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      小時候愛鬧騰,長大越長壽 | 科技周覽

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      整理 | 周舒義、平生

      目錄

      • 老了記性變差?元兇可能藏在腸道里
      • 小時候愛鬧騰,長大越長壽
      • 科學(xué)家首次恢復(fù)冷凍小鼠大腦的神經(jīng)活動
      • 這種動物只有雌性,卻繁衍了十萬年
      • 搞笑諾獎將出走美國
      • AI越來越智能,人卻越來越“人機(jī)”

      老了記性變差?元兇可能藏在腸道里

      一項3月11日發(fā)表于《自然》的研究顯示,一種隨年齡增長而大量繁殖的腸道細(xì)菌,在小鼠認(rèn)知功能衰退中扮演了關(guān)鍵角色。隨著小鼠年齡的增長,這種細(xì)菌會擾亂腸道與大腦之間的通訊,從而導(dǎo)致認(rèn)知衰退。研究目前仍停留在小鼠階段,但科學(xué)家認(rèn)為,這一腸-腦通路在人體中也可能存在,未來或許可以通過相關(guān)治療來逆轉(zhuǎn)與衰老相關(guān)的認(rèn)知下降。

      為了探究腸道微生物與衰老之間的關(guān)系,研究人員設(shè)計了一個巧妙的實驗:將2月齡的“年輕”小鼠與18月齡的“年老”小鼠放在同一籠中共同飼養(yǎng)——這大致相當(dāng)于讓一個十幾歲的青少年與一個年近六旬的老人同住。

      僅僅一個月后,令人驚訝的變化發(fā)生了。原本認(rèn)知正常的年輕小鼠,在迷宮測試和物體識別記憶測試中的表現(xiàn)急劇下降,幾乎與老年小鼠無異。在物體識別實驗中,正常小鼠通常能記住之前見過的物體,因此會花更多時間探索新物體;與老年小鼠同籠生活后的年輕小鼠卻對新舊物體一視同仁,表明它們的短期記憶已經(jīng)嚴(yán)重受損。

      “它們的認(rèn)知缺陷非常嚴(yán)重,基本上和老年小鼠沒什么區(qū)別,“該研究的共同作者、賓夕法尼亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家蒂莫西·考克斯(Timothy Cox)說,"這簡直令人難以置信。”

      進(jìn)一步分析表明,同籠生活使年輕小鼠的腸道微生物組變得與老年小鼠高度相似——由于小鼠有互食糞便的習(xí)性,腸道微生物很容易在個體間傳播。研究團(tuán)隊隨后對多種細(xì)菌逐一排查,最終鎖定了一種名為“古氏副擬桿菌”(Parabacteroides goldsteinii)的細(xì)菌。當(dāng)研究人員將這種細(xì)菌移植到年輕小鼠體內(nèi)時,小鼠的物體識別記憶能力顯著下降。反過來,給老年小鼠使用抗生素清除腸道細(xì)菌,或使用專門殺滅古氏副擬桿菌的噬菌體療法,則能將老年小鼠的認(rèn)知表現(xiàn)恢復(fù)到與年輕健康小鼠相當(dāng)?shù)乃健?/p>

      研究團(tuán)隊進(jìn)一步揭示了背后的分子機(jī)制。古氏副擬桿菌會大量產(chǎn)生中鏈脂肪酸(例如 3-羥基辛酸),這類分子通過免疫受體GPR84激活巨噬細(xì)胞(一種免疫細(xì)胞)。被激活的巨噬細(xì)胞釋放炎癥因子,炎癥環(huán)境會損害一類特殊的迷走神經(jīng)感覺神經(jīng)元。迷走神經(jīng)是連接大腦與腸道等內(nèi)臟器官的關(guān)鍵通路,其信號受阻意味著腸腦之間的通訊被有效“切斷”。形成“內(nèi)感受功能障礙”。

      “這種細(xì)菌的衍生后果,就是阻斷了腸道與大腦之間的通訊,從而導(dǎo)致認(rèn)知功能下降,”斯坦福大學(xué)免疫學(xué)家、共同作者馬阿揚(yáng)·利維(Maayan Levy)解釋道。

      該研究的另一位共同作者、斯坦福大學(xué)免疫學(xué)家克里斯托夫·塔伊斯(Christoph Thaiss)則將這一現(xiàn)象與衰老的其他表現(xiàn)進(jìn)行了類比:“人老了需要眼鏡和助聽器,因為對外部世界的感知在下降。這項研究表明,衰老同樣可能導(dǎo)致我們對內(nèi)部信號的感知能力下降。”

      英國東英吉利大學(xué)生物化學(xué)家大衛(wèi)·沃佐爾(David Vauzour)指出,雖然這項研究是在小鼠中完成的,但研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的腸腦回路“很可能在人類中也存在”。如果確實如此,這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解人類隨年齡增長出現(xiàn)的記憶力和學(xué)習(xí)能力下降提供了新的機(jī)制解釋,更為通過靶向腸道的療法逆轉(zhuǎn)這種衰退帶來希望。

      相關(guān)論文:https://doi.org/10.1038%2Fs41586-026-10191-6

      小時候愛鬧騰,長大越長壽

      別誤會,題目說的是魚,不是人。一項發(fā)表在《科學(xué)》(Science)上的最新研究表明,鳉魚年輕時的睡眠模式和活動水平可以預(yù)測其壽命長短,那些年輕時更活躍、白天不愛打盹的鳉魚往往壽命更長。研究結(jié)論只表明相關(guān),不能證明因果關(guān)系。



      白天打盹的幼年鳉魚壽命相對較短。圖片來源:Andrew Brodhead/斯坦福大學(xué)

      弗氏假鰓鳉(Nothobranchius furzeri)體型與孔雀魚相仿,中位壽命僅為4至8個月,是研究衰老問題的理想模型。斯坦福大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家卡爾·戴塞羅斯(Karl Deisseroth)及其團(tuán)隊利用全天候攝像系統(tǒng)追蹤了81條鳉魚的一生,并借助機(jī)器學(xué)習(xí)模型分析了魚類的運(yùn)動、速度和休息等多種行為特征。

      研究發(fā)現(xiàn),在鳉魚約100日齡(相當(dāng)于人類的中年前期),那些最終壽命較長的個體平均而言更加活躍、更具活力、游動速度也更快。壽命超過200天的長壽魚傾向于在夜間集中睡眠,而壽命較短的魚則經(jīng)常在白天打盹。換言之,“白天愛打瞌睡”的年輕魚往往活不長。

      這種活動水平與睡眠模式之間的差異非常顯著,研究人員據(jù)此構(gòu)建了可以預(yù)測年輕個體壽命的“行為時鐘”。此外,研究還揭示了一個有趣的現(xiàn)象:鳉魚的行為變化(例如夜間睡眠突然減少)并非漸進(jìn)式的,而是在特定年齡段出現(xiàn)突然的轉(zhuǎn)變。

      在分子層面,研究團(tuán)隊還對魚體內(nèi)8個器官進(jìn)行了分子變化追蹤,發(fā)現(xiàn)肝臟在長壽魚與短壽魚之間表現(xiàn)出最大的分子差異。短壽魚肝臟中與蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞維護(hù)相關(guān)的基因活性更高,這一發(fā)現(xiàn)與其他物種的衰老研究結(jié)果相吻合。

      智利阿道夫·伊巴涅斯大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家阿古斯丁·伊巴涅斯(Agustín Ibá?ez)評論稱,這項研究表明,即使是成年早期的行為也能預(yù)測未來的壽命,這項研究也暗示,或許可以在疾病跡象出現(xiàn)之前很久就預(yù)測衰老的進(jìn)程,“這開啟了多個令人興奮的可能性”。

      戴塞羅斯指出,雖然本研究尚未探究活動、睡眠與壽命之間的因果關(guān)系,但研究結(jié)果暗示,某些特定的生命階段或許是引入行為干預(yù)的關(guān)鍵窗口。接下來,他計劃深入研究衰老過程中大腦與行為之間的關(guān)聯(lián)。“這是一個迷人的基礎(chǔ)科學(xué)問題,”他說。

      相關(guān)論文:https://doi.org/10.1126%2Fscience.aea9795

      科學(xué)家首次恢復(fù)冷凍小鼠大腦的神經(jīng)活動

      在科幻電影中,人體被深度冷凍后在數(shù)十年甚至數(shù)百年后蘇醒、記憶與身體功能完好如初的橋段令人印象深刻。如今,德國一支科研團(tuán)隊在小鼠大腦上取得的突破性成果,讓這一場景離現(xiàn)實更近了一步……當(dāng)然,只是萬里長征第一步。

      德國埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)神經(jīng)學(xué)家亞歷山大·格爾曼(Alexander German)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊,開發(fā)了一種低溫保存和解凍小鼠大腦的方法,并在解凍后成功檢測到部分腦功能的恢復(fù)。該研究于3月3日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

      大腦在冷凍后難以恢復(fù)功能的主要原因在于冰晶。冷凍形成的冰晶會刺穿、破壞腦組織精密的納米結(jié)構(gòu),從而破壞細(xì)胞功能。格爾曼指出,除冰晶損傷外,滲透壓應(yīng)激和冷凍保護(hù)劑的毒性也是需要考慮的因素。

      為避免冰晶損害,研究團(tuán)隊采用了一種名為“玻璃化”(vitrification)的低溫保存技術(shù)。該技術(shù)使用一種特殊的冷凍保護(hù)液(溶液主要含二甲基亞砜、乙二醇等),通過極快的冷卻速度,使液體中的分子在尚未形成有序冰晶之前,就被“鎖定”在玻璃化的非晶體狀態(tài),從而最大程度保持組織的微觀結(jié)構(gòu)完整性。

      研究團(tuán)隊首先在350微米厚的小鼠腦切片上進(jìn)行了實驗。這些切片包含海馬體——大腦中負(fù)責(zé)記憶和空間導(dǎo)航的核心區(qū)域。腦切片經(jīng)低溫保護(hù)劑預(yù)處理后,用液氮快速冷卻至-196℃,隨后在-150℃環(huán)境下以玻璃態(tài)保存10分鐘至7天不等。

      腦切片在溫溶液中解凍后的分析結(jié)果令人振奮:顯微鏡觀察顯示,神經(jīng)元和突觸膜結(jié)構(gòu)完好;線粒體活性檢測未發(fā)現(xiàn)代謝損傷;電生理記錄表明,雖然與對照組細(xì)胞相比存在一定偏差,但神經(jīng)元對電刺激的反應(yīng)接近正常水平。更關(guān)鍵的是,海馬體的神經(jīng)通路仍然表現(xiàn)出“長時程增強(qiáng)”(long-term potentiation)——這正是學(xué)習(xí)與記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。

      研究團(tuán)隊進(jìn)一步將該方法擴(kuò)展到完整的小鼠大腦,在-140℃的玻璃態(tài)下保存長達(dá)8天。解凍后對腦切片進(jìn)行的電生理記錄證實,包括與記憶相關(guān)的海馬體通路在內(nèi)的神經(jīng)通路依然存活,且仍具備長時程增強(qiáng)能力。不過,由于記錄只能在腦切片上完成,研究人員尚無法判斷動物的記憶是否在低溫保存過程中得以留存。

      格爾曼團(tuán)隊目前已著手將該方法從小鼠拓展至人腦組織。“我們已經(jīng)獲得了初步數(shù)據(jù),證明人腦皮層組織在經(jīng)過該處理后仍具有活性,”他透露。團(tuán)隊還在探索將玻璃化技術(shù)應(yīng)用于整器官低溫保存的可能性,尤其是心臟。

      當(dāng)然,這并不意味著人體冷凍保存即將實現(xiàn)。研究團(tuán)隊指出了諸多局限:目前觀察期僅限解凍后數(shù)小時(大腦切片本身存活時間有限);冷凍-復(fù)蘇技術(shù)難以直接應(yīng)用于大尺寸器官;該研究中使用的是健康組織,尚未考慮臨床死亡前后的病理變化等。

      相關(guān)論文:https://doi.org/10.1073%2Fpnas.2516848123

      這種動物只有雌性,卻繁衍了十萬年

      在進(jìn)化生物學(xué)中,無性繁殖的脊椎動物一直被認(rèn)為注定走向滅亡。然而,一種全由雌性組成的小型淡水魚——亞馬遜花鳉(Poecilia formosa),卻以一種巧妙的基因修復(fù)機(jī)制打破了這一命運(yùn)。3月11日發(fā)表于《自然》(Nature)的一項研究揭示了它們延續(xù)至今的秘密。

      大約十萬年前,在如今墨西哥坦皮科附近的淡水水域,一條雌性大西洋花鳉(Poecilia mexicana)與一條雄性帆鰭花鳉(Poecilia latipinna)發(fā)生了跨物種交配。它們的后代本應(yīng)像騾子一樣不育,但出人意料的是,雜交后代竟然成功繁殖出了一群女兒——這個以希臘神話中亞馬遜女戰(zhàn)士命名的物種就此誕生。



      亞馬遜花鳉 | Manfred Schartl

      亞馬遜花鳉的繁殖方式十分特殊。它在產(chǎn)生卵子時跳過了減數(shù)分裂中的重組步驟,因此卵子的遺傳物質(zhì)與母體完全一致。盡管仍需與近緣物種的雄性交配,借助精子才能啟動胚胎發(fā)育,但精子的遺傳物質(zhì)通常會被丟棄,不會整合進(jìn)后代的基因組中。這意味著每一條后代魚都是母親的遺傳克隆體。

      進(jìn)化生物學(xué)家普遍認(rèn)為,無性繁殖物種缺乏減數(shù)分裂重組這一關(guān)鍵遺傳機(jī)制,基因組將不可避免地積累有害突變,最終走向滅絕——這就是著名的“穆勒棘輪”(Muller's ratchet)假說。然而,亞馬遜花鳉已經(jīng)存活了約十萬年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了理論預(yù)期,這一現(xiàn)象長期困擾著研究者。

      研究者對亞馬遜花鳉及其兩個有性繁殖的親本物種進(jìn)行了全基因組測序和比較基因組分析。研究結(jié)果呈現(xiàn)出一對看似矛盾的現(xiàn)象。一方面,亞馬遜花鳉的基因組確實比有性繁殖的親本物種積累了更多的突變,這與“梅塞爾森效應(yīng)”(Meselson effect)的預(yù)測一致——由于缺乏重組,無性繁殖物種的基因組(特別是成對的等位基因之間)會更快地積累差異、走向分化。但另一方面,研究團(tuán)隊并未在亞馬遜花鳉的基因組中發(fā)現(xiàn)有害突變顯著增多的證據(jù),這與穆勒棘輪的預(yù)測恰恰相反。

      突變確實在加速積累,但有害突變卻沒有大量堆積——這意味著一定存在某種分子機(jī)制,能夠在有害突變出現(xiàn)后將其消除。

      研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn),這一關(guān)鍵機(jī)制正是基因轉(zhuǎn)換(gene conversion)。基因轉(zhuǎn)換是一種“備份覆蓋”式的DNA修復(fù)機(jī)制:當(dāng)染色體發(fā)生雙鏈斷裂時,細(xì)胞會以同源染色體上的對應(yīng)片段為模板,將DNA序列從一條染色體復(fù)制到另一條上。這一過程的結(jié)果是,原本在一對染色體上不同的兩個等位基因變得完全相同,即從雜合狀態(tài)變?yōu)榧兒蠣顟B(tài)。

      研究人員發(fā)現(xiàn),基因轉(zhuǎn)換在亞馬遜花鳉的基因組中是一種普遍現(xiàn)象。在有性繁殖的親本物種中呈雜合狀態(tài)的數(shù)千個等位基因?qū)Γ趤嗰R遜花鳉的基因組中已變?yōu)榧兒蠣顟B(tài),清晰地表明DNA片段已從一條染色體被“粘貼”到了同源染色體的對應(yīng)位置。

      格拉斯哥大學(xué)的寄生蟲學(xué)家安妮特·麥克勞德(Annette MacLeod)表示,這種策略遠(yuǎn)不如有性重組有效,但確實為亞馬遜花鳉爭取了更多物種延續(xù)的時間。“我們一直以為,無性繁殖在進(jìn)化上就是一條死胡同,但事實證明未必如此。”

      相關(guān)論文:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10180-9

      搞笑諾獎將出走美國

      據(jù)Science新聞網(wǎng)站報道,搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)創(chuàng)始人馬克·亞伯拉罕斯(Marc Abrahams)3月10日正式宣布,今年的頒獎典禮將在瑞士蘇黎世舉行,短期內(nèi)沒有移回美國的計劃。這標(biāo)志著這一擁有35年歷史的科學(xué)幽默盛事首次離開美國本土。

      搞笑諾貝爾獎旨在表彰那些"先讓人發(fā)笑、再引人深思"的科學(xué)研究,自創(chuàng)辦以來一直是全球科學(xué)界最受歡迎的非正式活動之一。

      據(jù)亞伯拉罕斯介紹,搬遷的想法由來已久。長期以來,搞笑諾貝爾獎面臨資金緊張的困境。在美國期間,幾乎所有經(jīng)費(fèi)都依賴門票收入,麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)和波士頓大學(xué)僅提供場地支持。與此同時,活動策劃團(tuán)隊的老齡化也讓他一直在思考變革的可能性。但真正的催化劑來自美國不斷變化的政策環(huán)境。亞伯拉罕斯坦言,去年這一構(gòu)想“變成了更加具體和現(xiàn)實的計劃,因為美國的局勢開始變得瘋狂”。

      問題在2025年的頒獎典禮上已經(jīng)初現(xiàn)端倪。去年10支獲獎團(tuán)隊中,有4個團(tuán)隊的成員拒絕前往美國領(lǐng)獎,原因包括戰(zhàn)爭、簽證限制以及對移民和邊境政策的擔(dān)憂。2025年搞笑諾貝爾獎得主、意大利熱帶生態(tài)學(xué)家盧卡·路易塞利(Luca Luiselli)就是其中之一。他因證明非洲彩虹蜥蜴偏愛四種奶酪口味的披薩而獲獎,但由于擔(dān)心自己在社交媒體上批評特朗普的言論會導(dǎo)致在美國邊境被扣留,他選擇了缺席。亞伯拉罕斯在新聞稿中寫道,搞笑諾貝爾獎“實在無法昧著良心”要求國際獲獎?wù)呋蛴浾咔巴绹?/p>

      蘇黎世方面則展現(xiàn)了極大的熱情。在2025年典禮結(jié)束后不久,亞伯拉罕斯便聯(lián)系了此前有過合作意向的瑞士大學(xué)。包含蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zürich)在內(nèi)的ETH體系以及蘇黎世大學(xué)不僅愿意提供場地,還承諾給予資金支持,這對長期“囊中羞澀”的搞笑諾貝爾獎而言無疑是一大利好。瑞士的場地容量與美國相當(dāng),約可容納1000名觀眾。亞伯拉罕斯還透露,他希望未來每隔一年在不同的歐洲城市舉辦典禮。

      遷至歐洲還帶來了地理上的便利。盡管歐洲也存在一定的簽證限制,但對于來自東半球的獲獎?wù)邅碚f,蘇黎世顯然比波士頓更容易抵達(dá)。對于美國的忠實粉絲,亞伯拉罕斯表示已有不少人開始籌備前往蘇黎世的行程。波士頓大學(xué)也將在頒獎典禮后數(shù)周舉辦一場配套活動,屆時將邀請新老獲獎?wù)吆椭Z貝爾獎得主出席,并延續(xù)經(jīng)典的扔紙飛機(jī)傳統(tǒng)。

      談及未來,亞伯拉罕斯表示他相信搞笑諾獎終有一天會重返美國,“但以目前的形勢來看,我懷疑它在未來幾年內(nèi)不會回到美國。”

      AI越來越智能,人卻越來越“人機(jī)”

      人工智能正在讓人們的說話、寫作和思考方式變得“標(biāo)準(zhǔn)化”。一篇3月12日發(fā)表在Trends in Cognitive Sciences上的觀點(diǎn)論文中指出,如果這種同質(zhì)化繼續(xù)不受控制地發(fā)展,有可能削弱人類社會的智慧和適應(yīng)能力。專家認(rèn)為,人工智能開發(fā)者應(yīng)該將更多真實世界的多樣性納入大型語言模型(LLM)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,這有助于保護(hù)人類認(rèn)知多樣性。

      “每個人的寫作方式、推理過程和世界觀本就存在差異。”該論文的第一作者、美國南加州大學(xué)計算機(jī)科學(xué)家Zhivar Sourati表示,“當(dāng)這些差異通過相同的LLM來處理時,人們獨(dú)特的語言風(fēng)格、視角和推理策略就會被同質(zhì)化,從而在不同用戶之間產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)化的表達(dá)和思維。”

      研究人員表示,在群體和社會中,認(rèn)知多樣性能夠增強(qiáng)創(chuàng)造力和解決問題的能力。然而,隨著數(shù)十億人越來越多地使用同樣的少數(shù)幾款人工智能聊天機(jī)器人來完成各種任務(wù),認(rèn)知多樣性正在全球范圍內(nèi)縮減。例如,當(dāng)人們使用人工智能來潤色文章時,最終的作品會失去個人風(fēng)格上的獨(dú)特性,人們對自己創(chuàng)作成果的創(chuàng)意所有權(quán)和擁有感也會降低。

      “令人擔(dān)憂的不僅僅是LLM塑造了人們的寫作或說話方式,而是它們正在悄然重新定義什么才算是可信的言論、正確的觀點(diǎn),甚至是好的推理。”Sourati說。

      研究人員引用了多項研究,這些研究表明,LLM輸出的多樣性低于人們撰寫的文本。“由于LLM被訓(xùn)練來捕捉和重現(xiàn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計規(guī)律,而這些數(shù)據(jù)往往過度代表主流語言和意識形態(tài),因此它們的輸出常常反映出人類經(jīng)驗中狹隘而有偏見的部分。”Sourati說。

      研究人員指出,盡管研究表明個體在使用LLM時往往能產(chǎn)生更多、更詳細(xì)的想法,但當(dāng)群體使用LLM時,產(chǎn)生的想法比以往更少、創(chuàng)意性也更低。

      “即使人們不是LLM的直接用戶,LLM仍會以間接方式影響他們。”Sourati說,“如果我周圍的很多人都以某種特定的方式思考和說話,而我的做法不同,我會感到壓力,然后去與他們保持一致,因為這看起來是一種更可信或更可被社會接受的表達(dá)方式。”

      除了語言之外,研究表明,在與帶有偏見的LLM互動后,人們的觀點(diǎn)會變得與該LLM更加相似。LLM還偏愛線性推理模式,例如思維鏈推理,這種模式要求模型展示逐步推理的過程。研究人員表示,這減少了直覺式或抽象推理風(fēng)格的使用,而這些有時比線性推理更高效。他們還指出,LLM可以改變?nèi)藗兊念A(yù)期,從而微妙地改變一個人工作的方向。

      “用戶往往不是主動引導(dǎo)生成內(nèi)容,而是順從模型的建議,選擇那些看起來‘足夠好’的選項,這逐漸將主動權(quán)從用戶轉(zhuǎn)移到了模型身上。”Sourati說。

      研究人員表示,人工智能開發(fā)者應(yīng)該有意識地將語言、視角和推理方面的多樣性納入他們的模型中。他們強(qiáng)調(diào),這種多樣性應(yīng)該立足于真實存在的多樣性,而不是引入隨機(jī)變異。

      “如果LLM能夠以更多樣化的方式來處理想法和解決問題,它們就能更好地支持我們社會的集體智慧和解決問題的能力。”Sourati說,“我們需要使AI模型本身多樣化,同時調(diào)整我們與它們的交互方式,尤其考慮到它們在各種任務(wù)和場景中的廣泛使用,以此來保護(hù)后代的認(rèn)知多樣性和創(chuàng)意潛能。”

      相關(guān)論文:http://dx.doi.org/10.1016/j.tics.2026.01.003

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