此前研究表明，在此过程中可能会发射出直接波——一种能够表征残余黑洞行为的引力波，但此前尚未有相关观测记录。

加拿大圆周理论物理研究所的马司政和同事分析了来自GW250114的引力波数据——这是2025年1月由激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到的两个黑洞合并产生的信号。他们观测到了此次碰撞产生的直接引力波，其行为表现为一种衰减振荡，频率与事件视界的自转相关，衰减率则与其表面重力相关。

通过对直接波进行精细建模，可以推算出残余黑洞的质量和自转速率；作者在某些简化假设的基础上进行了初步尝试。未来的研究需要更精确的波形模型，并基于多个事件进行综合研究，以评估这些信号的稳健性和普适性。

演化 | 大猿与人类已共同欢笑1500万年

Rhythm and timing in laughter reveal that human vocal plasticity falls on a hominid continuum

Communications Biology

发表在《通讯-生物学》的一项小型研究表明，大猿的笑声节奏可能与现代人类相似，而这一现象已持续至少1500万年。研究结果还表明，在大猿的演化过程中，笑声变得更快、变化更多，且越来越受到所处情境的影响。

所有大猿（人科动物）都会笑，包括与人类亲缘关系较近的物种（如倭黑猩猩）以及亲缘关系较远的物种（如婆罗洲猩猩）。然而，笑声的节奏随时间如何演变，以及它可能与人类语言的演化有何关联，此前尚不明确。

英国华威大学的Chiara De Gregorio和同事分析了4只婆罗洲猩猩（Pongo pygmaeus）、2只大猩猩（Gorilla gorilla）、3只倭黑猩猩（Pan paniscus）、4只黑猩猩（Pan troglodytes）以及4名人类（Homo sapiens）的笑声录音，这些个体的年龄在6个月至7岁之间。他们研究了140段笑声序列，并测量了每次发声之间的时间间隔。研究发现，所有物种的笑声都遵循一种规律的节律模式，连续发声之间的间隔均匀。由于这种模式在所有研究物种中均存在，研究人员推测，这种有节奏的笑声可能早在1500万年前就已存在于它们的共同祖先身上。他们还推断，随着时间的推移，笑声变得更快、更多样化，比如人类会根据情境改变笑声的速度——如被挠痒时发出的笑声比玩耍时更快——而其他猿类则不会。此外，与人类亲缘关系越近的猿类，其笑声节奏的变化性就越大。

这些发现表明，在大猿和人类的演化过程中，发声的灵活性和控制力可能逐渐增强，作者推测这可能促成了言语和语言的出现。需要通过更大样本量的进一步研究来证实这些发现。