人类“重启”了一只小鼠的冷冻大脑科学大院
活体脑冷冻封存后被成功唤醒
很多科幻作品中都有关于冷冻睡眠的桥段：船员进入睡眠舱，身体机能被暂停，直至飞船完成长达数十年的漫长航行，在抵达目标星球后才被重新唤醒。在现实中，也有一些绝症患者通过冷冻的方式保存了自己的大脑，等待将来“换头术”变成现实的一天，可以换一副身体再次醒来。
最近，一项突破性研究让人类离科幻场景更近了一步——研究人员首次成功将小鼠大脑进行超低温玻璃化保存，并在复温后使其关键的神经功能——包括与记忆形成直接相关的机制——大部分恢复如常。
长久以来，低温保存生物组织的梦想始终受制于一个简单的物理现象：冰晶。当组织被冷冻时，细胞内的水结成冰，体积膨胀，形成的锋利冰晶会像无数微型刀片，刺破细胞膜、切断神经元之间精细的连接，彻底摧毁组织的微观结构。对于大脑这样由近千亿神经元、百万亿连接构成的精密器官来说，传统冷冻无异于一场毁灭性的冰风暴。
在此之前，从未有实验能证明，一个大脑或任何复杂器官在深度冷冻后，其关键的生理功能可以得到恢复。
来德国埃尔兰根-纽伦堡大学的研究团队选择了一条不同的技术路径：玻璃化。其核心思路不是对抗冰晶，而是根本不让冰晶形成。
他们的方案是用特定配比的冷冻保护剂逐步替换脑组织中的大部分水分，随后进行极快速冷却，使剩下的水分来不及排列成冰晶，而是瞬间转化为一种类似玻璃的非晶体固态。这个过程，仿佛按下了生物时间的暂停键，将大脑的物理状态在分子层面近乎永恒地固定住。
研究人员首先在小鼠脑切片上测试他们的配方。在电子显微镜下，他们欣喜地看到，经历玻璃化与复温后，神经元细胞膜轮廓清晰，树突棘（接收信号的关键结构）的密度和长度与新鲜样本无异。这意味着大脑最精密的森林结构，在经历了零下150摄氏度的严寒后，依然被完整保存了下来。
结构完整固然重要，但功能是否幸存才是真正的试金石。大脑的功能核心在于神经元之间的信息传递，尤其是长期增强效应——这是学习与记忆在细胞层面的物质基础。
实验给出了鼓舞人心的结果。在复温后的脑切片中，基础的神经信号传递得以维持。而最关键的长期增强效应，不仅依然能够被诱发，甚至在某一类神经连接中表现得比处理前更强。尽管其中机理尚未完全明了，但这明确表明，在低温暂停之后，存储记忆和形成新记忆的生理潜能被成功地保留了下来。
在脑切片实验取得成功后，团队向终极目标迈进：完整保存整个小鼠大脑。这一步的难度大幅增加，因为冷冻保护剂必须通过血管系统输送，并穿越血脑屏障。最初的尝试曾导致了灾难性脱水，大脑严重皱缩。团队最终通过脉冲式灌注结合补水的策略，部分解决了这一难题。
最终，在三分之一的成功案例中，对于复温后大脑的海马体齿状回区域的神经元，电生理活性得到了良好保存。虽然这只是完整大脑功能评估的一小步，但足以证明实验原理的可行性。
这项研究为器官移植领域带来了曙光。如果心脏、肾脏等器官能够通过玻璃化技术长期无损保存，将彻底解决移植医学中器官短缺与运输时限的紧迫难题。此外，对于研究神经系统疾病的科学家而言，他们未来或许能建立大脑组织的低温“银行”，随时取用保存完好的活体样本进行研究。这项技术或许还能为目前的不治之症患者提供一种未来选项，也为遥远的星际旅行设想了一种可能性。
当然，从一个小鼠大脑的初步成功，到安全应用于人类器官乃至更复杂的构想，中间仍有极其漫长的科学、技术与伦理之路需要探索。研究作者强调，这距离科幻中的“人体冷冻复活”或大型器官长期保存应用仍非常遥远。
冷冻后的脑组织和新鲜脑组织的形态没有很大变化（图片来源：参考文献）
课代表总结：小时候看的科幻电影，都说星际旅行的冷冻睡眠舱要成真了？
A. German,E.Y. Akdaş,C. Flügel-Koch,E. Erterek,R. Frischknecht,A. Fejtova,J. Winkler,C. Alzheimer, & F. Zheng, Functional recovery of the adult murine hippocampus after cryopreservation by vitrification, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (10) e2516848123, https://doi.org/10.1073/pnas.2516848123 (2026).
这是一个神奇的圆环，绕它走四圈才能回到起点
在一项3月5日发表于《科学》的研究中，科学家合成了一种具有前所未有扭曲特性的碳基分子，称之为“半莫比乌斯”分子。这种分子的特殊之处在于，构成环的原子链仅扭转了90度，而非完整的180度。
读者朋友也许听说过莫比乌斯环：取一张纸带，将其中一端反转180度再和另一端粘起来，就得到了一个只有一面的莫比乌斯环。如果把一只蚂蚁放在莫比乌斯环上，它需要爬两圈才能回到起始位置。
在化学中，一个普通的、由6个碳原子组成的苯环并不是莫比乌斯环，其内部的化学键没有正反面之分，因此一颗电子从某个碳原子出发，绕一圈就可以回到原来出发时的化学键上。
然而如果我们利用一些其他原子进行占位，并对碳原子环上的化学键进行适当的取代，就会打破这种正反面的对称性，使得一颗电子从正面的某个位置出发转一圈之后，会来到反面的化学键；想要回到出发点，必须得再转一圈。这就是之前人们已经掌握的莫比乌斯分子的合成。
而在最新的研究中，来自美国IBM公司、曼彻斯特大学、瑞士苏黎世联邦理工学院等机构的研究团队创造了一个由13个碳原子组成的“半莫比乌斯”环。当一颗电子从正面出发并且绕行一圈时，它并没有翻转180度来到反面，而是偏转90度来到侧面。也就是说，电子需要绕四圈才能回到出发位置。
想要实现这种效果，科学家必须精确地修饰这13颗碳原子，对每一颗要进行特定的电击处理，才能保证它们化学键的走向及扭转状态的稳定性。而控制这些操作的算法，是用IBM公司的量子计算机处理并实现的。
“半莫比乌斯”分子不同寻常的几何结构可能会影响电子在内部的移动方式，从而导致“不同寻常的磁性和自旋依赖效应”。这种分子有可能成为一种由大量粒子集体行为产生的状态，即准粒子的系统。而这也是量子计算机为现代科学发展带来的众多革命性推动的一个例子。
化学家合成了第一个“半莫比乌斯”结构的碳基分子。（图片来源：IBM研究院、曼彻斯特大学）
课代表总结：真·分子级别的纠结。
https://doi.org/10.1126/science.aea3321
蚊子=危险；蝙蝠=危险；蚊子+蝙蝠=安全？
蚊子是很多传染病的主力军，例如登革热和疟原虫都可以通过蚊子传播。虽然在我们的日常生活中，蚊子并不是太严重的问题，但在非洲，蚊子传播的疾病是重要的公共安全威胁。
与此同时，蝙蝠是自然界著名的病毒储存库，包括令人闻之色变的狂犬病毒和尼帕病毒在内的许多致命病原体，都能在蝙蝠体内安然栖息。
某些病毒可能会跨越物种屏障，传播给人类或其他动物，即所谓的溢出事件。然而，给野外成千上万、行踪不定的蝙蝠逐一接种疫苗，无异于天方夜谭。
面对这一难题，中国科学院武汉病毒研究所的团队想出了一个脑洞大开的方案：为什么不利用蝙蝠的自然天敌——蚊子，来充当疫苗的快递员呢？
他们设计了一种基于水疱性口炎病毒（VSV）的疫苗载体。这种病毒能够同时感染昆虫和哺乳动物，就像一个天生的双栖快递员。
科学家对这位快递员进行了改造，让它在蝙蝠体内生产出狂犬病毒或尼帕病毒的关键蛋白，以此训练蝙蝠的免疫系统识别并记住这些敌人，但绝不引起真正的疾病。接着，他们让蚊子吸食含有这种疫苗病毒的血，将这些蚊子变成活体疫苗库。
在实验室的模拟环境中，研究人员让蝙蝠与这些携带疫苗的蚊子共同生活。当蚊子为了饱餐一顿而叮咬蝙蝠时，疫苗便悄然注入。结果令人振奋：在暴露于疫苗蚊子的六只蝙蝠中，有四只产生了针对两种病毒的可检测抗体。这意味着，蝙蝠的免疫系统成功被唤醒，完成了针对未来真实病毒入侵的军事演习。
更有趣的是，研究团队还准备了一个B计划：盐水陷阱。他们发现，蝙蝠有主动寻找矿物质盐水的习性。于是，科学家在盐水中储存了疫苗，制成诱饵。果不其然，舔食这些盐水的蝙蝠同样产生了强烈的免疫反应。这相当于在蝙蝠常去的洞穴里，设置了一个“自助疫苗接种站”。
这项被称为生态疫苗接种的策略，其核心优势在于高效与非侵入性。它无需捕捉和直接处理野生动物，极大地降低了操作难度和对动物的干扰。但其最精妙的设计，在于对生物安全的极致考量。
传统的可传播疫苗（即能在动物间相互传染的疫苗）虽然覆盖面广，却犹如在生态系统中释放了一个自我复制的基因工程体，其长期进化和生态风险不可预测。而本研究采用的是一种有限传播策略。疫苗通过蚊子或盐水一次性递送，不会在蝙蝠之间相互传染。这就像发射了一枚精确制导、完成任务后自动销毁的导弹，在取得群体免疫效果的同时，最大程度地控制了未知风险。
当然，将任何工程病毒释放到野生环境中，都可能产生难以预料的连锁反应。科学家也坦言，这始终是一场在疫苗传播效率与生物安全之间的权衡。这项研究目前还处于概念验证阶段，距离实际应用还有很长的路要走，包括对环境潜在影响的长期评估。
蝙蝠是自然界中大量病毒的宿主（图片来源：Wikispecies）
课代表总结：敌人的敌人就是我的朋友，这波兵法满分！
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-026-00795-3
