新研究表明，我们可能很快能检验霍金（Stephen Hawking）最具争议的一个理论。在 1970 年代，霍金提出暗物质，即构成宇宙中大部分物质的不可见物质，可能是由宇宙大爆炸最早时刻形成的黑洞构成的。现在三位天文学家提出了一种理论，不仅可以解释暗物质的存在，还可以解释宇宙中最大黑洞的出现。研究合作者、耶鲁大学的天体物理学家 Priyamvada Natarajan 在一份声明中表示：“我个人觉得该想法最令人兴奋地方在于它优雅地统一了我正在研究的两个真正具有挑战性的问题——探索暗物质的本质以及黑洞的形成和生长——且一箭双雕地同时解决了这两个问题。”更重要的是，一些新仪器——包括刚刚发射的詹姆斯韦伯太空望远镜——可以产生最终评估霍金著名理论需要的数据。

在最新研究中，Natarajan、迈阿密大学的 Nico Cappelluti 和欧洲航天局的 Gunther Hasinger 深入研究了原始黑洞的理论，探索它们如何解释暗物质以及是否可能解决其他宇宙学难题。要通过当前的观测测试，原始黑洞必须在一定的质量范围内。在这项新工作中，研究人员假设原始黑洞的质量约为太阳质量的 1.4 倍。他们构建了一个宇宙模型，用这些相当轻的黑洞取代了所有暗物质，然后寻找可验证（或排除）模型的观测线索。

研究小组发现，原始黑洞可能在宇宙中发挥了重要的作用——它播撒了第一批恒星、第一批星系和第一批超大质量黑洞（SMBH）。观测表明，恒星、星系和 SMBH 在宇宙学历史中出现得非常快，也许速度太快，因而无法用我们在当今宇宙中观察到的行程和生长过程来解释。Natarajan 表示：“原始黑洞，如果它们确实存在的话，很可能是所有超大质量黑洞形成的种子，包括银河系中心的超大质量黑洞。”这个理论很简单，不需要大量新粒子解释暗物质。Cappelluti 在声明中表示：“研究表明，在不引入新粒子或新物理学的情况下，我们可以解开现代宇宙学的奥秘，从暗物质本身的性质到超大质量黑洞的起源。”

为了躲避波涛下的捕食者，飞鱼可以从水中跃出并长距离滑翔，它成对的胸鳍和腹鳍比其他鱼类更长也更坚硬，可以作为翼。在一次古怪的演化胜利中，曾是严格水生的生物通过身体形状的改变转变为能短暂漂浮在空中的生物。最近由哈佛医学院和波士顿儿童医院的 Matthew Harris 领导的一组研究人员报告了飞鱼鳍演化的遗传基础：通过技术的创新组合，他们发现只要改变两个基因就足以产生飞鱼的独特体型。当这些突变发生在一种常见的观赏鱼身上时，鳍的比例开始以类似的方式发生变化。Harris 表示：“开始演化发育生物学研究时，我们没有想到能使用如此简单的规则在形式上产生如此大的飞跃。”研究发表在 11 月 22 日的《Current Biology》杂志上。

这些发现值得注意的部分原因是它们暗示发育中的组织内的生物电信号，而不仅仅是“形态发生”的化学信号，可以调节发育中的鳍、可能还有其他结构的生长和形状。这项研究和早期的工作也清楚地表明微小的遗传变化有时会产生具有重要演化后果的巨大形态变化。自然界中动物形态许多难以捉摸的多样性源自于自然选择对控制发育的遗传程序的修补。调整组织生长的时间和速度可以扩大或缩小结构，甚至插入或去除骨骼以创造新的适应性，为物种开辟新的生态位。研究这个过程的生物学分支——演化发育生物学有着悠久的历史，但是直到最近，研究人员才能开始探索导致特定变化的基因。

中科院合肥研究院等离子体所的超导托卡马克装置（东方超环或 EAST）装置创造了新的世界纪录，在注入能量达到 1.73 吉焦的条件下，实现电子温度近 7000 万摄氏度的长脉冲高参数等离子体运行 1056 秒，这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。在这之前 EAST 装置先后维持 1.2 亿摄氏度等离子体 101 秒，1.6 亿摄氏度等离子体 20 秒。它的目标是维持 1 亿度等离子体一周时间。EAST 的研究目的是支持正在法国建造的国际热核实验反应堆项目（ITER）。

新研究发现当在场的年长雄象数量较少时，雄象会更好斗。这项与非洲大象组织合作进行的研究在三年时间里，观察了博茨瓦纳马卡迪卡迪潘斯国家公园全雄性地区的 281 头雄性大象的行为。这些大象被分为四个年龄组：两个青少年组（10-15 岁和 16-20 岁）和两个成年组（21-25 岁和 26 岁以上）。结果发现，周围的年长公象越少，大象就越有可能攻击非大象目标，例如车辆、牲畜和其他物种。特别是青少年组的大象，它们在独处时比与其他大象在一起时对非大象目标更具攻击性，也更可怕。这表明社会关系疏离的青少年大象可能对人构成更大的威胁。论文主要作者、埃克塞特动物行为研究中心的 Connie Allen 表示：“我们的研究引起了人们对动物行为中经常被忽视的领域的关注；在非繁殖全雄性社会中的雄性之间形成的复杂关系和联系。”“群体中见识较为广博、年长的大象看起来在帮助年轻、经验不足的雄性保持冷静、降低它们对当前危险水平的认知方面发挥了重要的作用，这意味着对人类和其他物种的攻击风险较小。”

由日内瓦大学和马普复杂系统物理学研究院研究人员领导的多学科团队用数学方程解开了器官如何根据动物大小改变自身大小的谜团。发育组织的细胞在信号分子（形态发生素）的作用下增殖并组织。但它们是怎么知道什么大小适合它们所属的生物体？日内瓦大学理学院生物化学系教授 Marcos Gonzalez-Gaitan 和德累斯顿马普研究院主任 Frank Jülicher 的研究小组通过追踪果蝇体内不同大小组织内细胞中的特定形态发生素，解开了这个谜团。

在果蝇中，形成十五种附器所需的形态发生素 Decapentaplegic（DPP）源于发育中的组织内的局部源，随着与源的距离的增加，其浓度呈现梯度下降（或逐渐变化）。在之前的研究中，Marcos Gonzalez-Gaitan 的小组与德国团队合作表明，这些 DPP 浓度梯度会根据发育中的组织的大小扩散到更大或更小的区域。因此组织越小，DPP 从扩散源的扩散就越小。另一方面，组织越大，DPP 形态发生素梯度的扩散就越大。问题仍然是这种浓度梯度是如何与未来组织/器官不断增长的大小相适应的。

Marcos Gonzalez-Gaitan 称：“我们的团队由生物学家、生物化学家、数学家和物理学家组成，最初采用的方法是分析每个细胞水平上发生的事情，而不是将观察放在组织的尺度上。”Frank Jülicher 表示：“中心点在于将生命物质当作单纯的物质处理，也就是说用物理学原理研究生物。”两个团队开发了一系列复杂的工具，可以使用定量显微镜技术非常精确地跟踪组织细胞内和细胞之间 DPP 分子的命运。“这些工具使我们能为这种形态发生素定义大量与细胞过程相关的参数。”

你以前可能听说过：喝咖啡有益健康。研究表明，适量饮用咖啡对健康有益，包括降低 2 型糖尿病和心血管疾病的患病风险。虽然这些关联性多次被证明，但它们实际上并不能证明咖啡可降低疾病风险。事实上证明咖啡对你的健康有益是很复杂的。虽然有人建议每天喝三到五杯咖啡对健康最有好处，但事情没有那么简单。咖啡的化学成分很复杂，包含多种成分，这些成分会以不同的方式影响你的健康。虽然咖啡因是咖啡中最著名的化合物，但咖啡中的成分远不止是咖啡因。这里是咖啡中发现的一些可能会影响健康的其他化合物：生物碱，多酚类化合物，二萜，类黑精等等

许多哺乳动物和人类一样会罹患癌症，但生活在野外的动物如果身患癌症它们更可能死于饥饿或被捕食。在发表在《自然》期刊的一项研究中，研究人员利用非盈利组织 Species360 收集的全球动物园数据，分析了死在动物园的 191 种物种的 110,148 只动物数据，发现食肉动物的癌症风险更高。在数据集中超过四分之一的云豹、蝠耳狐和红狼死于癌症。原因可能包括被关押的食肉动物携带的微生物群不够丰富，缺乏体力运动，生肉含有细菌或其它微生物会增加癌症风险。研究人员表示需要更深入的研究。研究还发现，动物体型的大小和癌症风险不相关。通常体型更大的动物细胞分裂更多因此更容易出错增加癌症风险。但大型的动物癌症风险并不高，这一现象被称为 Peto 悖论，原因可能是它们演化出了对抗癌症的机制。

太阳系最早期还没有行星，只有一个由气体和尘埃组成的扩散盘围绕太阳旋转。在几百万年之内，翻腾的原始物质云在自身引力作用下坍塌，形成数百个或者数千个婴儿行星。部分星子（planetesimals）在旋转的太阳星云中聚集了更多的尘埃气体，直径增长到数百公里。一旦达到如此大小，内部放射性元素衰变产生的热量会被困住，温度升高到足以融化内部。熔体中密度较大的成分——铁和其他金属——沉降到中心，留下较轻的硅酸盐浮到表面。较轻的材料最终冷却形成围绕重金属核心的硅酸盐岩地幔。通过这种方式，大量的铁和镍合金困在星子的深处，永远无法被直接观察到。

此时太阳系虽然很大但仍然比较拥挤。在随后大约 2000 万年内，星子彼此相遇并相撞。部分星子合在一起成长为更大的原行星，最终形成了我们今天熟悉的行星。在每一次原行星碰撞中，金属内核都会受到撞击并与硅酸盐地幔物质重新混合，然后在被吸积热熔化后再度分离。一些碰撞产生的能量足以完全摧毁一颗原行星，留下碎片，这些碎片形成了现存于火星和木星轨道之间的小行星带。

有原行星可能摆脱了这两种命运。天文学家假设，一系列“打了就跑”的撞击导致天体失去了大部分地幔，只留下了少量的硅酸盐岩石和大量的金属。这些材料结合在一起，形成了一种罕见的世界。如果这个理论是正确的，最大的例子就是名为 16 Psyche 的小行星——以希腊灵魂女神 Psyche 的名字命名，16 表示它是小行星带中第 16 个被发现的成员（1852年）。

Psyche 也是 NASA 探访该小行星的任务名字，Psyche 任务将测试天文学家关于行星核心形成和组成的理论，同时探索景观与迄今为止太空探测器访问过的所有景观都不同的世界。Psych e任务计划于 2022 年 8 月启动，飞船将在三年多后到达目的地。它在那里会发现什么？天文学家认为，我们可能会看到因冻结金属收缩而形成的巨大表面断层、闪烁的绿色水晶地幔矿物悬崖、冻结的硫磺熔岩流，以及数千年来因高速撞击广阔散布在地表的金属碎片。

运动场上的观众有时候会制造人浪，根据发表在《Current Biology》期刊上的一项研究，名叫 sulphur mollies 的淡水鱼能做类似的事情，而且是出于生命攸关的理由，此举有助于抵御鸟类的捕食。论文主要作者 David Bierbach 表示：“起初我们不太明白这些鱼实际上在做什么。等意识到这是在制造波浪之后，我们想知道这样做有什么用。”他们决定研究这些动物的造浪行为在躲避捕食者方面的好处。研究证实，这些鱼参与了制造高度明显、重复、有节奏的水面波浪。实验诱导的鱼造浪让鸟类下一次攻击的等待时间延长了一倍，大大降低了它们的攻击频率。鸟类捕食者成功捕获的概率也随着波数的增加而降低。与对照组相比，鸟类更频繁地因为波浪改变栖息地，表明它们决定到其他地方去捕食。 这些发现支持鱼造波浪在反捕食者方面的作用。这些发现首次表明集体行为与降低动物被捕食风险之间的因果关系。研究人员表示，这一发现对更广泛地研究动物的集体行为具有重要意义。很明显，鱼造的波浪降低了鸟类成功攻击硫磺鳙（sulphur mollies）的几率。目前还不清楚造成这种情况的真正原因。鸟会被搞糊涂吗？波浪是否告诉它们，它们已经被注意到，因此不太可能成功地捕获猎物？

吸烟会影响到从未吸烟者的肺部。20 世纪初的吸烟习惯仍然在造成伤害，不是对吸烟者或其家人，而是对囊肿性纤维化(cystic fibrosis)患者。CF 是一种遗传性疾病，主要影响肺部，患者的肺部会滋生细菌，而这些细菌很容易被健康者的免疫系统打败。CF 患者需要服用抗生素以防止肺部感染，但抗生素无法杀死所有细菌，名叫 M. abscessus 的细菌对多种常见抗生素具有耐药性。它已成为 CF 群体的瘟疫。科学家几年前开始跟踪 M. abscessus 的起源。在分析了世界各地的 M. abscessus 基因组之后，研究人员发现在 1950 年代之前--在医学进步让 CF 患者活过婴儿期之前--M. abscessus 就在世界各地传播，而吸烟者的肺部创造了细菌可以生存和繁殖的温床，当 CF 患者开始活到成年之后，M. abscessus 传播给了他们。

一组化学家解开了彗星头部为什么会呈现绿色之谜。这个问题困扰了科学家数十年。彗星是太阳系形成过程中遗留下来的高速飞行的大块冰和尘埃，偶尔会从太阳系寒冷的外围掠过地球。早在 1930 年代，Gerhard Herzberg 猜测彗星绿色光芒的背后可能涉及由两个碳原子结合在一起形成的分子：二碳。Gerhard Herzberg 后来因对自由基和其他分子的研究获得诺贝尔奖。发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究对 Herzberg 的理论进行检验。澳大利亚悉尼新南威尔士大学的化学家 Tim Schmidt 监督了这项研究，他表示二碳的反应性非常强，研究团队无法从瓶子里获得现成的二碳。在太空中，它存在于恒星、星云和彗星内部。Schmidt 表示，但当暴露在地球大气中的氧气中时，二碳会迅速发生反应并燃烧。Schmidt 表示，这是科学家第一次能精确地研究分子在强紫外线下是如何分解的。在实验室中，研究人员必须使用真空室和三种不同的紫外激光器模拟近地太空环境。由于二碳反应是如此之快，他们不得不用激光削掉一个更大的分子来当场合成它。研究证实彗星的绿光来自二碳分子，Herzberg 对二碳的观点是正确的，但对其机制的观点不太正确——但那是在 1930 年代这是可以被理解的。

人类是社会性生物，但在发明弓箭等工具之后，已经没有能构成生命威胁的动物了，人类真正的敌人就只剩下人类自己。人善会被人欺或好人不讨喜的背后就是这一社会背景。在狩猎采集部落里，贡献多的人拿得多、贡献少的人拿得少、加上有一些稍微慷慨的人济助孤零老弱，团体也就可以维持，这就是人类社会的常规。这时如果有人超乎常规，奉献多、拿得少、帮助许多人，他会博得名声与好感，而声望有助于在社会交换网络里取得中心地位。这是有限的社会资源，所以好人也容易被怀疑在图谋什么。当好人被某一群人认为彼此在竞争什么资源，也就很自然会被针对。

一项新研究显示压力本身会驱使女性过度饮酒，但同样的压力下男性不会过度饮酒。实验中参与者在一间模拟酒吧中，在压力状况和无压力状况下饮用酒精饮料。压力导致女性（而非男性）饮酒量超出预期，这一发现表明研究酒精消费性别差异的重要性。研究发表在《成瘾行为心理学》上。 研究主要作者、ASU 助理研究教授 Julie Patock-Peckham 表示：“有些人可能打算喝上一两杯酒精饮料就停止，但是另一些人则会继续喝。这种饮酒控制受损是酒精使用障碍的最初指标之一，我们知道压力会导致饮酒控制受损和饮酒失调。压力对饮酒控制受损的作用尚未得到充分研究，特别是针对女性。”研究在一间模拟成酒吧的研究实验室中进行，实验室里配有调酒师、吧台椅和生动的对话。参与者包括 105 名女性和 105 名男性。他们被随机分为不同的组，有些人经历了压力情况，而另一些人则处于无压力状态。接下来，一半的参与者喝下了相当于三杯鸡尾酒的酒精饮料，另一半则喝下了三杯不含酒精的饮料。之后所有参与者都可以在 90 分钟内不受限制地享用酒吧的酒精饮料。实验规则让研究团队确定压力、最初饮酒量或者是两个因素一起是否会影响参与者消耗的酒精量。该团队用饮酒总量和呼吸血液酒精（BAC）读数来测量酒精消耗量。

英格兰北部海滩发现了有史以来最大的巨型古马陆化石——和汽车一样大。 化石是名叫古马陆（Arthropleura）的生物遗骸，可追溯到大约 3.26 亿年前的石炭纪，比恐龙时代早 1 亿年。化石显示，古马陆是已知有史以来最大的无脊椎动物，比之前保持该项记录的古代海蝎还大。在纽卡斯尔以北约40英里的诺森伯兰海滩上发现的这个标本由多块铰接的外骨骼部分组成，样子大致像是现代的千足虫。这是迄今为止发现的第三块此类化石。它也是最古老也最大的一块：该部分长约 75 厘米，而估计该原始生物长约 2.7 米，重约 50 公斤。研究结果发表在《地质学会杂志》上。这块化石是 2018 年 1 月在一大块从悬崖上掉落到诺森伯兰郡豪威克湾海滩上的砂岩中发现的。论文第一作者、剑桥大学地球科学系的 Neil Davies 博士表示：“完全是一次偶然的发现。巨石坠落的方式让它裂开，将化石完美暴露出，一位前博士生路过时碰巧发现了它。”与该地区今天凉爽潮湿的气候不同，诺森伯兰郡在石炭纪更像是热带气候，当时英国位于赤道附近。无脊椎动物和早期的两栖动物以散布在众多小溪和河流周围的植被为生。研究人员确定的标本是在一条河道化石中发现的：它很可能是古马陆外骨骼的遗蜕，里面充满了沙子，保存了数亿年。

宇宙膨胀率，即哈勃常数提供了对宇宙规模、年龄和密度的重要估计。根据哈勃太空望远镜的最新测量，宇宙空间中一些未知的“成分”正迫使宇宙比科学家根据模型预测的速度更快地膨胀。在一项新研究中，一组使用哈勃太空望远镜的研究人员收集了新的数据，似乎证实了这样一种理论，哈勃常数不断出现差异，是天文学家尚未发现的某种神秘的基本因素造成的。研究人员基于两种方法预测哈勃常数。宇宙学家利用普朗克卫星研究来自早期宇宙的第一束宇宙光，即大爆炸后约38万年，并已确定该常数约为 67。这意味着宇宙每隔 326 万光年就会以每秒约67公里的速度膨胀。然而研究晚期宇宙中的恒星和星系的天文学家们，测量出在恒星诞生和星系形成之后，哈勃常数大约为 74。

在发表在《Science Advances》期刊上的一篇论文中，来自圣安东尼奥市德克萨斯大学健康科学中心（UT Health San Antonio）的作者报告说，去甲肾上腺素——一种大脑功能的基础化合物，在大脑区域视觉皮层被局部调控。论文主要作者、医学博士、UT Health San Antonio 的细胞和综合生理学助理教授 Martin Paukert 表示：“此前的研究提出了局部调控去甲肾上腺素释放的可能性，但是它从未被直接证明过。”去甲肾上腺素与注意力有关。Paukert 博士表示：“需要释放一定量的这种化合物才能获得最佳的大脑性能和注意力。”“因此释放的量过多或者过少都会影响我们处理信息的方式。”研究还发现星形胶质细胞在大脑和中枢神经系统中充当辅助细胞。Paukert 博士表示：“当一个人做一个动作，比如扭头听父母说话，这个动作结合了视觉刺激，那么在处理视觉信息的地方就会释放更多的去甲肾上腺素。我们的第二个发现也很重要，星形胶质细胞能可靠地检测甲肾上腺素的释放率。”

在 2018 年的一场夏季风暴中，一道巨大的闪电在荷兰的一个射电望远镜网络上空闪过。望远镜的详细记录直到最近才得到处理，镜头记录了以前从未有人见过的东西：闪电实际上是从雷雨云中开始的。在即将发表在《地球物理研究通讯》期刊上的一篇新论文中，研究人员利用观察结果终结了长久以来关于是什么触发了闪电的争论——这是闪电产生、生长并传播到地面的神秘过程的初始。格罗宁根大学的闪电研究员、新论文的共同作者 Brian Hare 表示：“这有点尴尬。这是地球上最有活力的过程，我们有以它为中心的宗教，但是我们不知道它是怎么发生的。”教科书上的说法是：在雷雨云的内部，随着较轻的冰晶上升，冰雹落下。冰雹擦掉冰晶带负电的电子，导致云的顶部带正电，而底部带负电。这会产生一个不断增强的电场，直到一个巨大的电火花划过天空。

千足虫通常有几十到几百只脚，现在研究人员在西澳大利亚发现了真正的千足虫，有 1306 只脚。这种动物是在西澳东部金矿区的地下 60 米处发现的，被命名为 Eumillipes persephone，以希腊神话中冥界之后珀尔塞福涅（Persephone）的名字命名。此前脚最多的物种是在加州发现的 Illacme plenipes，有 750 只脚。新千足虫的身体就像线一样，有多达 330 个节，它长期生活在黑暗中，因此缺乏视力，皮肤十分苍白。

在分析了欧洲 11 项主要足球联赛 26 年的比赛之后，科学家确定，随着时间的推移，这些比赛变得更加可预测了——主场优势已消失。研究报告发表在《Royal Society Open Science》期刊上。Taha Yasseri 是都柏林大学的计算社会科学家，同时也是一个足球迷。Yasseri 表示： “我意识到我能使用网络科学和网络分析方法预测足球比赛的结果。” 他建立了一个计算机模型分析了近 88,000 场欧洲足球比赛。他发现随着时间的流逝，更强大的球队更经常地击败较弱的对手。Yasseri 表示：“你知道，足球之所以如此令人兴奋是因为总是有以弱胜强的可能。但不幸的是，将大量资金投入这项运动而不规范俱乐部的财富或者收入，可能会让球迷失去这种感觉。”他发现随着时间的推移，球队之间在财务上的不平等也在加剧。他将这一过程比喻为中产阶级化——不过是在体育领域。更好的球队赢得更多的比赛并赚取更多的财富。然后他们购买更好的球员并赢得更多的比赛。Yasseri 感慨说：“作为一名足球迷，这对我来说真的很难接受。”

30% 的全球暖化源自甲烷排放，其中牛等牲畜占到全部甲烷排放量的三分之一。 研究人员发现，给牛喂海藻能减少多达 40% 温室气体排放，名叫 Joe Dorgan 的加拿大农民首先发现这种联系并告诉研究人员。奶牛难以消化粗饲料，因此会打更多的嗝。嗝会释放出甲烷——这是一种吸热温室气体，其效力是二氧化碳的 80 倍。一头牛一年排放的温室气体和一辆小型汽车一样多。为帮助养活不断增长的人口，动物的数量急剧增加，牲畜现在占到了全球排放量的15%。

这种增长促使 Futurefeed 的首席科学家 Rob Kinley 于 15 年前与 Dorgan 合作寻找具有更强减少甲烷排放效果的海藻物种。Kinley 表示：“我们开始测试来自澳大利亚沿海的海藻，不久之后，海门东出现了，效果非常显著。因为效果过于显著，以至于我们甚至不敢相信自己看到的情况。我们进行了多次的测试，才相信看到的一切，那就是再也找不到甲烷了。”Kinley 的研究表明，海门东——一种常见的红海藻，具有几乎消除牲畜甲烷排放的潜力。

但还有障碍需要克服——从海洋中收获海藻并不容易，所以科学家正试验人工养殖。Kinely 的团队以及 Greener Grazing 的项目负责人 Josh Goldman 等人正努力完善技术。鼓励奶牛主使用海藻补充剂是一大挑战。Goldman 表示有一个激励因素：在牛的饮食中增加海藻意味着它们会消耗更少的食物。他表示，奶农和牛场主很可能能通过出售减少的碳排放权获得收入。Goldman 表示，消除地球上所有奶牛排放的几乎所有甲烷“将产生巨大的影响，大致相当于消除美国的全部排放，或者相当于全球范围内所有的汽车都不再上路。”