发现迄今最古老黑洞；谷歌AI抢攻奥赛金牌；肿瘤液体活检大突破…｜WE科学周报

1月17日，Nature 上发表的一篇论文显示，剑桥大学团队及合作者利用韦布空间望远镜（JWST），探测到了一个可以追溯到宇宙大爆炸后约4.3亿年的黑洞（迄今发现的最古老黑洞），比太阳的质量大数百万倍。在宇宙诞生之初就存在如此大质量的黑洞，挑战了人们对黑洞形成与增长的传统理解。根据标准宇宙模型，恒星坍塌后可能形成一个质量约为太阳100倍的黑洞，而该黑洞需要大约10亿年才能成长到如今观测到的大小。但矛盾的是，宇宙诞生后还不到10亿年它就已经存在。这表明，黑洞可能以其他方式形成，天生就很大，或者它吞噬物质的速度比此前假设的高出数倍。该黑洞已刷新去年JWST发现的最古老黑洞纪录，而得益于JWST的高灵敏度，未来几个月或几年内可能还会发现更古老的黑洞，帮助天文学家进一步加深对早期宇宙黑洞的理解。

论文 👉

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07052-5

1月17日，Nature 上发表的一篇论文显示，DeepMind团队开发出一款能解答国际数学奥林匹克竞赛几何问题的AI系统AlphaGeometry，表现接近人类金牌选手。研究人员通过创建工具生成上亿机器可读的几何证明，克服了奥赛数据不足的难点，让AlphaGeometry无需人类示范即可学习。AlphaGeometry将神经语言模型的预测能力，与以规则为基准的符号推演巧妙结合，寻找复杂的几何定理的证明。面对30道奥数几何题的测试，AlphaGeometry正确解出了25题，接近奥赛金牌选手的平均表现（25.9题），而之前最优秀的系统只解出了10题。证明数学定理需要高度的逻辑推理和创造性思维，再加上训练数据不足，以前基于机器学习的AI难以达到这种水平，这项研究标志着AI性能的一项重大突破，证明了AI不断提高逻辑推理能力的潜力，以及发现和验证新知识的能力。

论文 👉

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06747-5

血液采样中肿瘤细胞脱落的DNA片段（ctDNA）太少，导致肿瘤“液体活检”的灵敏度不够高（尤其是在肿瘤较小的情况下）。1月19日，Science 上发表了一项研究突破：麻省理工学院和博德研究所团队开发了一种新方法，在抽血前1~2个小时内注射一种试剂，可让检测微小肿瘤的灵敏度从原先的不足10%提高到75%以上。具体来说，他们设计了两种称为“启动剂”的注射剂，可在抽血前暂时保护ctDNA，避免其因为核酸酶的消化作用、肝脏巨噬细胞的吞噬作用而被分解和清除。癌症小鼠实验中，血样中可获得的ctDNA数量增加了60倍，检测灵敏度从不到10%跃升到75%以上。不仅如此，还能从ctDNA中获得更完整的分子图谱，可以更好地确定肿瘤类型及指导治疗方案。研究团队计划进一步开发这项技术，推进临床试验。

论文 👉

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf2341

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https://doi.org/10.1126/science.adj3770

很多人都以为，像油漆这样的聚合物溶液在潮湿的日子里比在干燥的日子里干得更慢。但 Physical Review Letters 上发表的一项研究成果却打破了这一常识：爱丁堡大学的研究人员通过实验证明了一种理论假设——聚合物溶液中水或其他溶剂的蒸发速率可以与环境湿度无关。研究人员建造了一种装置来测量普通水聚合物溶液（聚乙烯醇或PVA）在不同湿度下的蒸发速率。实验表明，水的蒸发会将聚合物分子推向表面，在那里形成致密层，阻碍蒸发并保护表面免受湿度影响。这种现象可能会影响含有病毒的呼吸道飞沫蒸发的速度（这些液滴也含有高分子量聚合物），而目前的病毒传播模型却忽略了这些生物聚合物对液滴蒸发的影响。该研究成果有助于解释病毒感染的季节依赖性。

论文 👉

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.248102