科学 | Science PDF 2026.07.30 钙同位素揭示古海洋酸化与大灭绝

刊名：Science 科学

出版日期：2026年7月30日

杂志定位：Science是由美国科学促进会（AAAS）出版的全球顶级学术期刊，创刊于1880年，致力于发表最具影响力的原创研究、综述和科学评论，覆盖生命科学、物理学、地球科学、人工智能等全学科领域，是全球科学界最受瞩目的权威期刊之一。

本期《Science》杂志以“生物桥梁”为封面主题，探讨了古生物学上著名的“大美洲生物交流”（GABI）事件，揭示了墨西哥地区作为长达1000万年的“生物蓄水池”如何为后来的物种大迁徙创造了条件。新闻板块聚焦于现实世界的紧迫问题，包括新型HIV预防药物“来那卡帕韦”（lenacapavir）的推广困境、美国国立卫生研究院（NIH）再次终止敏感科研项目以及人工智能（AI）初创企业极少发表科研成果的现象。研究板块则涵盖了对南美古代天花病毒基因组的测序、钙同位素揭示的古海洋酸化事件以及多项关于材料科学、有机化学和量子物理学的突破性进展。

 选文导读 

1. 大美洲生物交流的“蓄水池”

Biotic Bridge: A 10-million-year biogeographic holding pen primed the Great American Biotic Interchange

关于连接南北美洲的巴拿马地峡何时形成并引发大规模物种交换的争论，一项基于墨西哥丰富化石记录的新研究给出了突破性见解。研究团队构建了一个跨越1200万年的哺乳动物化石数据库，发现早在1000万年前，北美洲的哺乳动物就开始在今天的墨西哥地区积累和演化，形成了一个巨大的“生物蓄水池”（holding pen）。直到约280万年前，当地峡最终形成时，这些已在“蓄水池”中适应了热带环境的物种才开始大规模向南美洲扩散，从而导致了著名的“大美洲生物交流”（GABI）。该研究还揭示了一个分为三个阶段（积累、滞后、同步）的复杂交流模型，挑战了此前关于地峡形成时间的传统认知。

2. HIV“神药”的困境

A rocky rollout: A powerful new prevention drug could help end the HIV epidemic—but supply is falling far short

被誉为“突破性进展”的HIV长效预防药物来那卡帕韦（Lenacapavir，简称LEN），在向非洲推广时遭遇了严重的供应短缺和资金困境。该药仅需半年注射一次，几乎100%有效，本有望终结非洲的艾滋病流行。然而，实际交付量远低于需求，南非在数天内就用完了首批配额。这背后是美国政府大幅削减对外援助（如PEPFAR项目）的直接后果，导致分发基础设施被破坏，咨询和检测服务中断。此外，高昂的成本、对注射的恐惧以及年轻人群对HIV的淡漠态度，都构成了重重障碍。专家警告，如果供应和推广问题无法解决，这一科学上的巨大胜利可能无法转化为实际的公共卫生成果。

4. AI独角兽公司几乎不发表研究

AI's top startups are barely publishing their research

一项新的预印本研究显示，超过一半的AI领域“独角兽”公司（估值超10亿美元的初创企业）从未在学术期刊或预印本服务器上以主要作者身份发表过研究论文。它们总共仅占2025年AI领域出版物的千分之一。这与AI公司宣称的“革命性”科学贡献形成鲜明对比。研究指出，商业激励、对技术保密的追求以及远超学术界的运作节奏是主要原因。许多公司更倾向于通过博客和技术报告而非同行评议的期刊来发布成果。专家担心，这种“去科学化”的趋势不仅使外界难以评估其技术真实性和可重复性，也加剧了AI对社会潜在影响（如能源消耗和安全问题）的未知性。

5. 美洲古老天花基因组测序

The genomic identity of early smallpox in South America

通过对智利北部考古遗址中发现的两具印加时期木乃伊的遗骸进行测序，科学家首次获得了美洲殖民时期的天花病毒基因组。该研究证实，历史记载中天花是由欧洲殖民者引入的。这两个病毒基因组属于一个现已灭绝的古老世系，其与欧洲中世纪病毒株和现代病毒株的演化关系明确了传播路径。研究还发现，天花病毒在16世纪末至18世纪期间经历了一段演化上的“停滞期”，随后随着疫苗接种的普及，变异速率开始反弹。这一发现为理解病毒演化与人类历史（如殖民扩张和疫苗接种）之间的关系提供了独特的分子证据。

6. 钙同位素揭示古海洋酸化与大灭绝

Calcium isotopes link ocean acidification to Aptian–Albian foraminiferal extinctions

大约1.13亿年前的白垩纪阿普特期-阿尔布期，浮游有孔虫经历了一次大规模灭绝。为了探究原因，科学家分析了来自南大西洋深海钻探岩芯中的钙同位素（δ44/40Ca）记录。他们发现，浮游有孔虫化石的钙同位素值出现了一个显著的正向偏移，这直接指示了钙化速率的急剧下降——这是海洋酸化的典型特征。与此同时，有孔虫的个体大小和壳体厚度也显著减小。这一事件很可能是由凯尔盖朗大火成岩省的火山活动释放大量CO2引起的。该研究为理解当前人为CO2排放导致的海洋酸化对海洋钙化生物的潜在威胁提供了一个重要的深时类比。

7. 玻璃体胶原蛋白的高分辨率结构

The molecular architecture of mammalian vitreous body collagen fibrils

胶原蛋白是人体结缔组织的主要成分，但其天然纤维的高分辨率结构一直是结构生物学的难题。研究人员利用猪眼玻璃体中的胶原纤维，通过优化的冷冻电镜（cryo-EM）技术，首次解析了天然胶原纤维的精细结构。他们发现，每67纳米的周期性重复单元中包含II型、V/XI型和IX型胶原蛋白三股螺旋，以及糖蛋白opticin，其化学计量比为8:4:4:4。研究还揭示了大量与羟赖氨酸连接的半乳糖-葡萄糖二糖，这些糖基化修饰以特定方式排列，介导了胶原纤维的组装和结构稳定性。这一成果为理解胶原相关疾病及设计生物材料提供了原子水平的框架。