研究揭示癌细胞内的“卧底”蛋白

PARP1 是人体细胞中一种负责监视染色体的蛋白质。当它感知到 DNA 中的断裂或损伤时，它会把一种被称为ADP的“悬赏告示”贴在“告示栏”上，以此来招募细胞中的“维修工”来对DNA进行修复。

除了PARP1之外，正常的人体细胞中还存在着其它的染色体监视者。但是在一些癌症细胞当中，其它的监视者都突变而失去功能，就只剩下PARP1在工作。

科学家们针对这一现象开发了一种治疗方案：抑制这类细胞中的PARP1，如此一来，癌细胞中就没有任何染色体监视者了，因此细胞染色体很快就会出问题，细胞就会死掉。

即便如此，科学家还是有所疑惑。

正常细胞突变为癌细胞的过程，就好比叛军攻入皇城抢班夺权。在这个过程中，许多基因“重臣”要么反抗失败被关闭，要么彻底“叛变投敌”，而PARP1却默默无闻地继续着自己之前的工作，仿佛细胞里发生的一切都与它无关。

近日，《自然·结构与分子生物学》上的一篇文章揭开了PARP1的秘密。原来，它是暗藏在癌细胞里的“卧底”！

来自美国匹兹堡大学的研究者发现，PARP1蛋白能够把 ADP这种“悬赏告示”贴在DNA末端的端粒结构上。

这是非常不寻常的动作。在这之前，人们一般认为ADP只能被贴在蛋白质上。这是人们首次发现DNA也能被贴上这种标签。

这一异常动作是在向细胞中的其它蛋白传递一个特殊信号。特定的蛋白质发现DNA端粒上被贴上标签之后，就会主动开始攻击DNA，使其完整性受到严重损害，并且会在几天内杀死细胞。

这就好比忍气吞声的“卧底”向城外的“潜伏义士”传递了一种特殊暗号，暗中联络他们一起“起义”，最终将叛贼一举斩杀。

另一方面，研究者还发现，有一种名为TARG1的蛋白质负责“撕掉”DNA端粒上的ADP标签。看来癌细胞已经发现了PARP1的卧底行动，并且有所防范了。

研究者表示，这项研究可以帮助我们开发针对 PARP1 的新治疗方法，或微调我们已有的疗法。还有很多东西需要探索。

PARP1可以显著改变DNA上的ADP标签数量（图源：参考文献）

课代表总结：感觉可以演一部谍战剧了……

参考文献

Wondisford, A.R., Lee, J., Lu, R. et al. Deregulated DNA ADP-ribosylation impairs telomere replication. Nat Struct Mol Biol (2024). https://doi.org/10.1038/s41594-024-01279-6

胚胎发育不对称源自二细胞阶段

每个人都是从一颗受精卵逐渐发育而来的。卵细胞受精后，会快速地进行一变二、二变四、四变八、八变十六的分裂。

这十六个细胞如果分离开的话，每一个都有发育成一个单独个体的潜力，这也是同卵双胞胎的起源。

因此，一直以来人们都认为，这十六个细胞应该是一模一样的，没有任何差别。

但近日发表在《细胞》杂志上的一项研究表明，人体细胞的不对称比想象中出现得要更早——不是十六细胞阶段，甚至也不是八细胞、四细胞阶段，而是二细胞阶段。

也就是说，受精卵刚进行第一次分裂，就已经失去了某种对称性，产生了两个看起来相似但其实大有不同的细胞。

这项研究表明，受精卵的第一次分裂会促使产生的细胞寻求不同的命运，为复杂的发育完全的胎儿铺平道路。

早在 2001 年，现任职于美国加州理工学院的Magdalena Zernicka-Goetz就在小鼠胚胎中发现了这一现象，但研究者们并不知道人类胚胎是否也有相同的性质。

于是，他们收集了来自捐赠者的54颗尚未发生分裂的受精卵。在这些受精卵进行第一次分裂，形成两个细胞之后，他们采用先进的荧光蛋白标记技术，标记其中的一颗细胞。

随后，将这些胚胎继续培养长大，并且追踪标记细胞和未标记细胞的后代的详细情况。

研究人员将胚胎培养四到五天，直到它们开始形成独特的结构。分析表明，这两颗细胞的分裂速度有明显不同，而分裂较快的那颗细胞将更加倾向于发育成胎儿体细胞。

另一颗分裂较慢的细胞则倾向于发育成卵黄囊。

考虑到一颗受精卵最终会发育成数以亿计的不同种类的细胞，发育过程中出现不对称现象是很正常的。但是人们没有预料到，这种不对称居然从分裂一开始就发生了。

目前还不清楚是什么原因导致了这种不对称。不过，科学家在小鼠中发现，精子进入卵子的位置会影响卵子的分裂方式，卵细胞中染色体的结构，也可能影响平衡。

很难预测这种早期的不对称性如何影响后来的人体，但这种影响可能非常持久。

受精卵分裂成的两个细胞发育的命运有很大差异（图源：参考文献）

课代表总结：量变引起质变，质变催生新一轮的量变！

参考文献

Junyent, S. et al. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.04.029 (2024).

更大规模的极光可能还在路上

上个周六，你的朋友圈是否也被极光刷屏了？

本次极光事件不寻常的地方在于，它出现的范围比平时大得多，甚至在美国的佛罗里达州也能看到，而佛罗里达州的纬度与长沙接近，跟“极”完全不沾边。

对于太空天气科学家来说，由猛烈的太阳风暴产生的极光，是人们期待已久又引人注目的证据，表明太阳正接近其 11 年活动周期的顶峰。

卫星运营商、电网管理者和其他维护关键技术基础设施的人员，却无心欣赏这一美景。太阳风暴对人类电力设施产生无法想象的冲击，幸而有技术人员的坚守与机变，大多数主要系统都经受住了这次冲击。

我国天宫空间站的三名宇航员也安然度过了此次太阳风暴的袭击。

这是一个好消息，因为科学家预测，今年晚些时候将有更加凶险的风暴要来。

从2019年开始，天文学家就观测到了一群不寻常的太阳黑子，把它们命名为活动区3664。这一群黑子的宽度有17个地球那么大。

美国国家海洋和大气管理局表示，这组太阳黑子是目前太阳上最大、最复杂的太阳黑子区域。

从 5 月 8 日左右开始，活动区 3664 多次发生日冕物质抛射，以高达每秒 1,800 公里的速度向地球方向飞驰，夹杂着带电粒子和多种太阳碎片，淹没了地球。

带电粒子与地球磁场相互作用，激发大气分子中的电子，进而产生多种颜色的光芒，这就是极光。

通常来说，地球两极的磁场最强，所以极光一般也只发生在南北极。

但此次的极光范围远超极地范围，远在南方的墨西哥也能看到，足以显示出本次太阳风暴的不寻常的强度。

由于观测到的太阳黑子数量较多，科学家预计目前的太阳周期将在今年某个时候达到顶峰。而经过计算表明，最大的太阳风暴将发生在峰值后数月至数年。

此外，随着太阳周期的进行，太阳黑子往往会出现在更靠近太阳赤道的位置，这增加了日冕物质抛射直接飞向地球而不是进入太空的可能性。

5月10日，英国惠特利湾的极光吸引人群拍摄 （图源：nature.com）

课代表总结：小黑子，露出极……光了吧？（误）

参考文献

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-01432-7

研究称人工智能已经学会了欺骗人类

阿西莫夫在《我是机器人》中提出了“机器人三定律”，第一条就是：“机器人不能伤害人类。”

但不幸的是，目前许多人工智能 (AI) 系统已经学会了如何欺骗人类，甚至是经过训练变得乐于助人且诚实的系统。

近日发表在《模式》杂志上的一篇文章中，研究人员描述了人工智能系统欺骗的风险，并呼吁各国政府制定强有力的法规来尽快解决这一问题。

美国麻省理工学院的博士后研究员 Peter S. Park 表示，人工智能开发人员没有意识到，究竟是什么原因导致了人工智能的不良行为。

作者推测，人工智能欺骗的出现，是因为人们训练人工智能时会给它设定目标，而对于人工智能来说，基于欺骗的策略被证明是提升任务表现的最佳方式。

简单来说，人工智能也渐渐发现，与其努力工作完成任务，还不如“躺”到最后造点数据糊弄一下人类。

学会欺骗之后，人工智能系统就一发不可收拾，在操纵人类的路上渐行渐远。

Meta公司研发的人工智能系统CICERO是一个会玩外交模拟游戏的系统，在训练初期就以“不背刺盟友”作为研发信条。

但是该模型正式上线之后，就在3天之内学会了出卖盟友获利。

作者还指出，也有其它的人工智能系统学会了在德州扑克中“虚张声势”的技巧，明明手里没有好牌却故意下重注，以吓退对手。

也有人工智能在玩即时战略游戏《星际争霸 II》时，学会了声东击西，派出小股部队佯攻对手，大部队却偷袭对手主基地。

虽然人工智能系统在游戏中作弊看似无害，但它可能会带来“欺骗性人工智能能力的突破”，从而在未来演变成更高级的人工智能欺骗形式。

研究人员发现，一些人工智能系统甚至学会了在安全性测试中作弊，通过“装死”表现得“无害”。通过系统地欺骗人类开发人员和监管机构对其进行的安全测试，欺骗性的人工智能可能会导致我们人类产生错误的安全感。

研究者警告说，欺骗性人工智能如果能够完善这种令人不安的技能，人类可能会失去对它们的控制。

ChatGPT伪装成盲人来骗取人类的验证码服务 （图源：参考文献）

课代表总结：只有朋友才会背叛你，敌人永远不会！

参考文献

Peter S. Park, Simon Goldstein, Aidan O’Gara, Michael Chen, Dan Hendrycks. AI deception: A survey of examples, risks, and potential solutions. Patterns, 2024; 5 (5): 100988 DOI: 10.1016/j.patter.2024.100988

揭秘云南腾冲热泉古菌基因组

古菌可不是古老的细菌，而是一群与细菌有明显区别的单细胞原核生物。之所以称为“古”，是因为它们可能是最早出现在地球上的一类生命。

也正是因为如此，古菌似乎并不喜欢现在地球上“舒适”的生态环境，而是更加喜欢极热、极碱、极酸、高盐的极端环境，毕竟它们刚诞生的时候，地球就是这么的极端。

由于古菌喜欢生活在极端环境里，所以很难培养，这对古菌研究造成了很大困难。因此，这些古菌的多样性、功能和地质影响尚不清楚。

这就要求科学家们走访古菌的各个“老家”，去他们的栖息地进行上门走访，才能一睹它们的秘密。

中国科学技术大学的花正双教授与合作者一起，研究了 2016 年至 2021 年收集的来自我国云南腾冲 48 个地热泉的 152 个泉水样本，通过分析泉水中的全部基因组，来探索泉水中古细菌的基因组多样性。

那么，研究这些早期版本的生命，对于今天的生物界来说有什么现实意义呢？

原来，作为生命之树中最不为人所知的领域，古细菌是微生物学和生物地球化学研究的主要前沿。

地球上的生物要想生存，都要依赖一定量的物质。试想，如果每个生物死后，体内的化学物质不能得到循环利用，那么新的生物就没有物质可用了，生命也就结束了。

古细菌就在物质循环过程中起了非常隐蔽却非常重要的作用。它们能把生物体内的硫、氮、碳等元素重新释放回地球环境中，从而让新的生命有物质可用。这种循环被科学家称为“生物地球化学循环”。

而在本次对热泉古菌的研究中，研究者发现了许多具有特殊功能的古菌。

例如一类被称为Thermoproteales的生物拥有参与二羧酸-羟基丁酸（DC/4-HB）循环的一整套基因，它们能够以各种意想不到的方式来操控碳原子，可能是热泉碳循环中的关键角色。

相关研究近日发表在《自然·通讯》杂志上。该研究扩大了古菌基因库的全球储备，并阐明了它们在陆地地热生态系统中的潜在生态作用和互作关系。

研究揭示不同pH热泉中古菌代谢方式完全不同 （图源：参考文献）

课代表总结：据说白蚁能吃木头也是靠古菌！

参考文献

Qi, YL., Chen, YT., Xie, YG. et al. Analysis of nearly 3000 archaeal genomes from terrestrial geothermal springs sheds light on interconnected biogeochemical processes. Nat Commun 15, 4066 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-48498-5