说起来你可能不信，非洲大陆正在裂开 | 一周趣科学vol.67

昆虫在伪装自己的时候也会摸鱼

昆虫的防御型拟态主要有两种，其中缪氏拟态是指几种有毒昆虫之间长得非常相似，让天敌不敢招惹。就好比一想到蜜蜂，我们就会想起毛茸茸的黄黑交替的腹部和收窄的腰部，在野外看到这种特征的昆虫我们肯定不敢招惹。

而另一种拟态则被称为贝氏拟态，说的是普通昆虫故意伪装成另一种很难吃或者有毒的昆虫，从而保护自己。比如许多蝴蝶虽然长得很吓人，但其实无毒，它们只是在模仿自己有毒的亲戚。（点这里看几种拟态大比拼）

在研究贝氏拟态的时候，科学家发现一个奇怪的问题。有些昆虫模仿有毒昆虫的时候，压根就模仿得不像，按理说早就该被鸟吃光了才对，可是它们是怎么活下来的呢？换句话说，这些拙劣的模仿者根本无法保护自己不被鸟吃，那它们为什么还要做这种拙劣的模仿呢？

英国诺丁汉大学的研究者们发现了一个华点：捕食昆虫的不只是鸟，还有其它昆虫，例如蜘蛛、螳螂等。如果这种拙劣的贝氏拟态防不了鸟，那它们是不是能防住昆虫呢？

研究者们天才地使用3D打印技术制作了一系列“杂交”猎物：选择了对捕食者来说非常美味的墨蝇和非常难吃的胡蜂作为“亲本”，3D打印了5种“塑料杂交昆虫”，分别是100%像墨蝇、75%像墨蝇-25%像胡蜂、50%像墨蝇-50%像胡蜂、25%像墨蝇-75%像胡蜂，以及100%像胡蜂的完全体。

他们用这5种打印昆虫来模拟不同程度的贝氏拟态，来观察不同的捕食者到底能不能区别出来它们。

实验发现，大山雀、蓝山雀和家养的鸡都能够准确分辨出胡蜂完全体，前4种即便再像胡蜂也会被很快识破，鸟类会去啄它们，而不会去啄胡蜂完全体。对于家鸡来说，打印昆虫的体长比胡蜂的体长仅仅短了2毫米也会被识破。

但是对捕食性昆虫来说，情况就完全不同了。只要猎物与胡蜂的相似度达到50%以上，。螳螂和蜘蛛就会显著减少捕食动作。也就是说，大概只要与胡蜂有一半的像，就能够躲过这类捕食性昆虫。科学家后来把实验搬到野外之后，也得出了类似的实验结果。

这就给了我们一个答案：那些拙劣的拟态之所以能存活下来，是因为自然界也有一群眼神不好的捕食者。在鸟类种群不发达的生态环境中，只要长得稍微像难吃的样子，就足以掩人耳目了，那又何必费尽心机地非得和别人长得一样呢？

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        视频详情      

螳螂被50%像胡蜂的打印昆虫吓住了，捕食动作迟缓

（视频来源：参考文献）

参考文献：

Taylor, C.H., Watson, D.J.G., Skelhorn, J. et al. Mapping the adaptive landscape of Batesian mimicry using 3D-printed stimuli. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09216-3

植物通过气体监测来判断自己是否受伤

当我们的皮肤有破损之后，身体会产生一系列的信号分子，促进伤口的愈合，整个过程已经成为生理学教科书上的经典案例。植物表皮及其特化的角质层有点像我们的皮肤，那么，植物是如何检测到自己的表皮有损伤并且修复自身的呢？

一篇发表在《自然》杂志上的文章报告称，植物可以通过“闻”到自己体内泄露出来的“气味”，察觉到自己体表有损伤。

研究人员在模式植物拟南芥的茎上制造了伤口。起初，他们观察到在伤口部位附近，两个基因PER15和PER49在受伤后仅一天内就出现了显著的高表达。4天后，一层新的栓化细胞层（相当于人类伤口处出现的血痂）就形成了，有效地重建了受损的屏障。这些发现引起了研究团队对促使植物表皮快速修复的信号过程的兴趣。

然后，研究人员在植物受伤后立即用羊毛脂或凡士林（可阻止气体交换）密封伤口。研究结果令人震惊：封闭伤口抑制了PER15基因的诱导，并阻止了栓化细胞层的形成，这清楚地表明气体的扩散对于激活修复反应至关重要。

此外，直接测量证实，受伤茎释放的乙烯水平显著高于未受损对照，这表明乙烯可能是一种信号线索。尽管乙烯释放看起来很重要，但基因分析显示，如果把植物和乙烯处理有关的两个基因（ein2-1和etr1-3）损坏掉，植物在茎损伤后仍会形成栓化保护层。这一耐人寻味的悖论表明，尽管乙烯扩散很重要，但它可能并非单独起作用。或者，乙烯是通过其他仍然未知的基因传递了损伤修复的信号。

总的来说，这些发现构建了一个新的理论：植物通过监测损伤部位气体的扩散模式来动态地监测其表皮的健康状态。这种气体介导的感知构成了一种新颖的“完整性监测”形式，能够调节栓化层的快速重新部署，从而有效地重新封闭伤口。植物修复自身保护屏障的精准性，凸显了其进化的复杂性。

a：实验示意

b：正常的伤口处会长出木栓层（紫色细胞）

c：左图是对照，右图是覆盖了羊毛脂

可见覆盖羊毛脂后几乎没有长出木栓层

（图片来源：参考文献）

参考文献：

Iida, H., Abreu, I., López Ortiz, J. et al. Plants monitor the integrity of their barrier by sensing gas diffusion. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09223-4

科学家首次提取埃及古王国时期

木乃伊完整DNA

发表在《自然》杂志上的一项研究称，研究人员对一具保存完好的木乃伊的牙齿进行了全基因组测序。这具木乃伊是在距今 4,495 至 4,880 年前一个埃及墓葬里的密封陪葬罐中发现的。这个历史时期处于埃及文明的古王国时期。这也是人类首次在古王国时期的木乃伊上提取到完整的人类基因组。

4/5的基因组显示出与北非和埃及周边地区的联系，这不难理解。但这个木乃伊1/5的基因组显示出与底格里斯河和幼发拉底河之间地区的联系，而这里正是两河文明的发源地。早期考古证据表明，埃及与两河流域之间存在贸易联系，并且陶器制作技术和图画书写系统也存在相似之处。这项新研究进一步阐明了这两个地区之间的基因联系。

这具木乃伊是在努韦拉特考古遗址的一个埃及古墓群中发现的，位于一个从岩石山坡上凿出的墓室内。通过对其骸骨磨损情况以及特定关节关节炎的分析，可以判断这名男子可能年逾60，曾从事陶工职业。

这个人生活在古王国时期之前或初期，当时上埃及和下埃及统一为一个国家，经历了一段相对政治稳定和文化创新的时期。正是在这种中央集权的条件下，古埃及才得以形成。大约在同一时期，苏美尔城邦在两河流域扎根，楔形文字出现。

研究人员表示，需要对其他古代 DNA 样本进行分析，才能更清楚地了解两个文化中心之间迁移的程度和时间。

a：木乃伊发现地。b：盛放这一木乃伊的容器

c：木乃伊的骨骼显示其曾常年弯腰工作

（图片来源：参考文献）

参考文献：

Morez Jacobs, A., Irish, J.D., Cooke, A. et al. Whole-genome ancestry of an Old Kingdom Egyptian. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09195-5

算法革新让传统计算机能够

复现量子计算机的错误

量子计算机有望解决当今超级计算机无法处理的复杂问题。在可预见的未来，量子技术的计算能力预计将彻底改变医学、能源、加密、人工智能和物流等领域解决问题的基本方式。

尽管前景广阔，但该技术仍面临重大挑战：需要纠正量子计算过程中产生的错误。虽然传统计算机也会出现错误，但这些问题可以通过成熟技术快速可靠地纠正，避免造成影响。相比之下，量子计算机出现的错误更多，且更难检测和纠正。量子系统目前尚不具备容错能力，因此还未达到完全可靠的阶段。

为了验证量子计算的准确性，研究人员使用传统计算机或复现这些计算过程。然而，量子计算的极高复杂性使得这类模拟变得极其困难——在某些情况下，即便是全球最顶尖的传统超级计算机，也需要耗费宇宙年龄的时间才能完成模拟计算。

量子计算机纠错能力有限的根本原因在于其基本构建单元——量子比特。量子比特可以同时保持1和0的值，以及所有中间状态的各种组合。计算能力会随着量子比特数量的增加呈指数级提升，但代价是它们对外界干扰极度敏感。

来自环境的最轻微噪声——无论是振动、电磁辐射还是温度变化——都可能导致量子比特计算错误，甚至丢失量子态，从而丧失继续计算的能力。

为解决这一问题，东京大学的研究人员采用纠错码将信息分散存储在多个子系统中，这样只需要测量其中一个子系统，就可以知道全部的信息有没有出错。然而，由于涉及多个子系统之间的协作，模拟这一过程极具挑战性。

研究人员开发了一种算法，其存储量子信息的方式使量子计算机更容易纠正错误，从而降低了对噪声和干扰的敏感性。在应用了独特的数学方法后，其效率远超以往任何技术，得益于这一新方法，研究人员现在可以更可靠地测试和验证量子计算机的计算结果。

这为模拟量子计算开辟了全新途径——这些计算我们此前无法验证，但对构建稳定且可扩展的量子计算机至关重要。相关论文发表在近日的《物理评论快报》上。

用实体的计算机模拟量子计算机

连错误都要完美复现  （图片来源：AI生成）

参考文献：

Cameron Calcluth, Oliver Hahn, Juani Bermejo-Vega, Alessandro Ferraro, Giulia Ferrini. Classical Simulation of Circuits with Realistic Odd-Dimensional Gottesman-Kitaev-Preskill States. Physical Review Letters, 2025; 135 (1) DOI: 10.1103/xmtw-g54f

非洲大陆可能进一步裂开

英国南安普敦大学地球科学家主导的研究，揭示了非洲地幔深处周期性上涌的熔融岩浆活动证据。这些脉冲正在逐渐撕裂非洲大陆并孕育新海洋的形成。

埃塞俄比亚阿法尔地区是地球上罕见的三重构造裂谷交汇处：埃塞俄比亚大裂谷、红海裂谷和亚丁湾裂谷在此汇聚。地质学家长期推测该区域下方存在被称为"地幔柱"的热物质上涌，推动着地壳拉伸和新海洋盆地的诞生。但此前对其结构及在裂谷板块下方的活动知之甚少。

团队发表于《自然·地球科学》的研究表明，阿法尔地区下方存在一个如心脏跳动般周期性上涌的热幔柱。但是阿法尔地下的地幔并非均匀静止，而是具有脉动特性，且这些脉动携带独特的化学特征。同时，非洲大裂谷也在引导着这些上涌的地幔脉冲。这对理解地球内部与地表相互作用机制至关重要。

研究团队采集了阿法尔地区和埃塞俄比亚大裂谷超过130份火山岩样本，结合既有数据和先进统计模型，系统分析了地壳、地幔结构及其包含的熔体特征。结果显示阿法尔下方存在单一非对称幔柱，其化学条带如同地质条形码般在裂谷系统中重复出现，且间距随各裂谷臂构造条件变化而改变。

新研究证实阿法尔地幔柱并非静态存在，而是会对上覆构造板块做出动态响应。深部地幔上涌的演化与上覆板块运动密切相关，这对解读地表火山活动、地震过程及大陆分裂机制具有深远意义。研究表明深部地幔流可穿过板块底部，促使火山活动集中于板块最薄区域。后续研究将聚焦板块下方地幔流动的具体机制和速率。

科学家预测的埃塞俄比亚5种可能的裂开模式

（图片来源：参考文献）

牧心，科普作者。