摘要：马的运动天赋源于一次古老的基因突变。这种发生在KEAP1基因上的特殊变异，使得马匹体内的NRF2蛋白获得了超常活性。正常情况下，KEAP1就像安全阀，会在细胞能量过剩时关闭NRF2。但马匹的基因突变让这个安全阀失效，使NRF2持续处于激活状态，从而大幅提升细胞

本期导读

1. 马进化发生基因突变越跑越快；

2. 小鸟练习唱歌为何能永不懈怠；

3. 蝙蝠晚高峰声呐定位不会失败；

4. 癌细胞对这种脂肪酸独有青睐；

5. 新型脑部手术刀不必打开脑袋；

01

马儿为什么跑这么快？

科学家通过破译马科动物的独特基因密码，发现了它们为何能在耐力与速度上远超人类的奥秘。

马的运动天赋源于一次古老的基因突变。 这种发生在KEAP1基因上的特殊变异，使得马匹体内的NRF2蛋白获得了超常活性。正常情况下，KEAP1就像安全阀，会在细胞能量过剩时关闭NRF2。但马匹的基因突变让这个安全阀失效，使NRF2持续处于激活状态，从而大幅提升细胞产能效率。

这种基因突变带来了多重进化优势： 马匹肌肉占比显著高于人类，肌肉细胞中能量工厂线粒体的密度堪称动物界之最，最大摄氧量更是达到人类的两倍以上。

更令人惊叹的是，马科动物通过的特殊机制，成功规避了通常伴随此类突变的癌症风险——这种现象此前只在细菌病毒中出现过。

研究团队发现，马科动物的进化堪称生物工程奇迹。它们的祖先体型仅与现代犬类相当， 在危机四伏的草原环境中，自然选择压力迫使它们完成了基因层面的完美进化。 这种进化并非偶然，而是通过数十个基因突变的协同作用，在数百万年间逐步实现的精准调整。

这项研究同样具有 医学价值 。KEAP1-NRF2信号通路与人体的神经退行性疾病和衰老过程密切相关。通过解析马科动物的特殊机制，科学家有望开发出针对阿尔茨海默病等疾病的新型疗法。更引人注目的是，马匹处理基因突变的方式为人类攻克遗传病提供了新思路——比如如何避免错误基因指令导致蛋白质合成中断。

选择压力让马进化成现在的样子

（图片来源：Mustafa Yalcin）

02

小鸟每天练习上万次歌唱，为什么这么用功？

在杜克大学神经科学家Richard Mooney的办公室里，一群斑胸草雀正在上演科学界最励志的成长故事。

这些身长不过10厘米的小鸟，每天要完成近万次歌唱练习——这相当于人类连续弹奏钢琴30天不休息。

最近发表于《自然》的研究揭示，驱动它们疯狂内卷的， 竟是一套与人类高度相似的大脑激励机制。

雄性斑胸草雀从破壳起就聆听父亲的求偶歌唱，三个月内要通过反复模仿练就专属唱腔。研究团队为这些小学员打造了隔音单间，用机器学习分析每一声啼鸣的进步。负责该项目的John Pearson教授打了个比方：就像给每只小鸟安装了AI声乐教练，能实时给它们的KTV表现打分。

有趣的是，这些林间音乐家并不需要掌声或鲜花作为动力。通过新型荧光蛋白传感器，科学家首次捕捉到它们大脑基底神经节的化学变化。每当小鸟开嗓，多巴胺（大脑的快乐信使）便如潮汐般涌动。

研究的第一作者Jiaxuan Qi发现， 当小鸟超常发挥时，多巴胺浓度会飙得更高； 若是状态回落，信号则稍有减弱。这种内置的神经导航仪，让幼鸟在无人监督的隔音室里也能自我修正。

更妙的是， 另一种神经递质乙酰胆碱会与多巴胺打配合，在特定音准处给予额外奖励， 就像游戏里的连击加分机制。

研究团队做了个有趣实验：阻断多巴胺或乙酰胆碱传递后，小鸟虽然继续引吭高歌，却永远停留在KTV鬼哭狼嚎阶段。这说明内在动机系统就像声乐老师的隐形手掌，暗中指导着每次进步。

对于研究鸟类歌声四十载的Mooney来说，这个发现解开了长期困惑： 为什么幼鸟能在没有观众的情况下坚持魔鬼训练？原来它们的大脑自带了进步反馈系统。

这项研究的意义早已超越鸟类世界。从儿童牙牙学语到钢琴家锤炼技艺，人类掌握复杂技能的过程同样依赖基底神经节的多巴胺导航。更令人振奋的是，这套神经机制在脊椎动物中高度保守， 这解释了为什么小鼠走迷宫、海豚学声呐都展现出相似的学习模式。

下次当你听见窗外鸟鸣，不妨仔细聆听——那可能是某个枝头歌唱家的第9527次练习。从琴童的枯燥音阶到程序员的代码调试，生命进化出的这套内在激励系统，正默默推动着亿万次的重复与进步。

课代表总结： 为什么我在学习时不会分泌多巴胺啊？一学就困咋办……

03

蝙蝠上班晚高峰：事故率比城市交通还低

当代打工人大多是晚上下班，但蝙蝠却是晚上上班。

当数百万只蝙蝠从狭小洞口喷涌而出，其密集程度让空气都显得粘稠。但令人惊叹的是，这些自带声呐系统的飞行员，竟能实现零碰撞起降。 这个现象困扰科学家数十年——当所有蝙蝠同时开启回声定位，声波干扰本该让它们集体"失明"。 近日，来自特拉维夫大学和马克斯·普朗克动物行为研究所的团队在《美国科学院院刊》发表研究，揭开了这个百年谜题。

传统实验室研究曾发现，小群蝙蝠会微调声波频率避免干扰。但Yossi Yovel教授指出关键盲点：实验室可能永远无法还原真实洞穴出口的极端场景。为此，团队开发出蝙蝠版“黑匣子”——重量仅4克的微型追踪器，搭配超声麦克风阵列，完整记录每只蝙蝠的飞行轨迹与声学环境。

在以色列胡拉谷地，研究人员对鼠耳蝠展开两年追踪。 通过每秒定位数据与声学建模，科学家首次重构出蝙蝠视角的飞行实况。

数据分析揭示蝙蝠的双重飞行策略：出洞瞬间，94%的声波遭遇干扰，但蝙蝠在五秒内完成两项关键操作。首先快速脱离群体核心区，在保持编队结构的同时扩大间距。接着切换至高频短促的声波模式，如同驾驶员在拥堵路段切换近距雷达。这种声学微操既避免信息过载，又能精准锁定前方个体。

Mazar用人类场景生动解释：就像晚高峰司机只需紧盯前车尾灯，蝙蝠也选择性忽略冗余信息。虽然丢失大部分环境数据，但精准掌握最近障碍物的动态已足够安全飞行。研究还发现，蝙蝠群会自动形成动态分层结构，高频声波在群体外围逐渐衰减，形成天然的防撞缓冲区。

这项突破性发现颠覆了传统认知： 动物群体行为的精密程度远超预期。 Goldstein坦言，即便在数十万只蝙蝠同时出洞的极端场景中，亲眼目睹空中事故的概率堪比中彩票。团队正在将这套建模系统应用于海豚、候鸟等群体，或许未来某天，人类交通系统也能从蝙蝠的进化智慧中汲取灵感。

课代表总结： 看到视频里蝙蝠撞树上那刻，我不厚道地笑了……

参考文献：

Aya Goldshtein, Omer Mazar, Lee Harten, Eran Amichai, Reut Assa, Anat Levi, Yotam Orchan, Sivan Toledo, Ran Nathan, Yossi Yovel. Onboard recordings reveal how bats maneuver under severe acoustic interference. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (14) DOI: 10.1073/pnas.2407810122

04

癌细胞对脂肪种类有偏好

当我们在炸鸡和煎蛋的香气中大快朵颐时，一项来自Weill Cornell Medicine团队的研究却敲响了警钟。 广泛存在于大豆油、红花籽油及猪肉鸡蛋中的亚油酸，可能是三阴性乳腺癌的隐秘推手。 这项发表在《科学》杂志的研究首次揭开了这种常见膳食成分与癌症间的可能联系。

研究团队发现，亚油酸能与肿瘤细胞中的FABP5蛋白精准对接，如同钥匙打开锁具般激活mTORC1生长通路。这种特殊机制在三阴性乳腺癌中尤为显著，因为这类癌细胞天生携带大量FABP5蛋白。当给实验小鼠喂食高亚油酸饮食时，肿瘤生长速度明显加快，就像获得了特供燃料。

作为哺乳动物必需脂肪酸，亚油酸本应是我们身体的合作伙伴。但自1950年代起，伴随油炸食品和深加工食品的盛行，西方饮食中的亚油酸摄入量激增。

科学家注意到，这与某些癌症发病率上升存在时间重叠，但数十年来始终缺乏确凿证据。John Blenis教授团队的研究终于破解了这个谜题：问题不在于亚油酸本身，而在于特定癌细胞的"接收天线"。

三阴性乳腺癌堪称乳腺癌中的顽固分子，因其缺乏三种关键受体，常规靶向治疗往往束手无策。新研究指出，这类癌细胞高表达的FABP5蛋白，恰好能与亚油酸形成"代谢联盟"，进而激活加速癌症发展的mTORC1通路。更值得注意的是，在确诊患者的肿瘤组织和血液样本中，同样检测到升高的亚油酸和FABP5水平。

这项突破性发现带来双重启示： 对普通人群而言，控制煎炸食品和加工肉类的摄入可能降低风险；对患者来说，FABP5检测或将成为个性化营养干预的指南针。 研究第一作者Nikos Koundouros博士透露，该机制可能在前列腺癌等其他癌症中同样存在，甚至与肥胖、糖尿病等慢性病存在关联。

红花籽油、玉米油、动物油脂中含有较多的亚油酸

（图片来源：参考文献）

课代表总结： 亚油酸是一种人体必须脂肪酸，但也不可食用过量。

参考文献：

Nikos Koundouros, Michal J. Nagiec, Nayah Bullen, Evan K. Noch, Guillermo Burgos-Barragan, Zhongchi Li, Long He, Sungyun Cho, Bobak Parang, Dominique Leone, Eleni Andreopoulou, John Blenis. Direct sensing of dietary ω-6 linoleic acid through FABP5-mTORC1 signaling. Science, 2025; 387 (6739) DOI: 10.1126/science.adm9805

05

脑外科即将迎来机器人时代

当外科医生需要打开患者颅骨时，传统开颅手术留下的创口往往超过5厘米。多伦多大学工程团队最新研发的 微型手术机器人正在将这种创伤缩小到硬币大小 ，这项突破性技术或将彻底改变脑外科手术方式。

这个仅有3毫米直径的微型工具组，堪称医疗机器人领域的瑞士军刀。它能完成夹持、牵拉、切割等精细操作，而驱动这些精密动作的能量来源令人称奇—— 体外磁场控制 。就像操控磁力积木般，医生通过调节电磁线圈电流，就能让微型工具在颅腔内灵活舞动。

传统手术机器人依赖钢丝传动，这在胸腔手术中表现良好。但当面对仅有核桃大小的脑部空间时，钢丝的摩擦阻力就成了致命缺陷。新系统通过 磁致伸缩材料 实现动力传输，彻底摆脱了物理连接束缚。

在病理解剖实验室，研究团队用于验证工具性能的材料同样让人意想不到：豆腐模拟脑白质的柔软质地，新鲜草莓代表病变组织。测试数据显示，磁力手术刀切割创口宽度仅0.3-0.4毫米，比传统器械精确5倍以上。夹持器成功抓取目标的概率达到76%， 完全达到临床使用标准。

这项创新源于跨学科团队的奇思妙想。机械工程师与神经外科专家合作，将工业机器人原理移植到微观世界。通过磁编码技术，他们实现了工具运动轨迹的精准控制，这种突破性设计甚至让参与测试的外科医生都感到惊讶。

但通往手术室的道路依然漫长。 研究团队需要解决三大挑战： 缩小磁场生成系统的体积以适应手术室空间、确保设备与X光成像系统的兼容性、以及通过严格的医疗认证。项目负责人坦言，从实验室到临床应用可能需要数年时间。

虽然距离实际应用尚有距离，但这项突破已经为医疗机器人开辟了全新赛道。 当毫米级机器人穿梭在神经血管网络之间，人类对于生命禁区的探索将迈出历史性一步。或许不久的将来，"脑科手术无需开颅"将从科幻走进现实。

主创团队手里拿着的就是他们的免开颅手术刀

来源：东窗史谈一点号