环境

科学家们提供了有关在河流中发现的微生物类型和角色的广泛见解，涵盖了美国大陆90%的集水区。这一全面的河流微生物组目录是一个长期参与性科学项目的结晶。 河流和溪流作为不同地理区域之间的连接者，扮演着重要角色，从隐秘的源头流出，蜿蜒数千英里向海洋和海洋奔流。这些水道对人类和环境健康、农业、能源生产至关重要，并且供应了美国三分之二的饮用水。尽管其重要性，河流的微生物学方面在研究中相对被忽视，相较于较大的水体。 来自科罗拉多州立大学的科学家团队一直在努力解决这一问题，首次提供了涵盖美国大陆90%集水区的河流微生物的详细信息。他们的研究结果本周在《自然》杂志上发表，源于一个持续了数年的参与性科学倡议。 研究表明，微生物在维持河流健康方面起着至关重要的作用。作者将河流微生物描述为“营养和能量流动的主要协调者，可能影响当前和未来条件下的水质”。此外，他们发现这些微生物与水中存在的污染物相互作用，揭示了抗生素、消毒剂、合成化合物、化肥和微塑料等人工物质如何影响河流生态系统。有趣的是，这些微生物能够将微塑料分解成更小的碳化合物，而在污水处理设施附近发现的微生物表现出较高水平的抗生素抗性基因。 该研究还支持一个广为人知的概念，称为河流连续体理论，认为河流作为一个互联系统功能。例如，特定鱼种在某一位置的存在与上游活动有关，河流中的微生物也是如此。…

研究人员已确定一个特定基因对脊椎动物胚胎的正常发育至关重要，尤其是在脊索的生长方面。如果该基因未得到适当调控，脊索可能不会像应该那样生长，从而导致形成较短。 一个编码蛋白质的基因能影响脊椎动物胚胎的正常发育吗？来自大阪市立大学的研究人员表示，可以，他们发现抑制Pcdh8对斑马鱼中脊索的正常延长至关重要。 医学研究生院的甲高正博士和近藤诚教授研究了一种叫做旁轴原钙粘蛋白（PAPC）的特定蛋白质，当分裂细胞迁移以形成发育中的胚胎脊索时，需要将其排除在外。 在对斑马鱼胚胎的实验中，他们发现如果PAPC未被正确排除，细胞将无法到达其指定位置，从而阻碍脊索的延长。研究人员提出，了解该基因如何调控细胞增殖可能会为人类癌症治疗开辟新方向。 近藤教授表示：“尽管我们是从斑马鱼中得出的这些结果，但哺乳动物中可能也发生类似的过程。我们的目标是深化对塑造生物体复杂机制的理解。”…

最近的一项研究表明，到2100年，海平面上升1米可能会影响超过1400万人，并危及价值1万亿美元的财产，这些财产位于从维吉尼亚州诺福克到佛罗里达州迈阿密的东南大西洋沿岸。 最近发表在《自然气候变化》上的一项研究估计，到2100年，海平面上升1米将影响超过1400万人，并威胁东南大西洋沿岸，价值达1万亿美元的财产，这段沿海地带从维吉尼亚州诺福克延伸到佛罗里达州迈阿密。 这项研究评估了各种气候相关沿海威胁的综合影响，包括海平面上升、洪水、沙滩侵蚀、土地沉降及地下水位上升，所有这些问题预计到21世纪末都会显著加剧。 根据来自维吉尼亚理工大学地球科学系的联合作者Manoochehr Shirzaei的说法，这些重叠风险的严重程度远超先前的认识。…

塑料造成的环境污染在各个领域得到了充分探讨。然而，有关塑料对气候和生物多样性影响的数据仍然稀缺。研究人员已调查塑料对气候变化、生物多样性下降和环境污染等相互关联问题的影响。他们呼吁对塑料进行法规监管，以承认其在这三大关键危机中的复杂影响。即将于11月25日在韩国釜山举行的联合国全球塑料条约讨论提供了实施此类法规的机会。 尽管塑料对环境的负面影响已有广泛记录，但塑料对气候变化和生物多样性的影响仍然较少被了解。由亨姆霍兹环境研究中心（UFZ）合作研究团队在期刊《国际环境》中发表的一项综合研究考察了塑料如何助长三大行星危机：气候变化、生物多样性丧失和环境污染。他们倡导塑料法规，以承认塑料对这些相互关联问题的多样影响，特别是在11月25日即将举行的联合国全球塑料条约谈判期间。 "三重行星危机"一词由联合国提出，以指代气候变化、生物多样性丧失和环境污染这三大相互关联的全球挑战。这一术语强调了这些危机对生态系统、社会和经济的关系和集体影响。尽管关于塑料造成的环境污染的研究已很充分，但对生物多样性和气候变化的影响尚未深入检视。UFZ的水文学家克里斯蒂安·施密特博士指出：“关于这些危机如何通过塑料相互作用的当前科学知识不足且不均衡。” 来自不同领域的UFZ研究人员，包括水文学、毒理学、微生物学、环境化学和社会科学，在本篇文章中分析了超过19,000项科学研究。他们的发现揭示了一种明显的不平衡：在所审查的研究中，17,463项研究集中于塑料对环境污染的有害影响，只有1,279项关注气候变化影响，仅652项探讨对生物多样性的影响。UFZ环境化学家安妮卡·扬克教授总结道：“现有研究存在重大不平衡。” 关于塑料生命周期相关的环境污染知识相对丰富。自1950年代以来，全球共生产了约92亿吨塑料；目前，使用中的塑料为29亿吨，其中27亿吨为原料塑料，约2亿吨被回收。相对而言，有53亿吨被弃置在填埋场，约10亿吨被焚烧。此外，估计约有17.5亿至25亿吨塑料管理不善，面临意外泄漏到环境中的风险。虽然与塑料相关的有毒化学物质潜在危险及其对海洋、土壤和淡水生态系统的影响有充分记录，但关于塑料如何通过风和水运输、进入海洋的数量、积累地点以及紫外线辐射、温度变化或机械力等环境因素如何影响塑料及其伴随化学物质等问题仍存在显著知识空白。…

研究人员已经确定了人类历史上可能最早的字母书写形式。这种书写是在对一个古老的叙利亚城市进行挖掘时发现的小泥土圆柱上。 关于所发现的最古老的字母书写存在的证据可以在小型泥土圆柱上看到，这些圆柱大约与手指大小， 是约翰霍普金斯大学的研究人员从叙利亚一个墓葬中挖掘出的。 这种书写的日期大约在公元前2400年， 比其他被认可的字母系统早约500年，挑战着现有关于字母起源、在不同文化中的传播以及对早期城市社会影响的信念。…

最近的一项研究揭示，在20世纪初（1900-1930年），海洋并不像之前认为的那样寒冷。这段时间海洋的感知寒冷可以归因于某些测量方法的使用。这种差异导致与陆地空气温度和古气候记录相比，该时期的全球海洋表面温度数据存在不一致，表明陆地和海洋温度之间的差异大于气候模型所建议的。 最近发表在《自然》杂志上的一项研究表明，20世纪初（1900-1930年）海洋温度比之前的假设更高。这种错误的判断源于某些温度测量的方式，导致这一时期的全球海洋表面温度与陆地空气温度和古气候数据相矛盾。陆地和海洋温度之间的差异比气候模型所描述的更为明显。 这一发现具有重要意义，因为它可能重新塑造我们对历史气候波动和未来气候趋势的理解。然而，作为首席作者和莱比锡大学的助理教授，塞巴斯蒂安·西佩尔博士强调，这一新信息并未改变1850-1900年间记录的全球变暖趋势或人类对这一变暖的影响：19世纪（1850-1900年）陆地和海洋的温度数据呈现出温度变化的一致概述，直到今天。尽管如此，纠正对这一寒冷时期的看法可能增强对观察到的变暖水平的信心，调整我们对历史气候变化的理解，并提高未来气候模型的准确性。 掌握全球温度趋势对气候科学至关重要。专注于气候归因的西佩尔博士与国际研究人员合作，从大量历史气候数据中拼凑出全球平均温度，类似于拼装拼图。这包括分析历史陆地和海洋测量以及古气候研究。在他的比较中，西佩尔发现一个显著的系统偏差：20世纪初的海洋温度低于前几十年的温度，而陆地的表面空气温度则保持稳定。这一观察与现有的物理理论和气候模型不一致。 历史事件的新见解…

考古学通过挖掘数千年前人们创造和使用的文物和结构来寻求人类历史的理解——这些文物和结构包括建筑物以及日常用品，如餐食中留下的陶器和动物骨骼。尽管许多考古挖掘项目生成了其发现的数字3D表现，但考古学家们正在积极探索更好的方法来利用这些数据。一些项目将这些3D模型与公众分享，以促进旅游和教育，许多人最近可能在博物馆中遇到过此类展览。尽管如此，考古学家们尚未充分利用这些模型来提升他们的研究和野外工作。然而，这种情况即将改变！来自香港大学（HKU）人文学院的考古学家们正在通过创新的3D沉浸技术改造古遗址的挖掘和文档处理流程。 考古学试图通过检查数千年前的物品和结构来揭示人类经验——从建筑到日常用品，如陶器碗和用于餐食的动物骨骼。虽然许多挖掘计划产生了其发现的数字3D模型，但考古学家们正在寻找有效的策略，以有意义地利用这些数据。一些项目将3D模型传播给公众以用于教育和旅游目的，许多人最近可能注意到博物馆中的3D展览。然而，考古学家们尚未完全利用这些模型来增强他们自己的研究和野外方法。这种情况正在改变！ HKU团队通过在挖掘时佩戴混合现实和增强现实（MR/AR）耳机，开创了在挖掘现场互动使用数字3D数据的先河。这些MR耳机让用户能够轻松地看到和与真实环境及其中无缝集成的3D模型进行互动，使用如微软HoloLens 2和Meta Quest…

一项最近的研究评估了全球鲸鱼与船只碰撞的风险，重点关注四种广泛分布的、因海洋活动而面临威胁的鲸鱼物种：蓝鲸、鳍鲸、座头鲸和抹香鲸。研究发现，这四种鲸鱼物种的栖息地大约有92%与国际航运路线重叠。令人震惊的是，目前只有大约7%的最危险的鲸鱼与船只碰撞区域安装了保护措施。这些措施包括对在鲸鱼迁徙和觅食区域航行的船只实施的强制和自愿的速度限制。 化石记录表明，鲸目动物——鲸鱼、海豚及其亲属——是从四足陆生哺乳动物进化而来的，该转变大约发生在5000万年前。如今，这些现代后代面临的新危险来自一种同样进驻海洋的陆生哺乳动物：人类。 每年，成千上万的鲸鱼因船只撞击而遭受伤害或死亡，负责运输全球80%贸易的大型集装箱船是主要罪魁祸首。船只碰撞是大型鲸鱼物种的首要死亡原因。然而，关于这些事件的全面数据获取仍然有限，这阻碍了对濒危鲸鱼种群的保护工作。由华盛顿大学领导的研究团队首次量化了全球鲸鱼与船只碰撞的风险。 该研究于11月21日在《科学》杂志上发表，表明全球航运流量占这些鲸鱼物种栖息地的大约92%。 华盛顿大学生物学助理教授、生态系统哨兵中心的高级作者布里安娜·阿布拉姆斯解释道：“这意味着船只每年在这些物种栖息的区域长途航行——相当于成千上万次往返月球的旅程，而随着全球贸易的扩大，这个问题预计会恶化。”…

科学家们创造了一种创新的保护层，极大地增强了钙钛矿太阳能电池的耐久性，使其更适合于实际应用。 西北大学的研究人员推出了一种新的保护涂层，显著延长了钙钛矿太阳能电池的使用寿命，从而扩大了它们在实验室环境之外的适用性。 钙钛矿太阳能电池通常比传统硅太阳能电池更高效且成本更低。然而，它们在长期稳定性方面存在困难。传统上，这些太阳能电池使用一种由铵制成的涂层来提高效率。尽管这种方法有效，但基于铵的层在暴露于热量和湿度等环境因素时会失效。 现在，西北大学的科学家们创建了一种更强的保护层，利用了亚胺基团。 在测试中，新涂层证明比标准铵涂层具有十倍以上的分解抗性。此外，涂有亚胺基团的电池显示出三倍更长的T90寿命，这意味着在艰难的条件下，它们的效率降至90%所需的时间要长得多。…

研究人员对整个小鼠肠道进行了全面的检查，绘制了基因表达，以及细胞在健康肠道与面临炎症等干扰时的状态和位置。他们发现不同器官部分的各种细胞类型及其状态受到严格调控，包括一个受免疫信号影响的独特结肠部分。这些结果展示了肠道在面对干扰时出色的适应和恢复能力，强调了理解细胞过程是如何被调控及其在不同组织或器官区域之间的差异的必要性。 肠道在身体中发挥着至关重要的作用，通过吸收营养和水分，同时与肠道微生物组保持健康的关系。然而，这种平衡在乳糜泻、溃疡性结肠炎或克罗恩病等情况下可能会受到干扰。科学家尚未完全理解肠道的各个部分如何抵抗或适应环境变化，以及这些疾病中干扰的机制。 现在，麻省理工学院和哈佛大学的Broad Institute以及麻萨诸塞州总医院的一个团队绘制了整个小鼠肠道的图谱，详细描述了基因表达和健康组织及受炎症等干扰影响的组织中的细胞类型和位置。他们的分析揭示了不同器官区域中细胞类型之间一个严格调控的环境，并确定了一个由免疫信号控制的特定结肠段。他们的研究成果发表在Nature上，揭示了肠道适应和恢复干扰的惊人能力，并强调了理解细胞过程如何被调控和在组织或器官的不同区域之间变化的重要性。 “尽管肠道，特别是结肠，已经被研究多年，但从未以这种方式进行表征，这促使人们重新评估许多以前的研究，并为未来的研究开辟了新途径。”论文的共同第一作者之一Toufic…

  来自德克萨斯大学奥斯汀分校和加州大学洛杉矶分校的一个合作团队对来自人类骨骼遗骸的古代DNA进行了独特的统计分析。他们的发现揭示了古代欧洲人在7000年的欧洲历史中如何适应环境。这项研究最近发表在自然通讯期刊上。 “通过研究古代DNA，我们可以深入过去，追踪历史人群中的进化变化，”首席研究员、德克萨斯大学奥斯汀分校综合生物学与统计学助理教授Vagheesh Narasimhan说道。“我们正在揭示在当今基因组中大部分已被抹去或模糊的遗传指标。” 研究团队分析了来自欧洲和现代俄罗斯部分地区的700多份样本，涵盖了从新石器时代（大约8500年前）到晚期罗马时期（大约1300年前）的时间线。他们发现自然选择的证据——对环境压力的遗传适应指标——镌刻在古代欧洲人的DNA中，但在现代DNA中无法检测到。这些发现不仅提供了对遥远过去的瞥见，而且突出了有利于生存的遗传特征是如何随着时间的推移而褪去的。…

新的研究结果提供了关于细胞如何处理DNA损伤的过程的见解。研究人员首次跟踪了不同人类细胞中修复蛋白的活动。他们的研究展示了这些蛋白如何在所谓的“中心”中协同工作以修复DNA损伤。这一理解可能会促进癌症治疗和其他在修复DNA至关重要的疗法的改进。 近期由霍布雷赫特研究所的Kind小组进行的研究揭示了细胞如何修复受损DNA的重要细节。研究人员首次绘制了个别人类细胞中修复蛋白的活动。这些发现揭示了这些蛋白如何形成所谓的“中心”以有效处理DNA损伤。这一新理解有望提高依赖于DNA修复过程的癌症治疗和其他医疗干预的效果。该团队的研究结果于11月21日发表在自然通讯上。 DNA作为我们遗传物质的载体，但它可能因正常细胞操作和外部影响而受到损害，例如紫外线和化学物质。DNA的损伤可能导致DNA链中的断裂。如果未能充分修复，这种损伤可能导致突变，进而引发癌症等疾病。为了解决这个问题，细胞利用修复系统，采用专门的蛋白质识别并附着在受损部位。 关注个别细胞 人体采用多种方法来修复DNA，但这些过程在不同细胞之间可能存在差异。因此，在个别细胞层面研究DNA修复至关重要。“检测DNA中的断裂是一个重大挑战，”首席作者金·德·卢卡指出。“我们不知道损伤的具体位置，或为什么某些区域更难以修复。我们的方法使我们能够解决这些问题。”…