环境

研究人员对众多疟疾寄生虫的基因组进行了全面分析，以识别可能导致药物耐药性的遗传变异。 加利福尼亚大学圣地亚哥分校的一个团队检查了几百种疟疾寄生虫的基因组，以找出哪些遗传变异最有可能导致对药物的耐药性。他们的研究结果发表在科学杂志上，可能帮助科学家使用机器学习预测抗疟药物耐药性，并更有效地识别需要进一步开发的有前景的实验性治疗方法。这一方法也可能适用于预测其他传染病乃至癌症中的治疗耐药性。 加利福尼亚大学圣地亚哥分校药学与药物科学斯卡格斯学院及医学院儿科系的教授伊丽莎白·温泽勒（Elizabeth Winzeler）博士表示：“许多关于药物耐药性的研究集中在一个化学药剂上。然而，我们已开发出一个全面的框架，以理解超过一百种不同化合物的抗疟药物耐药性。这些发现对其他疾病也有影响，因为我们分析的许多耐药基因在不同物种中得以保留。” 疟疾由蚊子传播，严重影响全球数亿人，尤其在热带和亚热带地区构成严重公共卫生挑战。尽管在控制疟疾方面取得了显著进展，但它仍然是导致疾病和死亡的主要原因之一，尤其在非洲，世界卫生组织指出95%的疟疾死亡发生在该地区。耐药性恶性疟原虫变种的激增导致一线治疗的重复失败。…

一位研究人员在比利时布鲁日发现了一个有500年历史的厕所中肠道寄生虫的迹象。尽管这一发现对某些人来说可能令人不安，但它为科学提供了关于通过旅行和贸易传播传染病的历史的重要见解。 一位麦克马斯特大学的研究人员在比利时布鲁日发现了一个有500年历史的厕所中肠道寄生虫的迹象。尽管这一发现对某些人来说可能令人不安，但它为科学提供了关于通过旅行和贸易传播传染病的历史的重要见解。 这项研究发表在《寄生虫学》杂志上，提供了一些在非洲传统地区以外的血吸虫病最早的证据。 “我们今天遇到的许多寄生虫已经存在了几个世纪。我们研究传染病的其中一个目标是确定这些寄生虫在过去的分布情况以及它们传播的演变，”麦克马斯特大学古DNA中心的博士后研究员马里萨·莱杰（Marissa Ledger）解释道，她是这项研究的负责人。…

  近年来，由于洪水造成的损失和干扰急剧增加。今天在美国地球物理联盟期刊地球的未来上发表的一篇评论文章，汇集了来自加利福尼亚大学欧文分校和英国布里斯托大学的研究人员的见解，他们还在英国洪水风险情报公司Fathom担任职务。他们强调，科学家需要开发更精确的洪水风险模型，并警告不要出现对未来潜在风险的夸大报道。 在他们的研究中，研究人员鼓励气候科学界放弃被称为“浴缸建模”的过时洪水风险映射方法。这种方法假设洪水像静止水池一样均匀扩散。虽然它提供了一种简单的方式来可视化沿海地区的洪水，但作者们认为，与更复杂的技术相比，这往往导致对洪水风险的过于简化和不现实的评估。他们建议，更有效的方法是动态建模，利用基于物理的方程来评估洪水影响。 “浴缸模型可能导致洪水的高估和低估，”共同作者、加州大学欧文分校土木与环境工程系校长教授布雷特·桑德斯指出。“一个主要的误差来源是浴缸模型无法准确考虑现有的保护系统，这些系统保护人们和财产，比如暴雨排水系统、堤坝和抽水系统。” 桑德斯和他的同事们——Fathom首席科学官奥利佛·温，布里斯托大学荣誉研究员，以及布里斯托大学水文学教授、Fathom主席保罗·贝茨——指出，浴缸建模忽视了至少六个关键因素（见图）。这些因素包括：因事件动态和摩擦引起的洪水减缓；由于海洋潮汐在沿海地区的共振造成的潮汐增强；洪水防御设施如堤坝和防洪墙的作用，它们在严峻事件中可能被冲越，但仍能帮助限制内陆洪水；地下水位抬升的影响；由于海平面上升和水量变化而受到影响的地下水位上升；以及在低于海平面的地区抽水以缓解由地下水位上升引起的洪水。…

鉴于地球气候的持续变化，环绕南极洲的动荡南极海洋中的海冰却出人意料地保持稳定。从1970年代末到2015年，冬季最大海冰范围要么保持不变，要么甚至略有增加，尽管全球气温在上升。 然而，这一趋势在2016年开始逆转。经过几年的下降，2023年记录了前所未有的低点，海冰水平暴跌至卫星记录平均水平的五个标准差以下。具体而言，海冰面积比平均值少220万平方公里，这几乎是华盛顿州面积的12倍。2024年9月注意到的上一个冬季峰值，惊人地接近前一年的记录低点。 来自华盛顿大学的研究人员确定，这一记录低点的原因在于南极海洋的温暖条件以及几个月前环绕南极洲的特定风模式。这使得有关南极地区海冰覆盖的预测可以提前六个月进行，这可能增强区域和全球气候和天气模型。 这项研究是公开可获取的，发表于11月20日的《自然通讯-地球与环境》中。 根据首席作者、华盛顿大学专注于大气和气候科学的博士生扎克·埃斯皮诺萨的说法：“自2015年以来，南极海冰总面积显著下降。”他强调：“当前的一流预报技术通常难以在如此长的时间段内提供可靠的预测。我们的研究结果表明，南极冬季海冰在六到九个月之前是相当可预测的。”…

铱基催化剂对于通过水电解产生氢气至关重要。最近，一个研究团队展示了新设计的P2X催化剂，其使用的铱仅为现有选项的四分之一，但在效率和寿命上与顶级商业催化剂相当。在BESSY II进行的测量确定了P2X催化剂内部独特的化学条件如何增强氧气析出反应，这对于分解水至关重要。 展望未来，氢气将在气候中立的能源系统中发挥关键作用，作为能源存储、燃料和化工产业的原料。生产氢气的最佳方法是通过一个可持续过程，即利用太阳能或风能衍生的电力，特别是通过水电解。质子交换膜水电解（PEM-WE）在这方面被广泛认为是一项关键技术。为了促进所需的反应，两电极都涂覆了专门的电催化剂。铱基催化剂在阳极上特别有效，在那里发生漫长的氧气析出反应。然而，由于铱是地球上最稀有的元素之一，主要挑战是显著减少对这种贵重材料的依赖。初步分析表明，为了满足全球运输对氢的需求，使用PEM-WE时阳极材料中的铱含量不应超过0.05毫克Ir/cm2。相比之下，目前最佳的铱氧化物催化剂的含量约为此量的40倍。 P2X催化剂需要更少的铱 幸运的是，新的发展正在进行中：在Kopernikus…

九州大学的研究人员揭示了一种新的机制，解释了特定DNA区域之间的物理距离与基因活性波动之间的关系。通过利用尖端的细胞成像技术和计算机建模，研究小组证明了DNA的结构和移动，以及特定蛋白质的存在，会根据基因是否处于活跃或非活跃状态而有所不同。这项研究于12月6日在《科学进展》上发表，提供了对基因表达复杂过程的宝贵见解，并可能为与基因表达失调相关的疾病开辟创新治疗策略。 研究人员揭示了一种新的机制，将特定DNA区域之间的空间距离与基因活性波动联系起来。通过采用先进的细胞成像技术和计算机建模，他们证明了DNA的折叠和运动，以及特定蛋白质的积累，取决于基因是否活跃或非活跃。这项研究于12月6日在《科学进展》上发表，提供了对基因表达复杂本质的理解，并可能导致新的治疗方法，用于因基因调控不当而导致的疾病。 基因表达是一个重要的细胞过程，分为两个主要阶段：转录，DNA转化为RNA；以及翻译，RNA用于构建蛋白质。每个细胞要有效地执行其指定功能或对变化作出反应，必须在适当的时刻产生适量的蛋白质，因此需要对基因的激活和失活进行精确控制。 在以往的研究中，基因转录被认为是一个连续平滑的过程。然而，随着观察单个细胞的技术进步，科学家们如今认识到，转录发生在短暂而不可预测的突发状态中。 九州大学生物调控医学研究所的教授大井浩司及本研究的首席作者解释道：“基因会随机激活几分钟，导致RNA产生激增，然后突然关闭。这个现象几乎发生在所有生物的所有基因中，从植物到动物再到细菌。”…

最近的许多研究表明，随着全球气温的上升，老年人特别容易受到与热相关的死亡威胁。然而，来自墨西哥的一项新研究挑战了这一观点：它揭示，75%的热相关死亡发生在35岁以下的人群中，其中18至35岁这一年龄段的比例显著——这一群体通常被认为能更好地应对高温。 许多近期研究认为，随着地球变暖，老年人特别容易因极端高温而死去。墨西哥的一项死亡率新研究颠覆了这一假设：它显示，75%的与热相关的死亡是发生在35岁以下的人群中，其中很大一部分是年龄在18至35岁之间，正是人们通常认为最能抵御高温的群体。 “这是出乎意料的。这些个体在生理上是人群中最能应对的，”来自哥伦比亚大学气候学院环境经济与政策中心的共同作者杰弗里·施雷德指出。“我很好奇想了解背后的原因。”这项研究本周发布在《科学进展》期刊上。 研究关注墨西哥，因其拥有详细的死亡率和每日气温的地理数据。研究人员通过将超额死亡（即高于或低于平均值的死亡）与湿球温度测量的温度联系起来，确立了他们的发现，湿球温度突出了热和湿度的综合影响。 从1998年到2019年，墨西哥每年经历约3300例与热相关的死亡。近三分之一的死亡发生在18至35岁的人群中，这与该年龄组的预期数据形成了鲜明对比。5岁以下的儿童，特别是婴儿也处于危险之中。有趣的是，50至70岁的成年人显示出与热相关死亡的发病率最低。…

为了应对气候变化，显著且迅速减少人类创造的二氧化碳（CO2）排放至关重要。此外，必须有效地从大气中去除一部分已经排放的CO2。一种潜在的解决方案是通过提高海洋的碱度来增强海洋吸收CO2的自然能力。这种方法称为海洋碱度增强（OAE），通过将矿物质或其溶解形式添加到海水中，模拟岩石的自然风化过程。目前对这种方法对海洋生态系统影响的了解相当有限。来自基尔海洋研究中心（GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean…

研究人员发现了第一种能够在不需要任何基因改造的情况下发展出重症新冠肺炎的小鼠株。这一突破在传染病研究领域具有重要意义，因为它为未来冠状病毒变种和可能的流行病的疫苗和治疗提供了关键资源。 来自杰克逊实验室和特鲁多研究所的研究人员揭示了第一种对重症新冠肺炎易感的小鼠株，无需基因修改。这一发现发表于《科学报告》，是传染病研究的里程碑，提供了一个重要的工具来开发未来冠状病毒变种和潜在流行病的疫苗和疗法。 CAST/EiJ小鼠是八种基因多样性小鼠株中的一种，以其对SARS-CoV-2感染（包括beta、omicron和delta变种）的严重反应而著称。与其他小鼠株不同，后者要么表现出轻微症状，要么痊愈，CAST小鼠则显示出显著的疾病，展现了它们对病毒的特殊脆弱性。 杰克逊实验室的科学主任和该研究的高级作者之一纳迪亚·罗森塔尔（Nadia Rosenthal）表示：“尽管大多数小鼠株对SARS-CoV-2变种的症状反应有限，CAST小鼠却表现出致命的反应，使它们成为研究病毒影响和评估新一代疗法的宝贵资源。”…

人类引入的外来物种是全球生物多样性衰退的一个重要因素，占最近全球灭绝的约60%。在中欧，这些外来哺乳动物包括挪威鼠、野羊和水貂。维也纳大学和罗马萨皮恩扎大学的研究人员进行的一项最新研究表明，这些外来物种中有几种在其原产地实际上是濒危的。这项研究发表在最新一期的《保护信函》期刊上。 我们星球的持续全球化导致各种动物和植物物种被引入到新的环境中。这些入侵物种往往会在竞争中击败本土物种或引入新的疾病。有趣的是，某些外来物种本身在其原产地也面临灭绝风险。这种情况导致了一个保护困境：我们应该保护或管理那些在其原始环境中濒危的外来物种的种群吗？到目前为止，还不清楚有多少外来哺乳动物物种属于这一类别。新研究旨在澄清这一问题，并提供对这一悖论的洞察。 许多外来哺乳动物物种在其原产地面临威胁 目前，总共有230种外来哺乳动物物种被人类引入到全球各地，在这些地方建立了永久性种群。“我们很好奇有多少种物种在其本土范围内受到威胁，”罗马萨皮恩扎大学和维也纳大学的研究负责人丽莎·泰德斯基表示。研究人员发现，这些外来哺乳动物中有36种在其原产地处于濒危状态，证实了这一保护悖论的存在。“这个高数字令我们感到震惊，因为我们原本预计入侵物种在其本土地区也很普遍，”泰德斯基补充道。 入侵物种可能帮助避免某些物种灭绝…

在过去二十年中，研究人员发现，蝴蝶和飞蛾的大多数黑色翅膀颜色变异是由 'cortex' 蛋白编码基因周围的特定基因组区域控制的。最初，人们认为这个基因充当黑色素颜色开关。然而，一个全球科学家团队现在揭示，cortex 基因并不影响黑色素着色。相反，他们发现一个先前被忽视的小RNA（miRNA）作为真正的颜色调节器。 鳞翅目（蝴蝶和飞蛾）展示了一系列卓越的翅膀色彩图案。许多物种的黑白或深色与亮色变异与黑色素的存在或缺失有关。这些色彩变异常常是自然选择和进化过程的典范。值得注意的例子包括英国的胡椒飞蛾…

  一项最新研究表明，对人类语言和技术实践至关重要的基本技能可能在数百万年前人类与猿类的进化分裂之前就已发展。这些发现将于2024年12月5日在《PeerJ》期刊上发表。 人类的行为通常表现出比其他动物更高的复杂性，涉及如口头语言或工具制作等复杂序列。这些序列需要有能力将行动组织成结构化的群体，并理解彼此之间并非立即关联的元素之间的关系。 例如，即使是像泡茶或咖啡这样简单的任务也涉及以正确的顺序执行一系列单独的步骤（例如在倒水之前煮水）。我们将这些任务分解为可管理的部分（例如煮水壶、取牛奶和茶包等），这些部分又由特定的动作（如“抓住”，“拉”，“扭动”，“倒入”）组成。此外，我们可以将相关的动作与其他任务分开（例如，可能需要暂停以清理洒出的牛奶，然后再继续进行）。此前尚不清楚这种灵活组织任务的能力是人类特有的，还是其他非人类灵长类动物也具备。 在这项最新研究中，研究人员观察了我们最近的亲属——野生黑猩猩的行为，看看它们使用工具时是否可以将这些行为结构化为具有可比特征的序列，而不仅仅是一系列本能反应。该研究由牛津大学主导，并与来自英国、美国、德国、瑞士和日本的研究人员合作。…