疱疹病毒颗粒冷冻电镜图像。图片来源：Benjamin Vollmer

生物反应器实验表明，人工改良的菌株比自然菌的CO2转化效率高。图片来源：Geisel

■马滢雪 陶诚

德国马普学会是世界顶级基础研究机构之一，近日，该学会官网发布了2025年度具有重大社会意义或引起媒体反响的科学研究亮点。

孕期高脂食物气味增加后代肥胖风险

如果母亲超重，孩子超重的风险就会更高。那么孕产妇的饮食到底怎样影响孩子健康？是否会带来体重增长的风险？

对此，马普代谢研究所的一项研究给出了新答案。研究团队给孕期小鼠喂食具有培根等高脂食物气味的低脂健康食物。结果发现，母鼠自身新陈代谢未受影响，但后代对高脂饮食变得格外敏感，不仅肥胖问题严重，还出现了胰岛素抵抗的情况，而这些都是患上2型糖尿病的信号。研究人员进一步发现，后代小鼠的大脑产生了显著变化，呈现出与肥胖小鼠相似的特征，即大脑中掌管动机与奖赏的多巴胺系统、调控饥饿感知和全身代谢的AgRP神经元，对高脂食物的反应均出现了异常。

该研究表明，即便母亲身形纤瘦、孕期饮食健康，只要孩子在发育过程中接触到高脂食物的气味，未来超重、肥胖的风险也可能增加。

AI助长不诚实行为

随着人工智能（AI）技术广泛应用，在德国甚至欧洲，网约车算法导致的人为制造的运力短缺和加价、租房平台AI涉嫌价格操纵等违规案例频发，AI道德问题开始引发关注。

为此，马普人类发展研究所等机构从指令发出与执行角度探讨了AI委派的伦理风险，超过8000人参与了13项相关研究。研究发现，当人们将任务交给AI代理时，后者相较于人类更容易遵循不道德的指令。AI遵守完全不诚实指令的概率达93%，远高于人类的42%，这种差异不仅表明AI缺乏道德感知，还引发了更多有关人类责任的问题。随着AI技术普及，如何避免道德责任的转嫁已成为亟须解决的问题，但现有技术保障措施效果有限。研究呼吁，建立并明确法律与社会框架，以应对AI普及带来的道德考验。

对抗疱疹的纳米抗体

全球每年新增疱疹病毒感染者超4000万人。该病毒对新生儿、免疫力低下人群威胁极大，可引发重症感染甚至死亡。疱疹病毒侵染宿主细胞的关键在于其包膜糖蛋白B（gB）介导的膜融合过程，gB通过构象变化推动病毒与宿主细胞膜融合，然后释放遗传物质完成增殖。gB是潜在药物靶点，但因其关键区域无法接近或受到保护，目前尚无靶向药物。

针对上述问题，马普多学科科学研究所等借助冷冻电镜解析出gB融合前激活状态的高分辨率结构，还从gB免疫羊驼体内筛选出一种微型纳米抗体。该抗体可在极低浓度下结合gB融合前构象，阻断其构象变化，从而抑制膜融合，并能同时中和1型和2型单纯疱疹病毒。这一发现为疱疹病毒感染防治开辟了新路径，为免疫力低下群体带来福音。

金属纤维将成为未来电池材料

当前锂离子电池的瓶颈问题在于活性材料储电能力强但离子传导性差。离子只能在电解液中缓慢迁移，导致该电池制造要么“厚电极能量密度高但充放电慢”，要么“薄电极充电快但能量密度低”。

现有电极厚度一般约0.1毫米，相当于人类发丝直径。马普医学研究所团队实现了关键突破，用0.01毫米的细金属丝构建网状结构，嵌入活性材料，形成三维离子传输网络。锂离子在金属表面沉积后，与金属表层电子形成亥姆霍兹双电层，离子迁移速度比电解液快约56倍。得益于全新的离子传输机制，金属表面成了离子的“高速公路”。该设计减少了一半导电金属用量，能量密度较金属箔电极提升85%。如果使用干法填充活性材料，还能节省30%~40%成本，设备占地面积缩减1/3。目前衍生企业正联合车企推进技术市场化。

镍的绿色化提取

镍是生产电池与不锈钢的关键材料，预计2040年需求量将翻倍。传统镍冶炼工艺不仅依赖高品位矿石，还存在高碳排放短板，每生产1吨镍会产生约20吨二氧化碳，环保压力大。马普可持续材料研究所研发的“无碳节能镍提取新技术”破解了这一难题。该技术使用氢等离子体替代传统碳基工艺，可将碳排放量减少84%，能源利用效率可提升18%。同时，该技术能在单一反应炉内同步完成低品位镍矿的冶炼、还原与精炼，直接产出精炼镍铁合金，攻克了低品位镍矿提取难度大、工序繁琐、能耗高的技术瓶颈。

由于低品位镍矿占全球镍总储量的60%，上述技术将有力推动镍产业实现绿色可持续发展。

欧几里得空间望远镜首批重要数据发布

暗物质与暗能量是宇宙学、天文学等领域的研究前沿，对探究宇宙演变、星体形成至关重要。欧洲航天局推出的欧几里得空间望远镜于2023年7月发射，核心使命是探测暗物质和暗能量。它是一台拥有极大视野的空间望远镜，在单张图像中捕捉的面积是哈勃空间望远镜的240倍，在可见光和红外光谱下画质极佳。

近期，欧几里得空间望远镜发布了首批主要数据集。该望远镜在仅0.1%的太空区域已发现2600万个星系，这一纪录远超斯隆数字巡天望远镜，后者曾观测35%太空并发现了1500万个星系。欧几里得空间望远镜还在许多星系中识别出单个星系精细结构。截至目前，它确定了38万个星系的形状和距离。研究人员借助AI处理了欧几里得空间望远镜获得的大量数据，发现了10万个透镜效应扭曲的星系。

未来几年，欧几里得空间望远镜将持续观测过去100亿年宇宙历史中的数十亿个星系，有望首次以三维形式绘制暗物质在宇宙中的分布图。

为什么老化的卵细胞难以修复DNA损伤

卵细胞在女性出生前就已形成。随女性年龄增长，其DNA修复机能逐渐衰退，会导致DNA损伤累积，但该修复机制衰退的原因尚不明确。马普多学科科学研究所研究人员对比年轻与老化卵细胞的DNA损伤及修复机制，发现老化的卵细胞DNA修复不仅速度减慢，而且更易出现差错。

为探究上述机制，研究人员绘制了卵细胞核内关键修复蛋白“图谱”，发现修复蛋白位于卵细胞特定区室，而且这些区室相互连接或邻近，表明修复蛋白的组装与活动存在协同调控。研究表明，随年龄增长，这些DNA修复区室在数量、形态及损伤应答上发生显著改变，致使易错修复途径使用更频繁，精准修复途径效率下降。

研究还发现，粘连蛋白减少是老化卵细胞损伤加剧的另一重要原因。粘连蛋白兼具结合姐妹染色单体和保障DNA修复的双重作用，其数量随年龄增长逐渐减少，从而导致染色体分离错误并加剧DNA损伤。值得注意的是，在年轻卵细胞中，粘连蛋白减少也会引发DNA损伤升高、修复效率下降。

超越自然途径的人工固碳

自然界中，二氧化碳（CO2）的固定主要通过光合作用的第二个阶段“卡尔文循环”实现，但存在效率瓶颈。马普微生物研究所团队此前开发了Cetch、Theta等人工循环路径，固碳效率优于天然卡尔文循环，这些途径虽已在试管实验中验证可行，但仅能部分整合至生物体。

在最新的研究中，团队开发了混合固碳技术，先用电化学方法将CO2还原为甲酸，再改造并利用微生物将甲酸转化为各类产物。团队选择使用非光合细菌嗜铜雷氏菌通过卡尔文循环转化甲酸。研究人员将完整的还原甘氨酸途径移植到细菌基因组中，并通过实验室优化基因组修饰以适应甲酸生长，改良后的菌株利用CO2和甲酸产生的生物量优于自然菌株。

该研究证实了人工代谢途径可超越自然进化。目前研究人员正在努力提高人工改造菌株的速度，以实现更高效的生物技术固碳。由于甲酸可以作为化学能载体储存可再生能源，因此这项研究成果堪称合成生物学的重要一步。研究人员期待在未来几年设计出更高效的方案。

干旱和暴雨威胁地下水质量和稳定性

蓄水层是含有地下水的岩层，主要靠降水渗透补给。降水时，地表物质会通过土壤矿物吸附、微生物代谢等自然过滤途径，最终形成洁净地下水。但极端降雨或干旱后，雨水可能快速渗入深层土壤，来不及自然净化，并将表层土壤中的有机物、除草剂等有害物质带入蓄水层，从而造成污染。因此，了解极端气候对未来水安全的影响至关重要。

马普生物地球化学研究所团队以溶解有机物为污染物替代指标，于2014至2021年在德国3个地质差异显著的地点开展长期地下水分析。结果证实，气候变化引发的极端天气已经改变了地下水水质及其动态补给。该方法通过追踪从土壤进入地下水的数千种有机分子，可精准检测其数量与成分变化，比传统以溶解有机碳总浓度为目标的检测方法更灵敏，有望作为检测地下水质量恶化的早期指标。研究还发现，以往的分析低估了气候异常对地下水质量的影响，气候因素导致的地下水质量下降甚至可能超过人为污染的影响。

（作者单位：中国科学院武汉文献情报中心）