环境

尽管人们普遍担心全球粮食产量近年来保持静态，但对全球粮食生产的深入调查显示，自20世纪60年代以来，产量一直以相似的速度持续增加。该报告由世界银行的约翰·巴菲斯和美国爱达荷大学的萧莉·埃蒂安共同撰写，并于2024年11月27日在开放获取期刊《PLOS ONE》上发表。 预计到2050年，地球上的人口将接近100亿，提高农业生产将是满足这一不断增长的人口粮食需求的关键。在过去60年中，粮食生产的大部分增长是由技术进步驱动的，包括改良作物品种的开发和采用。然而，一些研究表明，生产增长可能已经达到高峰，这引发了人们对未来粮食供应的担忧，特别是在快速人口增长的低收入和中等收入国家。 在最新的研究中，研究团队为144种作物建立了标准化的生产和产量衡量标准，涵盖了全球农业用地的98%。这些指标使科学家和政策制定者能够评估各国和地区的农业生产力。研究表明，在过去60年中，全球作物产量增长并没有出现显著放缓——在特定作物、地区或国家的任何下降已被其他地方的增长所抵消。他们的研究结果显示，作物产量每年约增加33千克小麦每公顷。 虽然研究结果对全球粮食供应提供了安慰，但研究人员警告说，确保可持续的粮食生产和维持粮食可承受性仍将对全球粮食安全构成挑战。他们强调，鉴于气候变化的影响加剧，以及由于人口和收入增长推动的粮食需求不断上升，这些问题尤为重要。…

人为噪音，例如车辆交通声，可能会降低自然声景对人们的压力水平和焦虑感的积极影响，这一点在最近的一项研究中得到了验证。 一项最新研究于2024年11月27日在开放获取期刊PLOS ONE上发表，由英格兰西部大学的保罗·林托特和蝙蝠保护信托的莉亚·吉尔莫尔共同进行，研究表明，像交通这样的合成声音可能会干扰自然声景对个体压力和焦虑的积极影响。 先前的研究表明，自然声音（如鸟鸣）可以降低血压以及心率和呼吸频率，还能减少自我报告的压力和焦虑水平。相比之下，人为产生的声音，如交通或飞机噪音，被认为会以多种方式对人类健康和整体福祉产生负面影响。 最近的研究涉及68名学生志愿者，他们聆听了三种不同的声景，每种声景持续三分钟：第一种是英国西萨塞克斯日出时捕捉到的自然声景；第二种将自然声音与20英里每小时的交通噪音结合；第三种则加入了40英里每小时的交通声音。参与者的情绪和焦虑水平在聆听前后使用自我报告量表进行了评估。…

苹果是全球最重要的水果作物之一，种植于100多个国家。一些苹果树自发成长为被称为“矮化型”品种——这些树木较小，产量更高，且管理更为简单。然而，导致这一理想特征的遗传因素至今仍不清楚——直到现在。 全球一组科学家建立了著名富士苹果的第一个“完全分相”基因组。这本质上创建了一个完整的遗传图谱，区分了来自每个亲本的基因。 通过这一综合性图谱，研究小组检查了74个富士克隆品种，发现了显著的体细胞变异——这些突变发生在苹果植物的生命过程中，而不是从父母那里遗传来的。这些体细胞变异可以引入新的特征，例如早熟和矮化型生长，使某些苹果树与众不同。 “矮化型苹果树受到农民的高度重视，”博伊斯·汤普森研究所教授、研究的主要作者之一张军飞表示。“它们生产更为集中花芽，产出更多的水果，并且修剪需求较少，非常适合现代果园，特别是在生长环境恶劣的地区。” 富士苹果首次开发于1939年，是通过红美人和拉尔斯·詹特品种的交叉培育而成，以其甜美的味道和脆嫩的口感而广受欢迎。在中国等国家，富士克隆占苹果品种的70%以上，矮化型品种显著提高了生产力，并在贫瘠土壤和水源有限的条件下适应良好。…

基因组只能保存管理复杂行为所需信息的一小部分。那么，刚出生的海龟是如何本能地知道要向月光移动的呢？冷泉港实验室的神经科学家提出了这一长期未解之谜的可能解释。他们的见解可能为更先进、更快速的人工智能形式铺平道路。 从出生的那一刻起，我们就为行动做好了准备。许多动物在进入世界后能够表现出惊人的壮举。蜘蛛编织复杂的网，而鲸鱼则立即跃入水中。但这些天生的技能来自哪里呢？显然，大脑至关重要，因为它拥有管理复杂行为所需的庞大神经连接网络。然而，基因组只能包含一小部分这些数据。这个难题多年来一直困扰着研究人员。现在，来自冷泉港实验室的安东尼·扎多尔教授和阿列克谢·库拉科夫教授提出了一个可能的答案，利用人工智能来解决这一问题。 当扎多尔首次遇到这个挑战时，他以一种新颖的方式重新解读它。“如果基因组的有限容量实际上使我们聪明呢？”他思考。“如果这种限制是有益的而不是有害的呢？”换句话说，也许我们思考和快速学习的能力来源于基因组的限制所带来的适应必要性。这是一个重要且雄心勃勃的理论——证明这一点又是另一回事。毕竟，我们无法在实验室环境中复制数十亿年的进化。这时，基因组瓶颈算法的概念便应运而生。 在人工智能领域，世代的演变不是在几十年间发生的，而是通过点击按钮瞬间演变。扎多尔、库拉科夫和冷泉港的博士后研究员迪维扬莎·拉奇和谢尔盖·舒瓦耶夫旨在创建一个计算机算法，以有效组织大量数据——类似于我们的基因组如何浓缩所需的信息以开发功能性脑电路。他们随后将这个新算法与经过多轮训练的人工智能网络进行比较。有趣的是，他们发现这个新创建的、未经训练的算法在图像识别等任务上的表现几乎与最新的人工智能技术一样好。这个算法甚至在经典电子游戏《太空侵略者》中表现出色，似乎对如何玩有天生的理解。 那么，这是否意味着人工智能可能很快模仿我们的自然能力？“我们还没达到那一步，”库拉科夫澄清说。“大脑的皮层结构可以保存约280太字节的信息——相当于32年的高清录像。相比之下，我们的基因组只能管理大约一个小时。这表明，400,000倍的压缩能力仍然没有被超越。”…

保持细胞年轻的关键可能在于将核仁——细胞核内的一种紧凑结构——保持较小，来自威尔康奈尔医学学院的研究人员表示。该发现是使用酵母这一在烘焙和酿造中发挥重要作用的生物体进行的，令人惊讶的是，它与人类细胞相似。 保持细胞年轻的关键可能在于将核仁——细胞核内的一种紧凑结构——保持较小，来自威尔康奈尔医学学院的研究人员表示。该发现是使用酵母这一在烘焙和酿造中发挥重要作用的生物体进行的，令人惊讶的是，它与人类细胞相似。 这项研究发表于11月25日的《自然老龄化》上，可能为增强人类寿命的新疗法铺平道路。它还提供了一个死亡率指标的见解，揭示了细胞在死亡前能存活多久。 随着个体的衰老，他们更容易罹患各种健康问题，包括癌症、心脏病和神经系统疾病。 “衰老显著提高了这些疾病的风险，”威尔康奈尔医学学院的病理学和实验医学教授杰西卡·泰勒博士指出。“与其单独对付每种疾病，更有效的策略应该是创造一种治疗或补充剂，通过解决导致这些疾病的基本分子问题来阻止疾病的发生。”核仁可能是这一解决方案的核心。…

这项研究探讨了一个地区的财富与其生物多样性之间的积极关系，这被称为“奢侈效应”。作者提出了一种新的方式来理解社会经济因素与生态系统活力之间的联系，重点关注不太富裕的社区如何在其地区促进健康生态系统。 最近一项研究表明，更深入地了解财富与生物多样性之间的关系可能使不太富裕的社区在生物多样性方面达到通常在更富裕地区看到的水平。 一段时间以来，研究人员已经认识到，富裕地区通常拥有更高的生物多样性，这一趋势被称为“奢侈效应”。然而，根据北卡罗来纳州立大学林业与环境资源的副教授Madhusudan Katti的说法，财富如何具体增强生物多样性的方式尚未得到充分调查。Katti是这项研究的高级作者，他认为将生物多样性标记为奢侈品削弱了社区在促进生物多样性方面可以发挥的积极作用。 “生物多样性不仅仅是一种奢侈品；它是一种我们可以在城市地区积极培育的事物，”Katti表示。“它不应被仅仅视为财富的自动结果。我们不仅仅依赖于财富与生物多样性之间的联系，而是探索社会动态与生物多样性之间的各种互动。”…

一个团队破解了一个困扰科学家们很长时间的谜团：喷射黄瓜独特种子传播的机制。他们的发现源于实验、高速视频录制、图像分析和复杂的数学建模的结合。 来自牛津大学的研究小组揭示了一个长期以来引起科学家关注的谜团：喷射黄瓜是如何喷射的？这些结果是通过各种实验、高速摄影、图像分析和高级数学建模获得的，今天（11月25日）发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。 喷射黄瓜（Ecballium elaterium，源于希腊词'ekballein'，意为喷出）因其爆炸性的种子传播方式而得名。当完全成熟时，椭圆形的果实从植物上脱落，以快速、高压的黏液喷射出种子。这种快速发射仅持续30毫秒，使种子的速度达到约每秒20米，并且有可能落地距果实长度250倍的地方（约10米）。 到目前为止，喷射黄瓜的种子传播的具体机制及其对繁殖成功的影响尚未得到很好的理解。在这项最新研究中，来自牛津大学和曼彻斯特大学的科学家对在牛津大学植物园培养的Ecballium样本进行了多项实验。…

研究人员创造了一种新型耐用塑料，不会对海洋造成污染。这种创新材料的强度与传统塑料一样，但具有生物可降解性，使其独特之处在于可以在海水中分解。这种新塑料预计将有助于减少海洋和土壤中积聚的有害微塑料污染，这些污染物最终可能进入食物链。 在理研紧急物质科学中心（CEMS）由相泽卓藏领导的研究人员，打造了一种耐用的环保塑料。这种新材料在强度上可与传统塑料媲美，并且是生物可降解的；然而，它的突出特点是能够在海水中分解。因此，预计它将在应对海洋和土壤中的有害微塑料污染方面发挥关键作用，这些污染物最终会进入食物链。该研究的结果于11月22日发表于《科学》杂志上。 科学家们一直在寻找安全和环保的传统塑料替代品，这些传统塑料对环境有害且不可持续。尽管有一些可回收和生物可降解的选项，但仍然存在重大挑战。目前的生物可降解塑料，如PLA，通常会进入海洋，但由于其不溶于水的特性，无法在海洋中分解。因此，微塑料——小于5毫米的塑料碎片——对海洋生物造成伤害，并可能进入食物链，甚至进入我们自身的身体。 在最新的研究中，相泽及其团队旨在通过研究超分子塑料来解决这个问题，超分子塑料是由可逆相互作用连接在一起的聚合物。他们通过结合两种离子单体来生产这种新型塑料，这些单体形成交叉链接的盐桥，使材料兼具强度和灵活性。在初步测试中，其中一种单体是一种常见的食品添加剂，称为六偏磷酸钠，另一种则是几种基于胍阳离子的单体之一。这两种单体均可被细菌降解，确保塑料在溶解成基本成分后会生物降解。 “人们常常认为超分子塑料中的可逆键会使它们脆弱和不稳定，”相泽说，“但我们的新材料证明了这一点是错误的。”在这种新物质中，盐桥结构保持稳定，除非接触到海水中的电解质。关键的突破是发现如何创建这些选择性不可逆的交联。…

研究人员分析了从未访问过某个城市的个体大脑活动，并利用这些发现预测人们在该城市的实际去向。这项研究为改善城市规划和设计带来了重要的希望，重点关注提升居民和游客的福祉。 全球城市化趋势，城市和城镇在规模和人口上迅速增长。截至2023年，生活在城市地区的比例已从1960年的33%上升至57%。 来自密歇根州立大学的一个团队首次探讨了大脑活动如何预测人类行为，以助力开发以居民和游客福祉为优先的城市规划与设计。 Dar Meshi，密歇根州立大学广告与公共关系系的副教授以及社会媒体与神经科学实验室的主任，领导了这项研究，并已发表在《自然城市》期刊上。其合作伙伴包括来自葡萄牙里斯本大学的研究人员。他们的研究结果表明，大脑的奖励系统会影响城市地区的行为，这有助于创造鼓励可持续生活的城市。…

一项新的倡议推出了《龙虾世界》，这是第一个全球可搜索的地图集，涵盖427种龙虾分类及超过100,000条观察记录。这一重要资源旨在保护濒危的龙虾种类，并有效控制全球范围内的入侵种。 对于龙虾而言，它们的栖息地极为重要。在北美，这些小型甲壳类动物正面临 habitat destruction (栖息地破坏)、水坝建设和污染等重大挑战，导致其种群数量的灾难性减少。令人担忧的是，当这些物种被引入欧洲时，它们在更适宜的环境中繁荣发展。然而，它们的存在对本地欧洲龙虾构成了威胁，传播疾病并与本地物种争夺资源。…

两栖动物在进化的故事中发挥着至关重要的作用，标志着从水中生活到陆地生活的转变。它们对于研究四足动物的脑和脊髓——像人类这样的四肢生物是必不可少的。奥地利科学与技术研究所（ISTA）的科学家们最近的研究揭示了无害病毒如何增强我们对青蛙神经系统发育的理解。这些发现现已记录在《发育细胞》期刊上。 当您听到“病毒”这个词时，可能会感到不安。然而，并非所有病毒都是有害的或导致疾病的。有些病毒甚至对治疗用途或疫苗接种有益。在科学研究中，许多病毒被用来感染特定细胞，修改它们的基因，或可视化中枢神经系统（CNS）中的神经元——大脑、脊髓及控制身体的神经。这种标记和追踪方法最近在两栖动物中取得了进展。来自一个国际EDGE团队的新研究，由ISTA的Sweeney实验室与哥伦比亚大学的Tosches实验室共同领导，展示了这一进展。研究人员利用腺相关病毒（AAVs）创造了一种新方法，以追踪青蛙在变态过程中神经系统的发展——从蝌蚪阶段到成年期。这标志着两栖动物神经生物学的重大进展。 游泳与行走 大卫·维贾托维奇和洛拉·斯威尼走进一个充满水槽的实验室。维贾托维奇轻轻敲击一个水槽，露出一只小巧、斑驳的绿色棕色非洲爪蟾（Xenopus laevis）。它的四肢发达，灵活地在环境中游动。在另一个水槽中，蝌蚪们在游动，采用简单的游泳姿势。令人着迷的是，一个是如何进化成另一个的。…

最新研究表明，空气炸锅产生的室内空气污染显著低于煎炸和油炸等其他烹饪技术。 最新研究表明，空气炸锅产生的室内空气污染显著低于煎炸和油炸等其他烹饪技术。 烹饪对室内空气污染贡献显著，尽管对空气炸锅的能源效率进行了广泛研究，但对其环境优势的关注相对较少。 考虑到人们通常在室内度过超过80%的时间，室内污染物的健康影响是相当严峻的——这些污染物可能导致短期问题以及心脏病、神经退行性疾病和呼吸系统问题等长期疾病。 此次研究由伯明翰大学地理、地球与环境科学学院的研究人员进行，他们利用校园内专用的研究厨房，将在控制实验室中测量的各种烹饪方法产生的污染结果与不太受控制的家庭烹饪场景相结合。他们的研究结果在期刊Indoor…