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2025-08-27 12:20:49

威尼斯集团-AI首次实现抗生素“从头设计”，或开启第二个抗生素发现的“黄金时代”—新闻—科学网

他们开发了一个天生式AI框架，初次实现了抗生素的“重新设计”。

8月14日，顶级学术期刊《细胞》（Cell）登载了来自麻省理工学院（MIT）詹姆斯柯林斯（James Collins）团队的最新研究结果。他们开发了一个天生式AI框架，初次实现了抗生素的“重新设计”（de novo design），即彻底由AI创造出天然界中不存于的、具备全新化学布局的份子。此中两个先导化合物于动物模子中乐成杀灭了两种“超等细菌”。

1940年月，青霉素的工业化让第一次真正意义上的抗菌化疗成为实际。随后的20年中，制药公司及研发机构陆续发明并投入运用了几十种具备新化学骨架的抗生素，成绩了抗生素发明的“黄金时代”。而于那以后，人类险些再没有找到新的抗生素，而细菌却于不停“进化”，其耐药性问题已经被世界卫生构造列为十至公共康健威逼之一。据估算，每一年全世界有近500万人死在耐药菌传染。

“多重耐药菌危机是现今世界面对的最严重挑战之一，咱们火急需要布局上彻底立异的抗生素。”上述研究作者、MIT医学工程与科学传授詹姆斯柯林斯于发布会中暗示。

于霸占抗菌药物耐药性的“战争”中，人工智能（AI）技能被寄与厚望，用在从海量化合物库中筛选潜于药物，甚至设计全新的抗生素。

“咱们的事情展示了AI于药物设计方面的强盛能力，它使咱们可以或许摸索之前没法企和的、更广漠的化学空间。”该团队暗示，AI技能可能带来抗生素发明的“第二个黄金时代”。

这项研究采纳了两种互补的AI设计计谋。第一种是“基在片断的定向设计”，研究职员以革兰氏阴性菌淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）为靶点。他们起首使用呆板进修模子从跨越一亿个化学片断中筛选出具备抗菌活性的潜力片断，并锁定了一个名为F1的焦点布局。随后，他们使用两种天生式AI算法，像搭积木同样缭绕F1片断“生长”出约700万个全新的完备份子。

颠末多轮计较筛选及化学合成验证，一个名为NG1的化合物脱颖而出。试验证实，NG1不仅于体外能高效杀灭耐药淋病奈瑟菌，于小鼠传染模子中也揭示出显著的医治效果。更主要的是，它的作用机制是全新的——经由过程靶向一个名为LptA的卵白，滋扰细菌外膜的合成，从而致使细菌灭亡。

第二种计谋是“无约束的自由天生”。研究团队以“污名昭著”的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）为靶点，让天生式AI于遵照基本化学法则的条件下自由创造份子，共天生了跨越2900万个化合物。

经由过程与前述近似的筛选流程，团队终极合成为了22个候选份子举行测试，此中6个体现出强盛的抗菌活性。最优异的候选者被定名为DN1，它于小鼠MRSA皮肤传染模子中乐成断根了细菌。研究发明，这种份子一样经由过程滋扰细菌细胞膜阐扬作用，但其影响规模更广，不局限在单一靶点卵白。

“咱们特意避开任何看起来像现有抗生素的份子，但愿从底子上用一种差别的方式来应答耐药性危机，”该论文的第一作者阿尔蒂克里希南（Aarti Krishnan）说，“经由过程进入未被充实摸索的化学空间，咱们的方针是展现全新的作用机制。”

这两个先导化合物NG1及DN1的乐成，开端验证了天生式AI于抗生素设计范畴的巨年夜潜力。今朝，研究团队正与非营利构造Phare Bio互助，对于这两个份子举行布局优化及临床前开发，并规划将该AI平台运用在结核分枝杆菌及铜绿假单胞菌等其他主要病原体的药物发明。

据悉，柯林斯团队于该研究以前就屡次对于外公布使用AI智能发明新的抗菌份子。2020年2月，他们使用深度进修技能从威尼斯集团-跨越1亿种化合物中找到了Halicin（原本是一种糖尿病研究候选药），对于包括耐药结核于内的多种耐药菌体现出强杀菌力。2023年5月，该团队公布经由过程AI筛选获得了一种特定窄谱抗生素Abaucin，对于革兰氏阴性耐药菌有用。今朝，这两种药物份子尚处在临床前研究阶段。

参考文献：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00855-4

https://news.mit.edu/2025/using-generative-ai-researchers-design-compounds-kill-drug-resistant-bacteria-0814
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2025-08-27 12:20:49

威尼斯集团-夹缝中求生存：虫妈妈精准“筑巢”—新闻—科学网

■本报记者李晨通信员马昕怡

对于一次产卵成百上千粒的黏虫妈妈来讲，夹缝其实不憋屈，那是宝宝们最安全的窝。黏虫的平生就是从夹缝保存最先的。

那末问题来了，黏虫妈妈是怎样于繁杂情况中找到“安全产房”的？

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（如下简称基因组所）研究员王桂荣课题组于《细胞陈诉》发表研究论文，展现了东方黏虫雌蛾经由过程触觉选择安全产卵位置的保存计谋。

该研究为农业害虫防控提供了新思绪：经由过程滋扰害虫的机械感知能力，削减其孳生乐成率，从而掩护农作物。

论文审稿人认为，该研究体系解析了东方黏虫于狭小漏洞产卵举动的生态学意义及份子、神经机制，让人们对于该害虫的影响及流传有了更深切的相识，是一个使人高兴的科学发明。

为免“团灭”，虫妈妈产卵有妙招

找到安全产卵所在，是虫妈妈繁衍儿女的甲等年夜事。

论文配合第一作者、基因组所博士后马百伟告诉《中国科学报》，为了遁藏天敌进犯，虫豸妈妈拥有多种多样的产卵计谋，棉铃虫妈妈将卵散产在叶表防止被团灭、草地贪夜蛾妈妈聚集产卵并笼罩鳞片加以防护，而东方黏虫妈妈则产卵在狭小漏洞。

东方黏虫是中国庞大农作物害虫之一，重要风险小麦、水稻、玉米、谷子、高粱、糜子等禾谷类作物。对于东方黏虫来讲，最年夜的伤害之一是它们的天敌——赤眼蜂。

赤眼蜂是虫豸界的“卵寄生杀手”，它们会把卵产于另外虫豸，特别是害虫的卵内里，幼虫以害虫的卵为食。东方黏虫的卵若袒露于坦荡处，很轻易被赤眼蜂定位、寄生甚至团灭。

东方黏虫雌蛾固然不会“束手就擒”，它们练就了一项使人赞叹的本事：把虫卵产于狭小漏洞中，修筑一道物理樊篱，避免赤眼蜂寄生虫卵。

“科研职员很早就不雅察到这一征象，但没有解析这一征象暗地里的举动调控机制。”论文通信作者王桂荣说。

0.5毫米：“夹缝”阈威尼斯集团-值

王桂荣团队模仿了差别的产卵情况，不雅察及阐发东方黏虫雌蛾的产卵举动。

他们起首用折叠纸缝模仿了雌蛾的产卵情况，发明雌蛾险些把所有卵都产于漏洞里。随后，他们将这些虫卵置在赤眼蜂勾当的情况下。成果显示，纸缝内关闭的卵存活率超95%，而袒露于外的卵95%以上被寄生。

“既然东方黏虫产卵在漏洞，那末漏洞侧壁一定给黏虫产卵器压力。”论文配合第一作者、中国农业年夜学传授张立伟说。因为纸具备弹性，没法量化黏虫怎样评估漏洞压力。在是他们用刚性质料建造了11种宽度的漏洞，跨度从0.1到1.1毫米，成果发明雌蛾特别偏幸0.5毫米的窄缝，逃避了极窄或者极宽的漏洞。

东方黏虫妈妈是怎样“精准定位”到适合漏洞的呢？

这一问题激发了王桂荣团队的好奇。

“是一次很偶尔的发明。”马百伟说，东方黏虫凡是于晚上产卵，但某天早上，他来到养虫室时却留意到有一只东方黏虫雌蛾不断地用产卵器寻觅漏洞产卵，他小心肠把这只雌蛾挪动到显微镜下，发明雌蛾探测漏洞时与漏洞直接接触的是产卵器上面的鬃毛。

“东方黏虫是否是用鬃毛寻觅产卵地？”马百伟想。他把这一预测告诉了王桂荣，很快，两人就设计好了下一步试验。

“咱们把东方黏虫雌蛾产卵器上的鬃毛切除了了，就发明它们没措施寻觅漏洞了，产卵位置变患上随机。”马百伟说，雌蛾于漏洞内的产卵率从99.9%狂跌至21.0%。只管总产卵量未受影响，但因为虫卵年夜多袒露于开放区域，卵的被寄生率升高了近20倍。

由此，王桂荣推测：产卵器鬃毛是东方黏虫雌蛾感知产卵漏洞的要害感器，这些鬃毛经由过程感知机械压力判定漏洞宽度是否适合。

他注释说，当鬃毛接触到漏洞双侧时，会遭到挤压，这类挤压孕育发生的机械压力会被机械觉得相干受体感知到。压力越年夜，申明漏洞越窄；压力越小，申明漏洞越宽。如许雌蛾就能判定出漏洞是否合适产卵。

“非凡鬃毛”的奥秘

研究团队已经经从虫豸举动中找到了谜底，但要想实现害虫绿色防控还有必需从份子机制上寻觅要领。

“咱们想找到相干的机械觉得受体基因。”王桂荣说，按照相干基因的序列引导设计、研制及开发响应的RNAi农药，滋扰害虫的产卵举动，让它们没措施于植物漏洞里产卵。如许就导致年夜部门卵袒露，再开释赤眼蜂覆灭害虫的卵，从而到达绿色防控的目的。

论文配合第一作者、中国农业科学院植物掩护研究所博士后艾东先容，他们进一步对于产卵器鬃毛区举行转录组测序及荧光原位杂交。成果发明，压电卵白Piezo于产卵器鬃毛中高表达。

使用基因编纂技能敲除了Piezo基因后，突变体黏虫的产卵位置变患上随机，其产卵器鬃毛也损失了对于机械摆动刺激的相应。赤眼蜂寄生卵实验成果注解，敲除了Piezo基因的突变体黏虫产的卵没法抵挡被寄生的�：�。

“也就是说，敲除了Piezo基因后，雌蛾损失漏洞辨认能力，随机产卵致使卵被寄生率飙升14.4倍。这及切除了鬃毛试验获得的成果险些同样。”王桂荣说，雌蛾产卵器上表达压电卵白的“非凡鬃毛”才是它们可以或许精准定位安全产卵位置的要害。

该研究从份子、神经及举动程度解析了东方黏虫偏好产卵在狭缝的机制，为机械觉得通路介导产卵位置选择举动提供证据及实例。

王桂荣暗示，传统农药易激发抗药性及情况污染，滋扰害虫的机械感知能力是一种绿色防控思绪。RNAi滋扰剂阻断Piezo的功效，可迫使害虫于袒露位置产卵，显著晋升天敌寄生效率，从而实现对于害虫的绿色防控。

相干论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116035
《中国科学报》(2025-08-15 第1版要闻)-威尼斯集团-
2025-08-26 12:42:26

威尼斯集团-2025年生物医学期刊图片大赛获奖作品揭晓—新闻—科学网

近日，2025年《BMC生态学与演化》及《BMC动物学》图片年夜赛获奖作品揭晓，两只雄性高鼻羚羊于草原湖畔打架的出色照片博得了冠军。这个一年一度的角逐旨于揭示地球上特殊生命的美、挣扎与保存计谋，同时向于生态学、演化生物学、古生物学及动物学范畴致力在摸索天然世界的研究职员致敬。除了总冠军外，评委还有于四个种别中别离选出了冠亚军：群体社会举动、生命动态、多彩计谋及研究举行中。
总冠军：“草原上屠杀的高鼻羚羊”。作者：Andrey Giljov
本年的总冠军作品拍摄了两只雄性高鼻羚羊于草原湖畔举行屠杀的排场。照片由俄罗斯圣彼患上堡国立年夜学的Andrey Giljov拍摄。高鼻羚羊原产在中亚草原，其特性是鼻梁高耸，有助在过滤尘埃及温暖冷空气。

Andrey Giljov注释说，从地面拍摄这些高鼻羚羊需要隐藏：“咱们不能不于这个所谓的社交场域四周搭建一个假装的掩体。咱们必需躲于暗中中，以避免吓跑靠近的高鼻羚羊，也不克不及发出没必要要的噪音，不然这些动物不会接近。”

《BMC生态学与演化》高级编纂委员会成员Christy Hipsley对于这张照片拍案而起，她指出了照片的光鲜视觉对于比：“柔及的配景及卡通的脸庞与这一刻行将发作的暴力形成光鲜对于比。高鼻羚羊履历了冰河时代、栖息地被粉碎及人类的偷猎，仍旧存活了下来。这些雄性动物可否活到孳生季候呢？”该刊高级编纂委员会成员David Ferrier亦奖饰捕获到这一刹时的构图：“这张照片很难拍摄。它不仅很好地出现了战斗的能量，还有捕获到了这些动物的光鲜形状。”
“群体社会举动”种别冠军：“若虫与天然：特写镜头下的路程”。作者：Sritam Kumar Sethy

一张捕获到一群刚孵化的瘤緣蝽若虫堆积于叶片上的照片，于“群体社会举动”种别中脱颖而出。印度贝汉布尔年夜学的Sritam Kumar Sethy捕获到了若虫堆积于叶片反面的一幕，此处为这些虫豸提供了湿度更高、更安全的生长及蜕皮情况。

Sritam Kumar Sethy注释道：“经由过程堆积于一路，它们加强了对于捕食者的防备能力，降低了个别被捕食的�：�。这类团体摆列还有为它们提供了更好的获取食品及水份等要害资源的路子，这对于它们生命初期懦弱阶段至关主要。”
一只年夜红葬甲母亲正以老鼠尸身喂养其幼虫。作者：Nick Royle

该种别亚军作品则揭示了一种不平常的育幼举动：一只年夜红葬甲母亲正以老鼠尸身喂养其幼虫。该照片由英国�？巳啬暌寡У腘ick Royle拍摄。
“生命动态”种别冠军：“侏罗纪赫布里底盆地上空的翼龙”。作者：Natalia Jagielska

三只翼龙于侏罗纪时代赫布里底盆地上空飞行的艺术回复复兴作品荣获“生命动态”种别冠军。香港中文年夜学的Natalia Jagielska经由过程X射线微断层扫描阐发化石，重修了蜥翼龙Dearc sgiathanach的体型布局，想象了这类翼龙于其时可能的飞行及打猎方式。

Natalia Jagielska注释道：“与该地域近期发明的其他翼龙比拟，蜥翼龙作为翼龙演化中的主要‘过渡环节’，展示了翼龙向体型更年夜、更顺应陆地糊口的形态的渐进改变。”
座头鲸跃出水面。作者：Alwin Hardenbolz

挪威瓦朗厄尔海疆一艘船上拍摄到的座头鲸跃出水面的惊人照片，于该种别中荣获亚军。芬兰天然资源研究所的Alwin Hardenbolz仅有几秒钟的时间窗口完成拍摄。
“多彩计谋”种别冠军：“甲虫的年夜眼瞪小眼震慑术”。作者：Abhijeet Bayani

印度科学研究所的Abhijeet Bayani拍摄了一只甲虫的正面恫吓特写，博得了“多彩计谋”种别冠军。这类视觉棍骗被称为“恫吓展示”，经由过程让虫豸看起来比现实更年夜或者更具威逼性来吓退或者疑惑捕食者。

Abhijeet Bayani暗示：“当我刚发明这只甲虫时，它看起来平平无奇。但当我从正面拍摄时，甲虫好像将我的相机镜头误认为捕食者。它忽然出现出漆黑与亮黄色——每一次我转变拍摄角度，它城市像公牛般调解头部，直面镜头。” Bayani还有说，这只甲虫甚至用头撞击了相机镜头。
泽陆蛙与树干粗拙表皮融为一体。作者：威尼斯集团-Sritam Kumar Sethy

泽陆蛙与树干粗拙表皮险些融为一体的假装，为其提供了完善的保护，使其能遁藏天敌并伏击猎物，该种别亚军作品中仅能依稀识别出它的身影。该照片由印度贝汉布尔年夜学的Sritam Kumar Sethy拍摄。
“研究举行中”种别冠军：使用无线电追踪研究英国最罕见的甲虫之一。作者：Nick Royle

一只正等候被安装违包状无线电跟踪器的雄性蓝地甲虫，博得了‘研究举行中’种别冠军。英国�？巳啬暌寡У腘ick Royle于一次野外标志勾当中拍摄了这张照片，该勾当使研究团队可以或许追踪该虫豸于寻觅食品及朋友时的运动及举动。

《BMC生态学与演化》高级编纂委员会成员Carmel McDougall评论道：“这张照片很是美，且凸显了技能前进怎样帮忙咱们网络主要数据，为懦弱物种的掩护计谋提供信息。”
松鸡家庭筑巢。作者：Jack Bamber

英国阿伯丁年夜学的Jack Bamber提交了一张相机陷阱照片，展示了苏格兰凯恩戈姆山脉中一个松鸡家庭筑巢的排�。谜掌毖∥弥直鸬难蔷�。

声誉奖及亮点作品

本年的《BMC生态学与演化》及《BMC动物学》图片年夜赛还有评比出一批未于各自种别中获奖，但被评审团认为很是精彩的图片，这些图片也得到了好评。
“鉴戒”。作者：Alwin Hardenbol

一张使人印象深刻的照片被提交到“群体社会举动”种别，该作品捕获到一只白颊黑雁停下来不雅察周围情况的一刹时。照片中，这只雁于飞往西欧海岸的途中，于芬兰逗留时，警惕地不雅察着周围是否有潜于的捕食者。这张照片由芬兰天然资源研究所的Alwin Hardenbol拍摄。
“看看谁能找到我”。作者：Jonathan Golden

于“多彩计谋”种别中，另外一张得到评委高度赞誉的参赛作品是一只宝石绿守宫（Naultinus ge妹妹eus）于树枝上连结均衡的画面。挪威奥斯陆年夜学的Jonathan Goldenberg指出，守宫的翡青翠色皮肤“与奥塔哥半岛上的本土灌木于阳光下闪耀的叶片相映成趣”。

相干获奖作品信息：

https://doi.org/10.1186/s12862-025-02423-6
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2025-08-26 12:42:26

威尼斯集团-植物御敌也懂“精打细算”—新闻—科学网

当咱们于野外被蚊子叮咬时，往往先挥手驱赶（低成本），其实没法忍耐才会利用驱蚊液（高成本）。这类“一个钱打二十四个结”的低成本优先防备计谋，如今被发明一样存于在植物界！中国科学院武汉植物园入侵生态学研究组的最新研究证明：面对虫害威逼时，植物像精明的理财妙手，优先启动低成本防备，仅于伤害进级时才动用“昂贵兵器”。

研究团队以于中国广泛漫衍的一年生草本植物——豚草 (Ambrosia artemisiifolia) 为研究对于象，联合来自鳞翅目、鞘翅目、直翅目的12莳植食性虫豸 (图1)，针对于豚草的多种机械及化学防备性状开展了体系试验。

研究发明：

1.成本核算：豚草的物理防备（如毛状体）以和年夜份子量防备化合物（如木质素）比小份子化合物（如绿原酸）具备更高的出产成本（图2）。

图2:差别防备性状的出产成本（以植物生物量为成本指标）。

2.精巧计略：遭遇虫豸进犯后，豚草中低成本的防备性状老是会被优先引诱合成，而高成本的防备性状只有于虫害连续加重、叶片受损面积到达必然阈值时才会被激活（图3）。这类依靠在成本的挨次型引诱于12种差别虫豸的进犯中都体现一致。

图3:豚草被差别类群的虫豸取食后，防备性状的引诱挨次。

研究不仅展现了植物防备的邃密化调控机制，还有注解这类“低成本优先”的防备计谋多是超过植物及动物界的遍及防备纪律，为理解天然界中物种怎样均衡防备成本与保存收益提供了新视角。研究结果以“Plants respond to herbivory through sequential induction of cheaper defenses before more cos威尼斯集团-tly ones”为题发表在国际生物学主流期刊 PLOS Biology，并获期刊尤其约请，登载国际偕行的专文Primer点评。武汉植物园副研究员万金龙为论文的第一作者，黄伟研究员为论文的通信作者，美国莱斯年夜学Evan Siemann传授及瑞士伯尔尼年夜学Matthias Erb传授介入了研究。本研究获得国度重点研发规划，中国科学院青年立异促成会及国度天然科学基金的资助。

论文链接

（原题：植物御敌也懂“一个钱打二十四个结”！武汉植物园初次揭秘植物引诱型防备的低成本优先计谋）
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2025-08-26 12:42:26

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