国内外最新科技创新与发现

◎ 本刊综合报道

中国科学家观测到迄今最高能量光子

5月17日，从中国科学院高能物理研究所新闻发布会获悉，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）在银河系内发现2个能量超过1拍电子伏特（PeV，1000万亿电子伏特）的光子，这2个超高能光子分别来自天鹅座和蟹状星云，其中1个光子能量高达1.4 PeV。这是人类迄今观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统

认知，开启了超高能伽马天文学的新时代。相关研究成果在线发表于《自然》杂志。对此，《自然》物理科学总编辑卡尔·泽梅里斯评论道，这些激动人心的发现尽管还很初步，但却因为部分建成的“拉索”的观测工作才成为可能。未来待“拉索”全部完工后，相信还会发现更多这样的伽马源。这些发现让我们离了解高能宇宙线起源又近了一步。

中科大科研团队成功研制62比特可编程超导量子计算原型机

日前从中国科大获悉，该校中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队，成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。相关研究成果于5月7日在线发表在国际学术期刊《科学》杂志上。量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面相比经典计算机实现指数级别的加速。超导量

子计算，作为最有希望实现可拓展量子计算的候选者之一，其核心目标是如何同步地增加所集成的量子比特数目以及提升超导量子比特性能，从而能够高精度相干操控更多的量子比特，实现对特定问题处理速度上的指数加速，并最终应用于实际问题中。该成果为在超导量子系统上实现量子优越性展示及可解决具有重大实用价值问题的量子计算研究奠定了技术基础。

广州医科大科学家发现新的癫痫致病基因

5月6日获悉，广州医科大学廖卫平教授团队发现新的人类致病基因。该原创性研究近日在神经科学顶级期刊《Brain》发表。该研究通过对中国446例癫痫患者进行三人组全外显子测序，发现8个家系携带UNC13B基因突变，功能学研究进一步证实UNC13B是部分性癫痫新

的致病基因。癫痫是最常见的神经系统疾病，该项研究不仅仅是发现部分性癫痫新的致病基因，更为重要的是对揭示癫痫新的致病机理具有重要的价值。基因变异与人类疾病密切相关，人类基因组编码蛋白基因约20000个。早期研究主要根据孟德尔遗传学说，通过大家系来寻找罕见病的致病基因。目前已发现3000多个相关致病基因。随着时间的推移，绝大多数罕见病以及大家系的致病基因已经被科学家们成功挖掘，所以通过该方法再发现新的致病基因的可能性越来越小。廖卫平教授根据多年基因研究经验，在总结分析了人类基因组20000多个基因功能特点的基础上，提出了基因的量依赖学说，即生命个体对不同基因的依赖量（需求量）不同。在此理论基础上，廖卫平教授研究团队通过三人组（先证者、父亲和母亲）的全外显子组测序技术，分析患者与父母基因的差别，并根据基因依赖量的不同，设计出不同的分析模式，进行致病基因筛查。对于发现的新的侯选基因，再进一步从临床证据和基础研究来证实基因的致病性。通过该研究方法，廖卫平教授团队成功发现UNC13B是癫痫新的致病基因。

抗逆转录治疗HIV效果再获实证

由于世界范围内艾滋病检测及治疗服务越来越普及，拉丁美洲和加勒比地区接受抗逆转录病毒治疗（ART）的人体免疫缺陷病毒（HIV）感染者，预期寿命呈显著延长趋势。近日发表在英国《柳叶刀·艾滋病》杂志在线版的这项研究，是迄今为止同类研究中规模最大的一项，其显示如今在上述地区，接受ART的HIV患者的预期寿命已接近普通人群的预期寿命。世界卫生组织（WHO）于2016年提出一项“全员治疗”（Treat All）政策建议，即通过使用抗逆转录病毒药物治疗所有HIV感染者，以期实现在2030年前消灭艾滋病的全球目标。《柳叶刀》文章显示，到2020年底，已有96%的低收入和中等收入国家采纳了这一政策建议，而这一比例在2016年仅为40%。不过，有关中低收入国家中HIV感染者预期寿命数据，目前还很少，也从没有展开过大规模的调查。在最新研究中，研究人员分析了3万名拉丁美洲和加勒比地区接受抗逆转录病毒治疗的艾滋病病毒感染者。他们发现，这些艾滋病患者的预期寿命在过去20年间有所延长，且与当地普通人群相差10年以内。分析同时显示，随时间推移，所有年龄组的预期寿命都有所延长。通过对2003年到2008年和2013年到2017年这两组时间段的比较，团队发现海地HIV感染者的总体预期寿命显著增加到61.2岁，其他国家的感染者则增加到69.5岁。而普通人群预期寿命在海地为69.9岁，其他地区为78.0岁。美国范德比尔特大学医学中心的研究人员杰西卡·L·卡斯提罗胡表示，他们观察到参与者预期寿命有显著提高。非常令人鼓舞的是，世卫组织“全员治疗”建议在中低收入国家所产生的良好影响，也与高收入国家报告一致，继续努力下去，不难见到中低收入国家HIV感染者与普通人群之间预期寿命差距会进一步缩小。不过在相关评论中，科学家提醒道，需注意在新冠大流行期间，过往的挑战依然存在，而HIV感染者预期寿命的增长也可能会因新冠疫情而减少。

内毛细胞处理声音新发现有助促进优化助听器和人工耳蜗

瑞典林雪平大学的研究人员对耳朵内毛细胞的功能机制有了新发现，认为内毛细胞像外毛细胞一样，也与耳朵内胶质盖膜接触。发表在最新一期《自然·通讯》上的该项研究成果，挑战了数十年来盛行的听力器官解剖组织和工作方式的现状，对于促进诸如助听器和人工耳蜗的优化，以及

深入了解声音如何刺激毛细胞等问题非常重要。 为了听到声音，耳朵内毛细胞必须将声波转化为神经信号，并将其传输到大脑。这种转换发生在耳蜗的部分。耳蜗导管容纳听力器官，有许多毛细胞，分为外毛细胞和内毛细胞。外毛细胞放大声音振动，使我们能够听到微弱的声音，更好地感知人类语言中的各种频率。内毛细胞将声音振动转化为神经信号。人们很早就知道，外毛细胞的上面有胶质盖膜。研究人员注意到，胶质盖膜可反射绿光，这使得用显微镜观察盖膜成为可能。进一步研究后，科学家们还发现了以前从未见过的钙导管。这些导管跨越了盖膜，连接着内毛和外毛细胞的静纤毛。此前研究发现，胶质盖膜能储存钙离子，而钙离子是毛细胞将声音引起的振动转化为神经电信号所必需的。新研究发现，钙离子通过钙导管流向毛细胞，且内外毛细胞上的纤毛以相似的方式弯曲。“我们发现的新的听觉机制与50多年来的主流模型并不一致。教科书中关于听力器官及其功能的经典插图必须更新，用于研究听力的数学模型也应该更新。”哈基马纳表示，更深入地了解声音是如何刺激内毛细胞对于优化人工耳蜗刺激听神经的方式非常重要，或将有助于人工耳蜗的改进。

新研究发现冠状病毒“致命弱点”

据《科学》杂志5月13日在线发布一篇最新论文，来自瑞士苏黎世理工大学、伯尔尼大学、洛桑大学和来自爱尔兰的科克大学组成的一支研究团队找到了包括新冠病毒在内的冠状病毒的“致命弱点”。研究首次成功揭示了病毒基因组和核糖体在“移码”过程中的相互作用，发现病毒对核糖体“移码”过程存在“精细控制”，

这有望促进通过干扰“移码”过程而抑制病毒复制的药物的开发。病毒需要感染细胞才能复制自己，然后再感染其他细胞，进一

步传染给其他个体。病毒生命周期中的一个重要步骤是使用细胞自身的核糖体来合成其所需的蛋白质。按照这样的“计划”，核糖体会根据病毒RNA基因组中的指令合成新的病毒蛋白质。对于健康的没有感染病毒的细胞，核糖体“按部就班”地沿着RNA移动，一次读取三个RNA字母。有时，核糖体不遵循常规读取三个字母的步骤，而是会漏掉一两个RNA字母。核糖体发生的这种错位被称为“移码”，这会导致核糖体错误读取遗传密码。通过复杂的生化实验，研究人员设法在新冠病毒RNA基因组“移码”位点捕获了核糖体。然后，通过冷冻电镜研究发现，病毒RNA会形成一个假结结构，停留在核糖体mRNA通道的入口处，在mRNA中产生张力并促进“移码”发生，而新生的病毒多蛋白与核糖体通道形成明显的相互作用。以前有研究报道，氟喹诺酮类化合物能抑制新冠病毒和其他冠状病毒的“移码”效率。此次研究表明，一种叫做merafloxacin的分子是更好抑制“移码”过程的化合物。它可将新冠病毒的滴度降低3 ～4个数量级，且对细胞没有毒性。 （文中图片仅为示意）