12月16日外媒科學網站摘要：與治療相比，預防和篩查讓更多人避免死於癌症

12月16日（星期一）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：

《自然》網站（www.nature.com）

研究發現皮膚擁有自己的免疫系統

本週《自然》（Nature）雜誌發表的兩篇研究報告指出，皮膚不僅是被動屏障，還能夠生成自身抗體以抵抗感染。這一發現爲開發可用於皮膚的無針疫苗提供了潛在方向。

免疫系統在抵禦有害病原體的同時，還需避免攻擊體內有益的微生物。此前研究表明，在無菌環境中長大的成年老鼠，其皮膚容易被表皮葡萄球菌（一種人類皮膚上常見的無害細菌）定植。這種長期定植會激發特定免疫細胞——T細胞的產生，從而增強局部免疫力。

在針對老鼠的實驗中，美國斯坦福大學的研究人員發現，表皮葡萄球菌還能激活B細胞，後者是生成抗體所需的關鍵免疫細胞。隨後，皮膚產生針對表皮葡萄球菌的抗體，這些抗體可持續至少200天，即使不接觸其他微生物也能形成。

即使淋巴結——激活免疫細胞的重要中樞——失效，皮膚仍能產生免疫反應。此外，表皮葡萄球菌的存在還能促使皮膚內形成專門的免疫結構，吸引T細胞和B細胞，從而進一步促進抗體的生成。

在第二項研究中，研究人員發現表皮葡萄球菌能夠引發一種類似傳統疫苗的抗體反應。通過修飾表皮葡萄球菌，使其在表面展示外源蛋白（例如破傷風毒素的一部分），研究人員成功在小鼠的血液和粘膜（如鼻腔內壁）中誘導免疫反應。當這些小鼠接觸致死劑量的毒素時，免疫反應有效地保護了它們。

美國哈佛醫學院的皮膚免疫學家指出，目前尚不清楚人類皮膚對錶皮葡萄球菌的免疫反應是否與老鼠一樣強烈。他提到，初步數據顯示，健康人羣中對錶皮葡萄球菌的抗體水平較高。然而，在這種方法用於人類之前，需先在非人類靈長類動物和人類身上證明其安全性和有效性。

《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）

1、一項研究揭示了遺傳密碼的起源

儘管生物多樣性令人歎爲觀止，但幾乎所有生命形式——從細菌到藍鯨——都共享相同的遺傳密碼。然而，這個密碼是如何以及何時形成的，一直是科學界爭論的焦點。

美國亞利桑那大學的研究人員提供了有力證據，表明教科書中關於通用遺傳密碼進化的內容需要重新審視。該研究最近發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

研究表明，早期生命偏好較小的氨基酸分子，而更大、更復雜的氨基酸是在後來逐漸添加的。此外，與金屬結合的氨基酸的加入時間遠比此前認爲的要早。研究還發現，今天的遺傳密碼可能是在其它早已滅絕的密碼之後才演化而來的。

研究人員指出，目前關於遺傳密碼進化的主流理解存在缺陷，因爲它依賴於可能具有誤導性的實驗室研究，而非實際的進化證據。

研究團隊採用了一種新方法，分析整個生命樹的氨基酸序列，追溯至“最後的普遍共同祖先”（LUCA），這一假設的生物種羣大約生活在40億年前，是所有現存生命的共同祖先。與以往基於全長蛋白質序列的研究不同，他們聚焦於較短的蛋白質結構域，從而更深入地探索了遺傳密碼的起源。

2、研究人員成功產生並控制新的量子態

由德國弗萊堡大學物理研究所領導的一個國際科學家團隊，成功地產生並直接控制了氦原子中的電子-光子混合量子態。相關研究成果發表在《自然》（Nature）雜誌上。

強光場能夠生成全新的量子態。電子只要被束縛在原子內，它們的能量值就只能固定在某些離散水平上，這主要取決於原子本身。然而，當原子暴露在非常強的激光光束中時，這些能級會發生改變，從而形成混合的電子-光子態。

這一現象通常發生在每平方釐米10至100萬億瓦的激光強度下。爲了產生和控制這些特殊量子態，激光脈衝需要在僅僅萬億分之一秒的時間內達到這樣的強度。

實驗中，科學家們利用費米自由電子激光器生成高強度的極紫外光，這種輻射的波長小於100納米，是操控氦原子中電子狀態所必需的。

3、新分子大幅提高從空氣中捕獲碳的能力

美國俄勒岡州立大學（Oregon State University）的研究人員成功合成了一種新分子，可快速從空氣中捕獲大量二氧化碳，爲減緩氣候變化提供了重要手段。

該研究聚焦於鈦過氧化物，建立在他們早期對釩過氧化物研究的基礎之上。這是美國政府推動創新直接空氣捕獲（DAC）技術的一部分，旨在開發新材料以減少燃燒化石燃料產生的二氧化碳排放。研究成果最近發表在《材料化學》（Chemistry of Materials）雜誌上。

目前，從空氣中過濾二氧化碳的技術仍處於初級階段，而減少二氧化碳進入大氣層的技術（如發電廠碳捕獲）更爲成熟。然而，科學家指出，如果地球想要避免氣候變化的最嚴重後果，兩種類型的碳捕獲都不可或缺。

直接捕獲二氧化碳的主要挑戰在於成本高和能源消耗大。此外，大氣中二氧化碳的濃度僅爲百萬分之四，這對碳捕獲材料的性能提出了嚴苛要求。

研究人員選擇研究鈦，因爲鈦不僅比釩便宜100倍，還更加豐富和環保，同時已在工業應用中表現出優異性能。由於鈦和釩在元素週期表上位置相鄰，研究團隊假設鈦的碳捕獲行爲可能與釩相似。

他們合成了幾種新的四氧鈦酸鹽結構，其中一個鈦原子與四個過氧化物基團相配，這些結構表現出了不同的二氧化碳去除能力。由於過氧化基團具有強氧化性，這些結構往往表現出很高的活性。

研究人員發現，最優的碳捕獲結構是四氧鈦酸鉀。它不僅能高效捕獲二氧化碳，還兼具過氧溶劑的特性。這意味着，除了與鈦形成過氧化物鍵外，其結構中還包含過氧化氫，這正是研究團隊認爲其活性如此之高的原因。

《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）

1、預防和篩查讓更多人免於癌症死亡

由美國國立衛生研究院（NIH）研究人員主導的一項研究發現，與治療方面的進步相比，癌症預防和篩查的進步在過去45年裡幫助更多人避免了死於五種主要癌症的風險。這項研究結果發表在最新一期的《美國醫學會腫瘤學》（JAMA Oncology）雜誌上。

研究分析了乳腺癌、宮頸癌、結腸直腸癌、肺癌和前列腺癌的死亡人數。這些癌症的死亡率因預防、篩查和治療的進步而顯著降低。選擇這五種癌症是因爲它們是導致癌症相關死亡的主要類型，並且已有相應的預防、早期篩查或治療策略。在最近的癌症診斷和死亡數據中，這五種癌症佔了將近一半的比例。

研究人員運用統計模型和癌症死亡率數據，評估了1975年至2020年間，預防、篩查和治療對減少這五種癌症死亡人數的相對貢獻。

數據顯示，從1975年到2020年，這五種癌症共避免了約594萬例死亡。其中，預防和篩查佔總干預效果的80%，即約475萬人。

研究人員指出，這些結論基於美國的總體人口數據，可能無法完全適用於特定人羣。此外，該研究未涉及干預措施的潛在副作用，如篩查導致的假陽性結果、過度診斷，也未衡量生活質量等因素的影響。

2、MIT開發先進聲學超材料，解鎖超聲波控制新潛力

聲學超材料是一種經過特殊設計的材料，具有獨特的結構，可以精確控制聲波或彈性波的傳播。雖然研究人員已經通過計算機模型和理論深入探索了這些材料，但實際製造的應用多侷限於大型結構和低頻波段。

麻省理工學院（MIT）聯合美國能源部的研究人員，近期開發出一種全新的設計框架，用於在微尺度聲學超材料中控制超聲波傳播。這項研究成果發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上。

研究團隊提出了一種基於微尺度球體精準定位的設計方法，以調節超聲波在3D微尺度超材料中的傳播。他們研究了將微小球形質量嵌入超材料晶格中如何影響超聲波的傳播速度，並實現了波引導或聚焦功能。

通過非破壞性、高通量激光超聲表徵技術，研究人員證明了微尺度材料中彈性波速度的可調性。團隊利用這一方法實現了微尺度材料中超聲波傳播的時空調節，並展示了一種聲學解複用器，可將一個聲學信號分離成多個輸出信號。這一發現爲超聲波成像和超聲信號傳輸的新型微型設備奠定了基礎。

此外，該研究拓展了微尺度聲學超材料的實驗能力，包括製造與表徵技術。這些進展不僅適用於醫學超聲，還可應用於機械計算等領域。研究團隊通過簡單的幾何變化調節動態特性，證明了這種調節可以用質量和剛度變化的函數來描述。更重要的是，這一框架具有廣泛的適用性，可擴展到其他製造技術，僅需單一組成材料和基本的3D幾何結構，就能實現高度可調的性能。（劉春）