Science：一次讓人類騎上馬背的基因突變 | 新聞串燒

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內容提要

1. 演化新案例。2025年8月末，《科學》雜志報道了促使馬可以成為人類騎乘的關鍵基因突變，這一突變的在短短幾個世紀內就從1%的出現頻率飆升至近100%，如此的選擇強度歷史罕見。

2. 天文新現象。2025年8月13日，天文學家于《天體物理學雜志》撰文介紹了一場無比奇特的大質量恒星爆炸事件，觸發爆炸的力量竟來自黑洞。研究團隊認為此次發現是迄今能證明“近距離相互作用確可引爆恒星”的最有力證據。

3. 腦機接口新應用。慢性疼痛困擾著全球眾多人群，其中多數患者難以通過現代醫學的傳統疼痛療法獲得實質性改善。作為一種利用微型電極刺激大腦的新興干預手段，腦深部電刺激療法近年來開始被探索應用于這類慢性疼痛患者的治療中，且在臨床實踐中取得了顯著療效。

Science：一次讓人類騎上馬背的基因突變

馬匹之于人類文明的意義毋庸贅言。從代步與貨運，到騎兵的動力，再到農業生產、經濟貿易乃至文明的交流、擴張與演變，可以說馬力就是古代社會的原動力。而對科學家來說，這種草原野生動物接受人類騎乘馴化的過程才是最有趣的謎團。

8月末，《科學》雜志報道了關于這一過程的關鍵遺傳線索：名為GSDMC的單個基因變異。

來自中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所和法國圖盧茲人類生物與基因組學中心的科研團隊主導該項工作，從時間跨度達數千年的馬基因組中搜尋信息，共追蹤了266個與行為、體型和毛色等性狀相關的遺傳標記。分析結果表明：

選擇的信號最早出現于約5000年前的ZFPM1基因。早期小鼠實驗證實該基因與焦慮和應激的耐受性相關。馬匹可能因此變得溫順了些許——溫順到允許人類近距離接觸。

不過真正的轉折點發生于大約4200年前，攜帶GSDMC基因特定變體的馬匹開始占據主導地位。人類身上的GSDMC基因變異與慢性背痛和脊柱結構相關；但對馬匹而言，此突變重塑其椎骨結構，增強了運動協調性及肢體力量，使其真正成為可騎乘的物種。

令研究作者劉雪雪與盧多維克·奧蘭多(Ludovic Orlando)等人驚奇的是，GSDMC基因變體在短短幾個世紀內就從1%的出現頻率飆升至近100%。這種選擇強度在我們了解的演化史上幾乎前所未有，要知道，促使成年人類能消化乳糖(極具生存優勢的特征)的基因突變在歐洲地區耗時7500年才從小于1%的出現頻率積累至70%以上，而如此的選擇強度已屬歷史頂尖。

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AI發現被黑洞引爆的恒星

2025年8月13日，天文學家于《天體物理學雜志》(

Astrophysical Journal

研究作者借助人工智能算法在2023年7月首次發現這顆爆發的超新星，后將其命名為SN 2023zkd。AI工具能實時掃描異常爆發事件，提供早期警報以便天文學家立即啟動后續觀測。

在SN 2023zkd的整個爆炸周期內，來自地面與太空的眾多望遠鏡共同完成觀測，其中包括由主導上述工作的加州大學圣克魯茲分校“年輕超新星實驗”項目組運營的兩臺，它們位于夏威夷哈雷阿卡拉天文臺。

項目組表示，關于爆炸的最合理解釋是：那顆大質量恒星原本就要與一個黑洞發生不可避免的碰撞，隨著軌道能量流失，雙方距離不斷縮小，最終當恒星被黑洞部分吞噬時，引力應力引發超新星爆發。

新研究的第一作者、美國國家科學基金會人工智能和基本相互作用研究所的研究員亞歷山大·加利亞諾(Alexander Gagliano)認為，與恒星相伴的黑洞最終與伙伴“發生災難性的相遇”，這是迄今能證明“近距離相互作用確可引爆恒星”的最有力證據。

此外，團隊也考慮了另一種可能性：黑洞在恒星自行爆炸前就已將之完全撕裂。因此，黑洞得以迅速吞噬恒星殘骸，當碎片撞擊周圍氣體時，便產生了強光。

無論上述哪種推測符合現實，爆發結束后留下一個質量更大的黑洞都是必然。

值得一提的是，距離地球約7.3億光年的SN 2023zkd最初看似典型的超新星，因為它僅有一次爆發性閃光。但科學家持續追蹤數月后發現異常現象：SN 2023zkd又一次迸發更大光亮。

為此他們分析檔案數據，結果這引出了更不尋常的現象：該恒星在爆發前持續緩慢變亮達四年有余，這種爆發前的長期活動對超新星而言極為罕見。

通過更為深入的分析，團隊給出如下解釋：爆發前的長期變亮過程源于超新星沖擊波撞擊低密度氣體，爆發時的光由恒星死亡前數年釋放物質的塑造，爆發后的二次亮度峰值則因星體與深厚的盤狀云團持續緩慢碰撞而引發。種種情況表明瀕死的恒星承受了極端引力應力——很可能來自附近致密的伴星，例如黑洞。

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植入大腦的電極刺激消除了慢性疼痛

美國方面數據顯示，慢性疼痛影響著近20%的人口，其中多數患者幾乎無法通過現代醫學的傳統疼痛療法獲得改善，原因或許在于慢性疼痛源于大腦神經回路的根本性改變，常規治療難以靶向并重塑這些“異變”區域。

腦深部電刺激(DBS)是一種利用微型電極刺激大腦的新興療法，已展現巨大潛力，不過其療效存在個體差異。當前絕大多數DBS方案都以一種固定套路治療所有患者，并未考慮“不同個體的疼痛可能源自不同神經回路”。

鑒于此，加州大學舊金山分校的神經病學家普拉薩德·舍瓦爾卡爾(Prasad Shirvalkar)及其團隊提出假設：個性化DBS療法或可帶來令人驚喜的療效。

為驗證猜想，團隊招募6名無法通過治療緩解病情的慢性疼痛患者，使其接受顱內腦電圖檢測——植入的電極在10天內針對14個不同腦區記錄與刺激神經活動。

基于其中5名患者的數據，舍瓦爾卡爾等人成功確定最佳刺激靶點以及最能緩解疼痛的刺激頻率。盡管另外一位參與者未報告明顯的鎮痛效果，但其身體機能獲得改善，患病多年的他還首次擁抱了妻子。由此，試驗進入下一階段。

團隊運用機器學習，成功識別并區分出個體經歷高/低強度疼痛時產生的獨特腦電活動。他們向每名參與者植入永久性腦深部電刺激電極，設備經過個性化設定，能實時監測大腦活動，并在檢測出疼痛相關神經信號時釋放最優刺激；若用戶處于睡眠狀態，它們則停止工作。

經過6個月的調試，所有設備開啟正式測試。

參與者被隨機分為兩組，一組先接受3個月的真實個性化刺激，后轉為3個月的虛假刺激，另一組則以相反次序接受刺激。在整個試驗過程中，參與者不知曉自己接受的刺激類型。虛假刺激會以極低頻率作用于非目標腦區。研究人員每日多次采集疼痛評估數據。

結果表明，真實刺激組的每日疼痛強度平均降低了50%，虛假刺激組反而出現11%的疼痛加劇；真實刺激期間，用戶日均步數增加18%，虛假刺激期間，增幅僅1%。

參與者還報告了真實刺激階段抑郁癥狀減輕的情況，以及疼痛對其日常生活的干擾顯著減少的事實。上述療效在后續3.5年的隨訪期間持續存在。

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