60多年来，本科生平均智商下降了17点，略高于总人口平均水平；《自然》公布2024年值得关注的7大科学技术进展 | 环球科学要闻

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最近，《自然》杂志公布了2024年值得关注的7大科学技术进展。

深度学习助力蛋白质设计。得益于数据量提升以及人工智能算法的进步，从头开始设计蛋白质的技术日趋成熟。2023年，科学家将用于图像生成的扩散模型与蛋白质结构设计相结合，构建了能按需定制复杂结构蛋白质的AI模型。而未来模型的迭代优化将不止于蛋白质设计，对非蛋白质目标的设计也能为工程酶、转录调节剂、功能性生物材料等领域开辟新视野。 

识别“深度伪造”内容。生成式AI算法大幅降低了图像、音频、视频的合成难度，但这也导致大量欺骗性的“深度伪造”内容涌入网络。为此，研究者正计划开发有效的AI生成内容水印和检测“深度伪造”内容的工具箱，从不同角度分析，识别AI生成的欺骗性内容。 

基因编辑实现大片段DNA嵌入。精确且可编程地插入包含数千个核苷酸序列的大片段DNA始终是基因编辑技术中的挑战，但近年来有多项相关的基因编辑技术有了进展。

脑机接口技术。脑机接口技术可帮助患有严重神经损伤的人恢复失去的技能，其中AI技术发挥了重要作用，过去几年多项研究在脑机接口领域成果斐然。 

超分辨率显微镜技术。科学家正在努力缩小超分辨率显微镜与结构生物学技术之间的差距。这些新方法能以原子级分辨率重建蛋白质结构。 

构建细胞图谱。科学家正在努力缩小超分辨率显微镜与结构生物学技术之间的差距。这些新方法能以原子级分辨率重建蛋白质结构。但HCA至少还要5年才能完成。届时，其将为人类带来巨大利益，科学家可使用图谱数据来指导组织和细胞特异性药物的研发。 

纳米材料3D打印技术。纳米材料具有非常独特的特性，但并非所有纳米材料都可通过光聚合直接打印。2022年，加州理工学院团队找到了巧妙的解决方法：将光聚合水凝胶作为微尺度模板，然后将其注入金属盐并进行处理。这一方法有望利用坚固、高熔点的金属和合金制造出功能性纳米结构。（《自然》，公众号“学术经纬”，科技日报）

据纽约时报（The New York Times）消息，由礼来公司旗下的小型生物技术公司Akuous开发的一款基因疗法，让一名患有遗传性耳聋的11岁男孩Aissam Dam第一次听到了声音。Dam有双耳听力障碍，是一个名为OTOF的基因突变引起的。去年10月4日，他在费城儿童医院接受基因治疗，医院的医生将小剂量的基因疗法制剂注射到了他一只耳朵的内耳，让Dam成为美国第一个接受先天性耳聋基因治疗的人。

耳朵是一个封闭的系统，因此这种疗法不会影响身体的其他细胞。4个月后，Dam第一次听到了声音：包括他父亲的声音、汽车经过的声音以及用来给他理发的剪刀发出的声音。已有的研究发现，有超过150种不同的基因被发现会导致听力损失，而大约每500个新生儿中就有1个被发现患有遗传性的听力损失。随着这种基因疗法被证实安全和有效，它将能在更多的儿童身上进行测试，包括美国的2岁和3岁的儿童。（The New York Times）

超导量子位架构通常在GHz频率范围运行，这限制了它们可以交互的系统类型。最近，一项发表于《物理评论X》（Physical Review X）的研究展示了超导量子体系的一种低频运行方案，其工作频率为1.8MHz，是迄今最低的频率。

研究团队使用的fluxonium量子位曾在2021年实现了破纪录的14MHz低频运行，但进一步降低fluxonium量子位的运行频率却始终难以做到，因为环境噪声和磁场波动很容易破坏量子位的量子特性。为此，研究人员利用冷原子系统的技术来冷却量子比特，通过这种方式，研究团队将超导量子位的运行频率降低了十倍。此外，研究人员还表明，这种量子位可以充当异常灵敏的电荷传感器，检测微小的量子涨落。

图片来源：Pixabay

大众会普遍认为，大学生应该大大高于一般人群的平均智商。不过据 Big Think 网站消息，加拿大的研究人员通过一项综述性研究，发现本科生的智商从1939 年的119稳步下降到2022年的102，略高于人口平均水平（100）。

研究人员对在1939年至2022年间用韦氏成人智力量表（Wechsler Adult Intelligence Scale）测试的本科生样本，进行了荟萃分析。结果显示，现在本科生的平均智商只有102，并且每年下降0.2，学生的智商在不同的大学之间也有很大的差异。这与长期观察到的“弗林效应”（大众的智商随时间的推移而稳定上升）相反。研究人员称，学生智商的下降是过去80年来教育程度不断提高的必然结果。目前从大学毕业比上世纪40年代完成高中学业更普遍。然而，这扇向学术界敞开的大门有一个潜在的问题：平均智商下降，部分学生不能顺利完成学业。研究人员建议，大学首先需要调整课程和学术标准。目前，《心理学前沿》（Frontier in Psychology）官网已发布论文的摘要，完整论文有待更新。(公众号“科研圈”)

据《自然》新闻（Nature News）消息，精神压力与肠道紊乱、出现炎症性肠病（IBD）有着密切的关联。IBD会导致肠道炎症，从而引起腹痛、腹泻。最近，中国药科大学的研究人员发现精神压力伤害肠道的机制——压力能改变肠道中的乳酸菌的代谢，进而导致肠道内的免疫反应发生变化。该研究已于1月23日发表在《细胞代谢》（Cell Metabolism）杂志上。

为了找出病因，研究人员给小鼠施加了长达两周的慢性压力。相比于对照组，小鼠体内负责保护肠道免受病原体伤害的细胞大量减少。这是因为分化成这些“防卫细胞”的肠道干细胞的代谢受到了影响。通过分析小鼠的肠道菌群，他们进一步发现精神压力会促使肠道中的乳酸菌增殖，这些乳酸菌会产生很多的吲哚-3-乙酸盐（indole-3-acetate ，IAA），而正是IAA阻止了干细胞分化成“防卫细胞”。研究者还发现在人类中也有类似的情况：相比于没有抑郁症的个体，抑郁症患者的排泄物样本也含有更高水平的乳酸菌和IAA。给压力小鼠提供α-酮戊二酸后能激活小鼠肠道干细胞的代谢。这一研究发现压力对肠道的下游影响，而关于大脑是如何传递信号来引发细菌增殖，还需进一步研究。（Nature News）

撰文：时小舟、不周、clefable