科学 | Science PDF 2026.04.03 寒武纪生命大爆发的前夜

刊名：Science｜出版日期：2026年4月2日

本期主题：章鱼生殖感官、宇宙膨胀速率争议、血液催化神经界面、线粒体DNA“珍珠串”分布、AI发现细菌免疫系统、肿瘤细胞自我转化、新生代冰期与千年气候波动、埃迪卡拉纪过渡型动物群

杂志定位：全球顶尖科学期刊，涵盖生命科学、物理学、地球科学、人工智能等前沿领域

 选文导读 

一、章鱼的生殖感官系统：孕酮驱动的化学触觉识别 A sensory system for mating in octopus

雄性章鱼使用特化的交接腕同时作为感官和生殖器官，通过化学触觉受体CRT1特异性识别雌性体内的孕酮信号，从而精准定位输卵管完成交配。研究团队通过行为实验、单核RNA测序和冷冻电镜结构解析，证实了该受体的配体识别机制及其演化来源。结构分析显示，CRT1从 ancestral 神经递质受体演化为高亲和力固醇受体，其配体结合口袋的特定残基（L191和Y39）处于快速演化中。不同章鱼物种对孕酮及其类似物的敏感性存在差异，提示感官受体的快速演化可能是推动头足类物种分化的重要驱动力。这一机制将内分泌信号与感官识别直接耦合，为理解动物如何通过化学信号实现物种特异性交配提供了全新范式。

二、宇宙膨胀速率争议：超新星引力透镜提供独立测量路径 Cosmic illusions: Lensed supernovae and the Hubble constant

天文学家通过早期宇宙微波背景和晚期宇宙标准烛光测得的哈勃常数存在约5-6%的系统性差异，这一“哈勃张力”已困扰学界十余年。本研究利用引力透镜超新星SN Requiem，其光线经前景星系团弯曲后沿多条路径到达地球，产生可测量的时间延迟。研究者通过精确建模星系团质量分布，预测该超新星将于2026至2027年间第四次“重演”，届时可通过时间延迟计算绝对距离。该方法不依赖暗物质或暗能量的假设，可提供独立于传统两种路径的哈勃常数测量值。如果今年观测到重现，将支持较高的膨胀速率（约73）；若明年才出现，则支持较低的速率（约67）。这一方法有望为哈勃张力的最终解决提供决定性证据。

三、AI驱动的细菌免疫系统大规模发现 Machine learning uncovers the diversity of bacterial immunity

两个独立研究团队分别利用深度学习模型大规模预测了此前未知的细菌抗噬菌体防御系统。第一个团队开发的DefensePredictor模型利用蛋白质语言模型（ESM2）和基因组上下文特征，在69株大肠杆菌中预测了624个候选防御蛋白家族，实验验证了其中42个具有抗噬菌体活性。第二个团队开发的GeneCLRDF模型采用对比学习策略，整合蛋白质序列和基因组上下文信息，对超过3万个细菌基因组进行分析，预测了约239万个抗噬菌体蛋白。值得注意的是，约85%的预测蛋白与已知防御系统无同源性，对应约23,000个预测的抗噬菌体操纵子家族，揭示细菌免疫的分子多样性远超此前认知。研究还建立了在线交互式数据库，供全球研究者探索和验证这些新发现的系统。这些工作为开发下一代基因编辑和抗病毒工具提供了丰富的资源库。

四、肿瘤细胞的“自我转化”：原位重编程为树突状细胞 Turning tumors against themselves

肿瘤细胞通过免疫编辑逃避免疫监视，如何逆转这一过程是癌症免疫治疗的核心挑战之一。本研究提出了一种颠覆性策略：通过腺病毒载体将三个转录因子（PU.1、IRF8和BATF3，简称PIB）递送至肿瘤内，将肿瘤细胞原位重编程为具有抗原提呈功能的I型树突状细胞（cDC1）。重编程后的细胞表达MHC-I/II和共刺激分子，分泌促炎细胞因子，并能够摄取、加工和交叉提呈肿瘤自身抗原，激活CD8+ T细胞产生特异性抗肿瘤免疫。在小鼠黑色素瘤和结直肠癌模型中，瘤内注射PIB表达载体联合免疫检查点抑制剂（抗PD-L1或抗CTLA-4）实现了肿瘤完全消退。治疗60天后再次接种肿瘤细胞，小鼠仍能产生保护性免疫记忆，表明形成了长期抗肿瘤免疫。该策略无需体外操作患者细胞，为“原位癌症疫苗”的临床转化提供了可行路径。

五、新生代冰期与千年气候波动的起源 Onset of millennial climate variability with Northern Hemisphere glaciation

过去约270万年以来，北半球经历了大幅度的冰期-间冰期旋回，但千年尺度气候波动（如Dansgaard-Oeschger事件）何时以及为何出现尚不清楚。本研究利用国际大洋发现计划第397航次在伊比利亚半岛边缘获取的连续高分辨率沉积物记录，通过X射线荧光扫描和冰筏碎屑分析，重建了300万年前至250万年前的气候演变。结果显示，约270万年前，当北半球冰盖扩大至海平面并开始排放大量冰山时，千年尺度气候波动首次出现。这一阈值效应与底栖有孔虫氧同位素超过3.8‰的临界值相吻合，且与冰山排放增加直接相关。此后，千年波动成为冰期气候的内在特征，其强度与冰盖大小密切相关。该研究揭示了轨道尺度冰期变化与千年尺度气候不稳定性之间的内在耦合机制。

六、寒武纪生命大爆发的前夜：埃迪卡拉纪过渡型动物群 A transitional fauna from the late Ediacaran of Southwest China

埃迪卡拉纪（5.75-5.39亿年前）出现了最早的多细胞动物，但这一时期的化石组合与寒武纪典型动物群之间存在明显的形态和类群鸿沟。本研究在中国云南滇池地区江川生物群中发现了一个保存完好的晚期埃迪卡拉纪化石库，以碳质膜形式保存了超过700个标本。该生物群同时包含典型的埃迪卡拉纪宏体化石（如Haootia-like的刺胞动物、辐射对称动物）和罕见的寒武纪类型动物，包括两侧对称蠕虫、具有触手的后口动物以及可能的栉水母化石。尤为重要的是，这是首次在埃迪卡拉纪地层中发现确凿的后口动物化石，将棘皮动物和半索动物的起源至少推前了约1000万年。江川生物群填补了埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期动物演化的关键空白，支持“薛定谔猫假说”——即埃迪卡拉纪生物并未集体灭绝，而是由于保存偏倚导致其在传统沉积环境中罕见。