这种动物跟你一样，睡觉会蹬腿，没睡好还得补觉

科

牧心2026年11月14日约 12 分钟

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本期导读

蜘蛛也有类人的快速眼动睡眠；
如何合理用药让体重安全地减；
对实验室材料进行非均匀改编；
细胞中的临时紧急重开施工员；
芦荟能不能给木乃伊的脸保鲜。

蜘蛛睡觉时，会梦见白天逃走的猎物吗？

德国波恩大学的研究人员盯上了一种叫缨孔蛛（Portia fimbriata）的澳大利亚跳蛛。他们用红外摄像头连续几天几夜拍摄它们的夜间行为，结果发现了一个令人惊讶的事实。

影像记录表明，蜘蛛不仅有规律的睡眠，而且还可能存在两个截然不同的睡眠阶段，其中一个阶段和人类的快速眼动睡眠非常相似：眼球快速转动，腿脚还会微微抽搐。这个研究近期发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上。

实验中，一只正在睡眠状态的缨孔蛛，它正倒挂在自己编织的蛛网上（图片来源：Daniela C. Rößler）

我们对于睡眠的认识，绝大多数来自脊椎动物，比如老鼠、猫、人。虽然科学家已经在一些无脊椎动物身上发现了睡眠行为，但对于蜘蛛，真正的睡眠行为一直缺乏实验证据。

为什么偏偏挑这种跳蛛？因为Portia属的蜘蛛是一种很狡猾的动物。它们以捕食其他蜘蛛闻名，会模仿猎物在网上的振动来引诱织网蜘蛛靠近，然后吃掉对方。这种复杂的狩猎策略被认为是一种有智力的表现，意味着它们可能有特殊的学习能力。所以研究它们的睡眠，或许能帮助我们理解睡眠和认知之间的关系。

科学家面临的最大难题是：科学家很难像研究人类睡眠那样，直接通过脑电活动判断蜘蛛处于什么睡眠阶段。你没法用电极贴到它脑袋上看它是不是进入了深度睡眠。一切只能靠行为判断。

研究团队设计了一系列实验。他们首先将蜘蛛分别放入容器，在不同光照条件下连续记录数十小时，观察它们的昼夜活动规律。到了夜里，就用红外相机拍下它们的休息姿势、静止时长，以及那种类似快速眼动的动作。

为了确认它们是真的睡着了而不是闭目养神，研究人员还做了一个经典的唤醒实验：给它们施加一个声音刺激，看它们多久才做出反应。睡得越沉，反应越慢。

他们还做了睡眠剥夺实验。在蜘蛛应该睡觉的时候，往容器里放入一些活蹦乱跳的果蝇，让蜘蛛难以安稳休息，第二天再看看它们会不会补觉。结果显示，被吵醒的蜘蛛确实会在之后休息更久。这就是睡眠补偿现象，是真睡眠的有力证据。

研究发现，这种跳蛛的夜晚有两种不同的睡眠状态。其中一种状态里，蜘蛛的身体放松，腿微微弯曲，一动不动。另一种状态则非常特别：它们眼睛内部的视网膜结构会快速移动，腿部还会出现间歇性的抽动，就像小狗睡觉时蹬腿一样。

这个状态在形态上和人类及哺乳动物的快速眼动睡眠惊人地相似。而快速眼动睡眠正是我们做梦最多的阶段。当然，蜘蛛会不会做梦，没人知道。但这个发现至少说明，快速眼动样的睡眠状态在动物界中可能远比我们想象的更普遍。

这为理解睡眠的演化提供了全新视角。如果一种神经系统结构和我们差异极大的生物也有类似的睡眠模式，那就说明睡眠的基本功能可能非常古老，甚至可能是所有具备神经系统的动物的共同特征。

缨孔蛛（上）正在捕食结网蜘蛛（下）（图片来源：Daniela C. Rößler）

课代表总结：连蜘蛛都知道，睡眠不足要补觉！

参考文献：

N. Geiger,M.Q. Capelle,P. Rosentreter,M.E. Herberstein,A. Bahl,M. De Agrò,B.A. Klein, & D.C. Rößler, Behavioral evidence for two-stage sleep in spiders, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (45) e2618030123, https://doi.org/10.1073/pnas.2618030123 (2026).

“减肥神药”管用，但用之前脑子一定要清醒

过去几年，GLP-1类药物在减肥领域的发展有目共睹。从最早的利拉糖肽、司美格鲁肽，到后来的替尔泊肽，再到近年来陆续获批的口服药物，GLP-1类药物可以说是横扫减肥届。

它确实能让人在不太饿的情况下瘦下来，效果远超传统药物。在这样一个节点上，《科学》（Science）杂志以封面文章的形式探讨了该类药物最近的发展，以及对未来的展望。总得来说，文章的观点认为，减肥只是起点，真正的难题在后面。

首先就是，瘦下来，真的就是体重减轻那么简单吗？其实并非如此。

GLP-1可以压制人的食欲，让人容易吃饱，从而达到减肥的目的。然而问题在于，很多人减掉的体重并不全是脂肪，也有一部分来自肌肉等瘦体重。

这意味着，未来药物的目标不该只是把体重数字往下压，而是要修复脂肪组织本身，让身体重新拥有代谢韧性。不仅要让你瘦，还要让代谢系统真正恢复工作，多消耗脂肪而避免减少肌肉。

研究已经在往前走。比如替尔泊肽减重时，流失体重里有相当比例是肌肉；新的联合疗法尝试把这部分损失拦下，例如增加抗阻训练等。

当然，除了肌肉流失问题，目前的GLP-1类药物还有明显的短板：恶心、呕吐等胃肠反应，停药反弹，极罕见的失明风险，以及很重要的一点：贵。

另外，一些观察性研究发现，在大脑里，GLP-1类药物可能还和部分大脑机能有关。至于到底是药直接作用于脑回路，还是代谢改善带来的间接好处，目前仍有争议。在成瘾领域，它开始被研究用于降低对酒精、尼古丁、可卡因的渴求。这是因为大脑的多巴胺奖赏系统既管吃，也管瘾。调低这套系统，可能同时减少暴食和物质依赖。

对我们普通人来说，文章有两点信息想向我们传达：首先，肥胖是慢性病，不是意志力失败，不要把肥胖看成是自己的错误。第二，药物不是魔法针。它有效，但需要医生评估、长期管理，不是打了就瘦，而是要配合蛋白质和运动。

GLP-1开启的时代，不是人人躺瘦的时代，而是一个重新理解代谢、大脑和慢性病关系的时代。药会越来越聪明，但我们也需要更理智的期待。

《科学》杂志封面：GLP-1药物与未来（图片来源：science.org）

课代表总结：减肥这个事情，情况还是太复杂了——大家想上科技之前还是听听医生怎么说哈。

参考文献：

Yevgeniya Nusinovich et al. ,Going Beyond GLP-1.Science394,608-609(2026).DOI:10.1126/science.aen0869

一场混乱材料的“野蛮生长”

人类学会使用的绝大多数材料，都有一个特点：均匀。盖房子用均匀的砖块，做超材料用重复晶胞，哪怕是最先进的3D打印点阵，内部也像一张被复制粘贴过无数次的单元格，差不多长，差不多粗，连接方式有规律。

但大自然不是这样的。蜻蜓翅膀的脉络，短的只有0.1毫米，长的能有50毫米；叶片的维管束、骨骼里的骨小梁、蜘蛛网里的丝线，都是长短不一、粗细交错的网络。正是这种乱，让它们又轻又韧，还能在受伤时防止裂缝一路撕下去。

看似杂乱的结构，未必意味着脆弱。恰恰相反，合理安排不同尺度的结构，反而可能让材料更加稳定，更不容易出现大范围的连锁失效。在最新一期《自然》（Nature）上，美国东北大学和麻省理工学院的团队把一种看似杂乱但却很稳定的材料生长，做成了可计算、可打印的设计框架。他们称它为富尺度超材料（scale-rich metamaterial）。

传统超材料先选一个单胞，再不断复制。新框架反过来：在一块方形的区域里，随机选一个点、随机选一个方向，长出第一根细杆；接着不断加新杆，每根新杆遇到老杆或边界就停住、融合。规则只有一条：越晚长出来的杆，越细、越短。

整个系统只由两个参数控制：第一根杆的初始粗细，以及粗细衰减的速度。就这么简单，却能生成一张内部同时存在微米级和厘米级结构的网。杆件的长度、粗细、连接数全都服从幂律分布，跨度达到好几个数量级，就像真实世界里的互联网、血管和社交网络。
研究者用光固化3D打印和双光子光刻，把这种结构从厘米尺度一直做到了亚微米尺度。

实验和模拟对比了传统方格、六角、Voronoi结构，尺度丰富超材料拿出了几组很亮眼的表现。

最亮眼的特点是，它的方向刚度可以人为调节。传统材料要么各向同性，要么只有固定方向硬。新结构可以改变两个参数，让弹性各向异性的可控范围达到约190倍，想让它横着硬还是竖着硬，都能设计。

然后就是撞不垮。普通点阵受压时，会突然出现一条压溃带，像多米诺骨牌一样连锁失效。尺度丰富网络里，长杆短杆各扛各的力，一根失稳，旁边还有更粗的杆兜住。压缩到25%应变时，变形依然分散，局域化程度比无序结构再低三成以上。

除此之外，它的抗冲击更温柔。落锤以约4米每秒砸下来，传统结构会出现尖锐的受力峰值；新结构把冲击摊平，峰值力更低，单位质量吸收的能量反而更高。这对头盔、护甲、精密仪器包装等材料的意义很大。

这篇论文给工程师留下一个很新的工具箱。以后我们可能不再问这块材料用什么晶胞，而是问：我要它怎样分散损伤、怎样引导波、怎样在轻量化同时保护里面的东西。然后让算法自己长出一张网。

材料内部的非均匀性给了它更好的性质（图片来源：nature.com）

课代表总结：人类一直在追求的完美、对称、均匀，也许从一开始就不是自然界的本质。

参考文献：

Both, C., Chen, A.YJ., Gao, TT. et al. Scale-rich network-based metamaterials. Nature 659, 345–356 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-11191-2

科学家发现DNA复制的“应急施工队”

DNA复制是细胞里的一件大事。解旋酶像开路机，把DNA拧开，聚合酶像铺路工，沿着模板补全新链。

大多数时候一切顺利，但问题在于DNA不是一条完整的线，在实际过程中，紫外线、化学物质、药物等会在DNA上留下损伤。铺路工撞上损伤就走不动了，工程就会暂停。

对于这一问题，《自然》（Nature）一篇论文给出了一个关键答案。科学家第一次固定证据，看清了人体里专门负责“重开”的前导链引物酶，名字叫做PRIMPOL。

团队用冷冻电镜拍到了高清结构：PRIMPOL 稳稳地坐在解旋酶开路机上负责瞭望。一旦看到前方的DNA有损伤，它就会“下车”往前走大概50步左右，然后重新互换解旋酶开始工作，从而跳过损伤部分，后面慢慢补，这样可以不耽误整个复制的进程。团队用冷冻电镜拍下了PRIMPOL与解旋酶结合时的高清结构。原来，当DNA复制遇到损伤、铺路工被迫停下时，前面的解旋酶还可以继续缓慢开路，同时PRIMPOL会与解旋酶配合，绕过受损的位置，在前方重新铺下一小段DNA，让原本停工的铺路工接着干活。

研究发现，重新开工的位置通常距离损伤处不到50个DNA“字母”。这样一来，虽然受损的地方暂时留下了一个缺口，但整条DNA的复制不用一直等着，缺口可以留到后面再处理。

过去的教科书上认为，DNA前导链基本连续合成，也就是说开工就不停。现在看，人体前导链其实有一套专属“重开”系统。

我们知道，癌细胞中的DNA有较多损伤。现在来看，癌细胞中的PRIMPOL 通路如果太活跃，就极有可能帮癌细胞绕开损伤，继续存活。

另一方面，化疗药物是通过引入DNA损伤来杀伤癌细胞的，但是正常细胞也会被一起损伤掉，如果正常细胞里的PRIMPOL太弱，它就有可能扛不住化疗的副作用而死掉。

这项研究最漂亮的地方，是把一个抽象问题变成了清晰画面：当 DNA 复制撞上障碍，解旋机没有干等，它自己带着一位补线师傅。坑不用立刻填，先在前方接一段新线，让公路继续通，把最难的后处理留到后面慢慢修。

从进化角度看，这个设计非常老牌且保守。很多真核生物都保留了这套结合接口，说明PRIMPOL不是人类特有，而是生命维持基因组完整的默认策略。

未来，围绕 PRIMPOL 和 CMG 的相互作用，科学家可以继续追问：它能不能成为抗癌靶点？

PRIMPOL介导的DNA复制叉重开机制（图片来源：参考文献）

课代表总结：那好啊，它挖坑我也挖坑！

参考文献：

Polo Rivera, C., Roske, J.J., Hands, E.L. et al. Human replisomes direct a dedicated leading-strand primase for fork restart. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-11204-0

做木乃伊还要用芦荟，这是要用来保湿吗？

研究人员在一具2700年前的木乃伊头骨中检测到了与芦荟相关的植物残留物，同时还鉴定出一种曾流行数百年的万能药剂——“正宗埃及木乃伊药”（Mumia vera aegyptiaca）。

几千年来，世界各地的木乃伊制作方式各不相同，即使在古埃及，不同的木乃伊的制作手法也是如此。古埃及人在数代人的实践中不断完善自己的工艺，而考古学家至今仍在梳理数千年的文物和文献，试图更好地理解这些处理流程。

早在数百年前，欧洲人就对木乃伊药物（统称为Mumia）有一种近乎玄学和痴迷的认识。现在来看，这很可能始于12世纪的一次翻译事故。波斯药剂师经常使用一种叫做mumiya的黑色沥青来处理伤口，而可能是因为中世纪的拉丁语译者没见过这种东西，mumiya逐渐与埃及木乃伊及其身上的黑色防腐材料联系起来，结果是木乃伊（mummy）也误打误撞变成了一种药材。

这最终催生了一个完整的贸易网络，核心是从药店进口并销售磨碎的木乃伊残骸，作为万能药出售。这种状况持续了几个世纪。

考古学家已经记录了许多来自各种矿物、动物和植物的木乃伊制作原料。这些原料包括多种针叶树焦油和树脂、油脂、蜂蜡和沥青，以及一些较稀有的区域性植物树脂，如达玛树脂和榄香脂。

马尔堡大学的团队分析了存放在多家机构的24件相关物品，其中包括一具公元前8世纪的埃及木乃伊头骨，以及一份存放在海德堡药学博物馆的木乃伊药剂。

研究人员在这两件物品中检测到了与芦荟属植物有关的化学成分，首次为古埃及人使用芦荟制作木乃伊提供了分子证据。研究成果近日发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上

研究合著者、马尔堡大学生物学家Raphael Reher补充道：“我们的目标不仅是分析古代药物和防腐材料的化学成分，还要更深入地理解它们的生产、使用、历史传承以及文化背景。”

有意思的是，古代文献中确实曾经提到用芦荟制作木乃伊，但过去一直缺少直接证据。一方面，古人所说的“芦荟”未必就是今天的芦荟属植物；另一方面，这些记载也可能只是后人的猜测。如今，研究人员终于从木乃伊材料中找到了相关化学成分，为这些古老记载提供了新的支持。不过，古埃及人究竟为什么要使用芦荟，目前还没有明确答案。

18世纪存放木乃伊粉药物的罐子（图片来源：PNAS）

课代表总结：这题我会，这和平安夜吃苹果，求职去卧佛寺拜佛是一个道理。

参考文献：

T. Berger,A. Naimi,K. Hardes,C. Sachße,R. Gericke,M. Marner,F. Mühlemeyer,T. Pommerening, & R. Reher, New molecular and historical evidence on ancient Egyptian embalming, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (45) e2624362123, https://doi.org/10.1073/pnas.2624362123 (2026).

作者简介

牧心，科普作者。