环境

科学家发现，某些植物能够通过调节叶片的水分损失来忍受严酷、干燥的环境，而不依赖于它们的典型方法——称为“气孔”的微小开口。研究人员已经确认，某些植物能够在艰难、干燥的环境中生存，方法是通过调节叶片中的水分损失，而不是使用它们的标准系统——称为“气孔”的微小孔隙。 在玉米、高粱和小米这三种对全球粮食安全至关重要的C4作物中，这种非气孔的蒸腾控制方式使这些植物在保持有利于光合作用的环境方面具有优势。 这使得植物即使在温度升高和大气需要更多水分的情况下，仍能吸收光合作用和生长所需的二氧化碳，同时最小化它们消耗的水量。 在其发表在《PNAS》上的研究中，来自伯明翰大学、堪培拉的澳大利亚国立大学和凯恩斯的詹姆斯库克大学的科学家挑战了传统观点，即气孔在干旱和严峻生长条件下唯一负责水分损失的调控。 伯明翰大学的共同作者迭戈·马尔克斯博士表示：“这改变了我们对植物-水相互作用的理解，证明了非气孔的蒸腾调控可以在不减少碳摄取的情况下最小化水分损失——与通常认为这是不可避免的权衡相矛盾。”…

最近的研究引起了公众的关注，一位生物学家揭示了在美国东部发现的具有独特特征的新种寄生蜂。这一发现为未来对重要生物机制的研究铺平了道路。 来自密西西比州立大学的生物学家在著名的科学期刊《自然》上发布了题为《果蝇是第一种被描述的成虫寄生蜂宿主》的文章，强调了他的研究发现。该文章讨论了一种新发现的寄生蜂，采自后院的苍蝇诱捕器——“一个被人们忽视的生物的惊艳例子”。 “通常，所有已知的针对苍蝇的寄生蜂都是在它们的幼虫阶段攻击并发育的，”他说。“尽管我们研究果蝇和其他苍蝇的寄生蜂已经有两个世纪，但我们之前从未遇到过一种袭击成虫阶段的物种——直到现在。” Logan Moore是Ballinger的博士生，也是《自然》文章的主要作者，他通过在斯塔克维尔的后院收集感染的果蝇来启动这个项目。研究小组结合了野外采集和公共数据，证明了这一新种寄生蜂在美国东部的分布，并感染了黑腹果蝇，这是生物学中研究最广泛的生物之一。…

最近一项来自密歇根大学的研究表明，伟大湖区的最早居民可能在多年的时间里多次回到密歇根州西南部的一个特定露营地。 之前没有迹象表明克洛维斯人曾在伟大湖区建立过定居点。这些早期群体约在13000年前出现在北美，当时是一个称为更新世的地质时期，巨大的冰川覆盖了大部分土地，使得密歇根等地区不适合人类居住。然而，密歇根大学在2021年的一项研究发现了一个名为贝尔森遗址的露营地的证据，该遗址由克洛维斯人创建。 同一团队的最新研究提供了证据，表明这些克洛维斯人可能在每个夏天访问贝尔森遗址，持续时间至少为三年，可能长达五年，研究的主要作者布伦丹·纳什（Brendan Nash）指出。遗址出土的文物表明，他们的饮食包括多样的动物，如兔子和麝牛。这项研究的发现已发表在《PLOS ONE》期刊上。…

新的研究深入探讨了北极雪橇犬祖先的悠久历史，阐明了西伯利亚和阿拉斯加雪橇犬的基因是何时以及如何交融的。由康奈尔大学主导的合作研究探索了北极雪橇犬数千年的祖先，揭示了西伯利亚和阿拉斯加雪橇犬的DNA融合的时间线和方式。 海瑟·胡森，前雪橇犬赛手，目前是康奈尔大学动物科学的副教授，指出：“西伯利亚的繁育者，主要专注于比赛，对于他们寄送犬只DNA样本进行健康相关分析时发现结果显示他们的狗并非纯种西伯利亚哈士奇感到十分担忧。许多测试表明它们具有一定比例的阿拉斯加哈士奇或阿拉斯加雪橇犬。” 对西伯利亚哈士奇的全面基因组分析显示，这些雪橇犬起源于两条早于之前认为的北极犬类谱系，追溯到东北西伯利亚北极的几代人。研究强调，大约一半的用于比赛的西伯利亚哈士奇显示出与欧洲品种的基因混合的迹象。 胡森是论文《北极雪橇犬的比较种群基因组学揭示了深刻而复杂的历史》的共同通信作者，该论文发表在《基因组生物学与进化》杂志上。另一位通信作者是马里兰大学巴尔的摩县分校的高级讲师特雷西·史密斯。 胡森强调，了解它们的基因组历史对于维护像西伯利亚哈士奇这样的古老谱系和保护它们独特的进化特征至关重要。…

一项最新研究消除了有关改变飞行路线以防止气候变暖的航迹云可能无意中加剧气候变化的担忧。 巴黎索邦大学和雷丁大学的研究人员发现，对于北大西洋大多数产生航迹云的航班，避免这些航迹云的环境优势超出了由于选择替代路线而产生的额外二氧化碳排放。 为了确定航迹云的规避，有必要评估二氧化碳与航迹云的气候影响，称为二氧化碳当量（CO2等效）。已经提出了各种方法，选择一种方法往往受到政治动机的影响。科学家们表示关注，认为某些方法可能提供误导性表述，错误地暗示规避对环境有利，而实际上可能是有害的。 今天（9月15日，星期日）发表在《大气化学与物理》上的研究显示，对于绝大多数北大西洋航班，避免航迹云的行为将会产生积极的气候结果，无论如何计算二氧化碳当量。 理解航迹云…

混合泛滥平原森林中的树冠空隙显著影响土壤温度和湿度水平，但对土壤生物活动的影响很小。这一点在勒比锡大学、德国综合生物多样性研究中心(iDiv)哈雷-耶拿-勒比锡以及马克斯·普朗克生物地球化学研究所的研究人员最近进行的一项研究中得以确立，该研究发表在期刊《整体环境科学》上。 当森林中出现空隙时，无论是由于采伐行为还是大树死亡，这些区域都可能显著影响局部小气候和土壤内部的生物过程。由于气候变化的持续影响，理解这些空隙如何影响小气候和土壤生物活动变得越来越重要。在这项研究中，研究人员考察了不同大小和类型的森林空隙对德国勒比锡一片欧洲混合泛滥平原森林的微气候和土壤分解速率的影响，尤其是在2022年干旱的条件下。 “正如预期，我们观察到空隙区域的土壤温度高于遮阴的森林区域，同时空气和土壤温度的波动更大，”来自勒比锡大学的研究首席作者安娜莱娜·伦克解释道。“在夏季，空隙区域的平均月土壤温度比完全封闭的森林区域高出2.05°C。有趣的是，虽然土壤温度上升，但空隙中的水分含量也较高，有时甚至显著高，这一现象归因于由于大树数量较少而减少的水分蒸腾以及较小树木群落捕获的降水量较少。” 有趣的是，在某些情况下，灌木层和较小树木的下层对土壤温度的影响比上面的较大树木更明显：“在下层更厚的区域，我们看到温度更稳定，波动较小，相比之下，在下层被人工减少的区域则情况不同。” 为了进一步研究微气候条件变化如何影响重要的生态系统功能，伦克和她的团队考察了土壤生物的活动。他们进行实验，测量各种材料（如绿茶、罗伊布斯茶和木制刮匙）的分解率，并使用诱饵条评估土壤动物的取食行为。“令人惊讶的是，我们没有观察到空隙和封闭森林之间的土壤生物活动显著差异，”伦克评论道。然而，他们确实发现土壤生物的取食习惯与季节间土壤温度的上升相关，即使土壤湿度水平下降。“尽管干旱严重，分解速率仍符合我们的预期。空隙与封闭区域之间的微气候差异显然不足以对土壤活动产生重大影响。”这一发现有些令人宽慰，因为分解速率的增加和减少都可能对生态系统产生负面影响。…

CREME 是一个开创性的虚拟实验室，使研究人员能够模拟基因活性的特定减少。这种创新工具有助于确认和理解基因组中的关键元素，并有潜力使缺乏物理实验室的科学家能够做出重大发现。想象一下，你在筛选大量未解释的遗传突变。利用 CRISPR 基因编辑技术，只有为数不多的突变可能具有治疗潜力。然而，验证这些可能性需要在实验室中花费无数小时。花费时间和资金来确定哪些突变值得进一步研究可能会非常繁重。但如果这种探索可以在使用人工智能的虚拟环境中进行呢？ CREME…

根据科学家的说法，单克隆抗体——通过克隆产生抗体的细胞而得——可能为日益严重的抗微生物抵抗问题提供解决方案。 剑桥大学的研究人员使用基因改造的小鼠创造出一种单克隆抗体治疗方法，可能帮助抵御不动杆菌感染。这种细菌与医院获得性感染有关，尤其在亚洲更为普遍。 细菌A. baumannii可能导致严重的呼吸道疾病和败血症，尤其对新生儿等免疫系统发育不全的人群风险更大。感染通常通过被污染的物体、医疗器械以及与感染者的密切接触传播。最近，这种细菌的菌株已经变得对几乎所有抗生素免疫。 剑桥免疫学和传染病治疗研究所的斯蒂芬·贝克教授表示：“A.…

大气激光雷达ATLID已成功激活，成为地球气候卫星EarthCARE上四个仪器中的最后一个，这颗卫星于5月发射。该任务由欧洲航天局（ESA）和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）合作进行，旨在提高对云层、气溶胶和辐射测量的精度。莱布尼茨对流层研究所（TROPOS）的研究人员在创建分析气溶胶和云层层次的算法方面发挥了关键作用，这些算法基于该设备捕获的数据。此外，包括约50个来自欧洲ACTRIS网络的地面站（由TROPOS在莱比锡管理）的综合测量计划进一步提升了卫星的准确性。 大气激光雷达增强新气候卫星 EarthCARE（地球云气溶胶和辐射探测器）配备了四种先进仪器：云剖面雷达、大气激光雷达、宽光谱辐射计和多光谱成像仪。这样的配置使EarthCARE能够同时进行多种测量，帮助更好地理解云层和气溶胶如何将太阳能反射到地球之外，以及它们如何捕获地球释放的热辐射。这些数据对于理解气候变化对地球能量动态的影响以及预测未来云层和气溶胶冷却效应的潜在下降至关重要。 这颗卫星于2024年5月29日发射进入地球轨道，随后一个月就提供了首次云剖面雷达图像。接着是宽光谱辐射计、多光谱成像仪以及最后的大气激光雷达在8月提供的图像。这一先进仪器捕获了不同地球地区气溶胶和云层的详细垂直剖面。气溶胶是微小颗粒，来源于自然源（如尘土和海盐）及人类活动（如工业过程和燃烧木材）。激光以快速脉冲的紫外光发射，光线被大气中的物体反射后，会被一个敏感接收器分析。根据光线返回所需的时间来计算距离，同时根据信号强度来测量浓度，并通过极化来识别气溶胶的类型。这项技术能够准确测量气溶胶和云层特性，包括它们的高度、厚度，以及光学和物理属性。与其他三种卫星仪器的协作对于理解气溶胶和云层如何影响地球能量平衡至关重要。一种名为“混合端到端气溶胶分类”（HETEAC）的新开发气溶胶分类模型已专门设计以确保不同仪器之间的有效气溶胶打字。ATLID大气激光雷达还将对提升空气质量预测产生重要贡献。长期参与ATLID项目的乌拉·万丁格表达了对首次收集到数据的兴奋，指出：“大量数据和详细的大气见解确实令人瞩目。”EarthCARE有望显著推进我们对气溶胶、云层及其相互作用的理解，对气候研究产生深远影响。 八月发布的初始图像展示了地球大气中存在的多种气溶胶和云层，如南极上方极地平流层云（PSC）的剖面，这些云层对臭氧层空洞的形成至关重要，以及墨西哥湾上方的热带风暴德比，还包括来自加拿大野火的烟雾柱。ESA地球观测项目主任西蒙内塔·切利表示：“随着EarthCARE其他三种仪器首次图像的发布，看到大气激光雷达的表现如此有效，令人兴奋。从中获得的剖面与我们的预期非常接近，经过必要的去污和校准过程后，大气激光雷达为我们提供了关于云层和气溶胶的垂直分布的新见解，与其他仪器结合起来，使我们迈向更深层次的地球能量平衡科学理解之路。”…

研究人员发现了有关DNA在早期胚胎细胞内空间组织的重要新信息。当胚胎在受精后首次形成时，每个细胞都有能力发展成身体中任何类型的细胞。研究团队重点关注在这些早期发展阶段发生的DNA独特空间安排。来自Kind团队的研究小组在理解早期胚胎细胞内DNA的空间结构方面取得了显著进展。胚胎在受精后形成时，细胞具有分化为体内任何细胞类型的能力。他们的研究集中在这些早期发育阶段的DNA组织特征上。研究结果于2024年9月16日在《自然遗传学》上发表。 我们身体中的每个细胞都携带相同的DNA。这段DNA包含作为构建细胞运作必需的蛋白质蓝图的遗传信息。尽管共享相同的DNA，细胞仅激活其中的某些部分，从而导致不同类型细胞的发展，执行不同的功能。这在胚胎形成期间尤为关键，因为每个新形成的细胞都有潜力演变为任何细胞类型，如大脑细胞或胎盘细胞。 细胞核内的DNA排列 DNA位于细胞核中，折叠成活跃和非活跃区域。通常，位于细胞核边缘的DNA区域更为密集且非活跃。这种空间排列至关重要，因为它决定了哪些DNA区域是活跃的，且在不同细胞类型之间有所不同，例如血细胞和脑细胞。在具有特定功能的细胞中，DNA的某些部分会在细胞核内改变其包装和排列，从而激活或停用特定基因。这些调整定义了哪些基因被表达并塑造了细胞的身份。影响基因活性的过程集合而不改变DNA本身被称为细胞的表观基因组。尽管研究人员广泛探讨了DNA的空间组织，但在胚胎发育早期阶段这种组织的初步建立仍然相对不明确。 早期胚胎中的独特DNA排列…

新的研究揭示了伦敦水晶宫快速建造的秘密，水晶宫在当时是世界上最大的建筑。值得注意的是，它仅用了190天就完成，正好符合1851年大博览会的时间表。研究表明，水晶宫是已知的第一座使用标准螺纹的结构，这在当时的建筑中并不存在，而如今则是当代建筑的一项普遍特征。 新的研究明确了水晶宫在1851年大博览会之前是如何在仅190天内建成的，这一时期水晶宫成为全球最大的建筑。 这项开创性的研究由剑桥安格利亚鲁斯金大学（ARU）的约翰·加德纳教授主导，揭示了水晶宫在使用标准螺纹技术方面的先锋地位——这现在是现代工程和建筑的基本组成部分。 水晶宫在1851年大博览会之前竣工，成为维多利亚时代英国工业实力的显著象征。水晶宫长达560米，拥有一个庞大的玻璃屋顶，支撑着3300根铸铁柱，其大小使其在温暖的天气中可以膨胀达一英尺。 然而，鉴于最终设计仅在1850年7月获得批准，建设的快速进展引起了历史学家的好奇。…

来自莱比锡大学、德国综合生物多样性研究中心（iDiv）哈雷-耶拿-莱比锡和马克斯·普朗克生物地球化学研究所的一项最新研究发现，混合洪泛森林的林冠缺口显著影响土壤温度和湿度，但对土壤生物活性的影响有限。这些发现发表于《全球环境科学》期刊上。 森林中的林冠缺口，无论是由伐木等人为行为造成的，还是因大树自然死亡，都显著影响微气候和土壤中的生物活动。随着气候变化的影响日益明显，了解这些缺口如何影响温度和土壤健康至关重要。研究人员考察了各种大小和结构的森林缺口如何影响德国莱比锡混合洪泛森林的微气候和土壤分解过程，期间正值特别干燥的2022年。 研究负责人安娜莱娜·伦克来自莱比锡大学生物学研究所，她报告说：“正如我们预期的那样，与森林密集部分相比，缺口区域的土壤温度有所上升，温度变化更为明显。”具体来说，在夏季，缺口区域的平均土壤温度可能比封闭森林区域高出多达2.05°C。有趣的是，这些缺口中的土壤湿度也较高——有时明显高——这可能是由于大树较少导致的蒸腾作用降低，以及减少的林冠捕获的降雨量。 此外，研究还揭示，灌木和小树的密度往往对土壤温度的影响比头顶上的大树更强。“在灌木层较厚的区域，温度及其波动往往比较人工减少了灌木层的区域更温和，”伦克指出。 为了评估这些变化的微气候条件如何影响生态系统的重要功能，伦克及其团队监测了土壤生物的活动。他们进行实验观察各种有机材料（例如绿茶、红巴什茶和木铲）的分解速率，以及利用诱饵条观察土壤生物的取食行为。“与我们的预期相反，我们没有观察到缺口与封闭森林区域之间的土壤生物活动存在显著差异，”伦克表示。然而，她指出，尽管土壤湿度下降，但整个季节的较高土壤温度与土壤生物的取食活动增加相关。“即使在严重干旱的情况下，分解速率仍与我们的预期一致，表明缺口与封闭森林之间的微气候差异不足以显著影响土壤活动。”这是一个令人振奋的发现，因为分解速率的增加和减少都可能对生态系统产生负面影响。…