环境

大气激光雷达ATLID是于5月发射的EarthCARE卫星上的四个仪器之一，现在已经完全投入使用。这个任务是欧洲空间局（ESA）与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）之间的合作，旨在前所未有地提高云、气溶胶和辐射测量的准确性。来自莱布尼茨平流层研究所（TROPOS）的研究人员在创建算法方面发挥着至关重要的作用，分析来自该仪器的数据以获取气溶胶和云层信息。此外，一项涉及大约50个来自欧洲ACTRIS网络的地面站的重大测量活动正在进行，由TROPOS在莱比锡协调，这将提高这一突破性气候卫星的精度。 大气激光雷达提升新气候卫星的能力 EarthCARE（地球云气溶胶和辐射探测器）配备了四种先进的仪器——云廓线雷达、大气激光雷达、宽带辐射计和多光谱成像仪，能够同时进行各种测量。这些测量对于理解云和气溶胶如何将入射的太阳能量反射回太空，以及如何捕捉从地球发出的热辐射至关重要。这种理解对于评估气候变化对地球能量平衡的影响，以及预测未来云和气溶胶的冷却效果减弱的潜在损失至关重要。 EarthCARE卫星于2024年5月29日进入轨道。在一个月内，卫星成功开始发送来自其云廓线雷达的图像，随后是宽带辐射计的图像、多光谱成像仪的图像，最终在8月发送了大气激光雷达的图像。这个复杂的仪器捕捉了地球大气不同区域气溶胶和云的详细垂直剖面。气溶胶由微小的颗粒和液滴组成，源自尘土和海盐等自然来源以及工业排放和生物质燃烧等人类活动。激光雷达发出短暂的紫外光脉冲，反射回大气目标，这些信号通过一个高灵敏度的接收器进行分析。通过测量光的传播时间，科学家们可以确定距离，通过信号强度评估浓度，并依据极化识别气溶胶类型。这使得能够测量气溶胶和云的分布及其特性，包括高度、厚度和光学特性。卫星四个仪器之间的协作对于理解气溶胶和云在维持地球能量平衡中的作用至关重要。新开发的气溶胶分类模型“混合端到端气溶胶分类”（HETEAC）促进了跨多个仪器的气溶胶类型识别。值得注意的是，ATLID大气激光雷达预计将大大提升空气质量预测能力。参与ATLID开发多年的乌拉·万丁格（Ulla Wandinger）对初步测量表示兴奋：“数据和对大气结构的洞察令人印象深刻。”EarthCARE有可能显著提升我们对气溶胶、云及其相互作用的理解，以及对气候研究更广泛的影响。…

研究人员开发了一种设备，利用太阳能以高效的方式从海水中制造饮用水。 来自滑铁卢大学的科学家们创造了一种创新且节能的设备，主要通过太阳能蒸发过程从海水中提取饮用水。 淡化水对许多面临淡水短缺的沿海和岛屿国家至关重要，特别是随着人口增长和全球水资源使用的迅速增加。根据联合国2024年《世界水资源开发报告》，全球约有22亿人无法获得干净水源，这凸显了对新方法生产淡水的迫切需求。 传统的淡化方法通常涉及通过膜强制海水流动以去除盐分，但这种方法需要大量的能量。此外，盐分容易在膜表面堆积，限制水流并降低效率。因此，这些系统需要定期维护，无法持续运行。 针对这一问题，滑铁卢的研究人员寻求自然中的解决方案，设计了一种模拟树木从根部将水输送到叶子的设备。这种新技术允许持续淡化，而无需大量维护。…

灵长类动物膝骨的变化可能有助于我们理解人类如何适应双足行走。研究表明，灵长类动物膝骨的演化可能影响我们对人类直立行走发展的理解。 来自伦敦国王学院的一个研究团队研究了侧腓骨，这是一种位于膝关节内、大小约为芝麻种子的微小骨头，研究涉及93种灵长类动物。 他们发现，虽然许多灵长类动物都有这种骨头，但在类人猿中通常缺失，这一类包括人类、黑猩猩、猩猩、长臂猿以及其他几种物种。 有趣的是，人类的腓骨演化与其他灵长类动物相比是独特的，并且在种群中并非普遍存在。研究人员提出，这一关于人类腓骨的特定演化趋势可能表明了一个重要的变化，帮助我们的祖先实现直立行走。 伦敦国王学院的工程学讲师及本研究的作者迈克尔·贝尔托姆博士表示：“我们的发现表明，这种常被误解的骨头可能在灵长类动物中以多种形式进化，而人类展示了一种可以追溯到最早类人猿的独特演化。”…

霉菌具有极强的韧性，能够在极具挑战性的条件下生存。为了应对未来空间站上霉菌的扩散，最近的一项研究提出了一种新的技术来抑制其生长。 科学家们开发了一种预测方法，用于预测关键区域内不必要的微生物生长，并将该方法应用于国际空间站（ISS）上的生活条件。 通过分析从空间站收集的灰尘样本，研究人员发现，即使是短暂暴露于较高的湿度水平也会迅速引发微生物生长并改变灰尘的成分，为真菌和其他微生物提供有利条件。 根据该研究的高级作者、俄亥俄州立大学的副教授凯伦·丹内米勒的说法，这项研究提供了在未来太空任务中维护健康环境的重要信息，尤其是随着商业太空行业促使更多人居住和工作在轨道上。 “了解在太空中发生的暴露类型至关重要，特别是因为宇航员的免疫系统会发生变化，”她提到。“通常健康的人在太空中可能比在地球上更容易受到微生物的影响。”…

感谢在大萧条开始之前发起的一项实验，研究人员成功识别出大麦令人难以置信的适应能力的基因，这在啤酒和威士忌的生产中是一个关键因素。这一理解可以帮助确保在气候变化加速的情况下作物的生存。 大麦种植的地区涵盖亚洲、埃及、挪威以及南美的安第斯山脉，使其至少在过去12000年里成为全球最重要的粮食作物之一。它能够在不同地区生存与发展的能力，一直以来都得到了随机基因突变的支持。 识别具体的相关基因对于预测哪些类型的大麦能够在面临高温、干旱和更强风暴的地区取得成功至关重要。 加州大学河滨分校的遗传学家丹·科尼希（Dan Koenig）解释道：“育种者早已认识到开发适应当地环境的作物的必要性。一个世纪前，这项实验在加州戴维斯开始，使用来自全球各地的大麦品种，寻找最佳适应当地条件的品种。”…

红线地区的划定，是一种始于1930年代的做法，将少数族裔和低收入人口居住的社区标记为“危险”，影响了抵押贷款和保险的决策。研究表明，这些红线地区的绿地较少，混凝土覆盖较多，从而提高了城市热度。有趣的是，尽管高温一般会减少被视为“仍然受欢迎”或“最佳”的社区的步行习惯，但这一趋势在“明显衰退”或“危险”地区并不明显。这可能是因为这些地区的居民可能更依赖步行进行必要活动。结果突显了歧视性政策对环境挑战和身体活动的长期影响。 影响社区可步行性的因素有多个，包括街道的连通性和密度、到达目的地的便利性、美学考虑、对步行和骑行基础设施的投资以及城市自然特征的可用性，尤其是树木覆盖。 社区的差异显著。许多贫困或以少数族裔为主的社区缺乏树木和植物的降温影响，特别是在城市地区。因此，这些社区的人们经历了“热岛效应”，即城市温度显著高于周围的乡村或自然环境。 历史上的歧视性住房政策，如红线划定，过度地使低收入城市社区受到极端热的影响。红线划定始于美国1930年代，在房主贷款公司用于抵押和保险决策的地图上将少数族裔和低收入社区标记为“危险”。 这些历史红线划定做法的潜在结果是其对物理环境的持久影响，特征包括绿色空间和树木覆盖的减少以及混凝土表面的增加，从而增加了经历城市热岛效应的可能性。…

最富有个体对环境的影响被他们自己以及低收入群体显著低估，无论他们所在的国家如何。同时，特权和非特权群体也 remarkably 高估社会中最贫困成员产生的碳排放。 来自哥本哈根商学院、巴塞尔大学和剑桥大学的全球研究团队对来自丹麦、印度、尼日利亚和美国的4000名个体进行了调查，评估他们对个人碳足迹（由于个人活动造成的温室气体排放总量）在各自国家内的不平等感知。 虽然人们普遍理解富人和穷人之间的碳足迹存在显著差异，但尚不清楚个体是否意识到这种差异。所选国家在财富、生活方式和文化背景方面差异显著，调查参与者收入水平各异，其中一半属于各自国家中最富裕的10%。…

像木槿花这样的花朵依赖于在花瓣发育早期创建的看不见的蓝图，这个蓝图决定了它们特有标记（称为“靶心”）的大小。这个关键设计在吸引授粉蜜蜂方面发挥着重要作用。 来自剑桥大学圣斯伯里实验室的研究人员最近的研究揭示，蜜蜂更喜欢较大的靶心而不是较小的靶心。此外，它们在人工花盘之间飞行速度比小靶心快25%，这可能使它们的觅食对蜜蜂和花朵更有效。 花朵上的图案作为蜜蜂和其他昆虫的指引，引导它们向中心位置移动，以获取花蜜和花粉，从而增强植物成功授粉的机会。尽管它们的重要性不言而喻，但这些花瓣图案形成的确切机制及其演变成我们今天看到的多样形式 - 如斑点、条纹和靶心…

一种开创性的方法已出现，能够将微小的研究工具引入卵细胞和胚胎，克服了在多种研究生物中应用CRISPR-Cas9基因编辑技术的重大障碍。海洋生物实验室（MBL）的研究人员设计了一种名为VitelloTag的新方法，用于向卵细胞和胚胎传递必要的工具，有效解决了在许多研究生物中利用CRISPR-Cas9基因编辑系统的关键挑战。这种创新方法已在期刊《发展》上接受发表的论文中详细描述。 通常，科学家们依赖长而细的玻璃针注射研究材料，这一过程称为微注射，需求很大的时间和技能。此外，由于所涉及细胞的性质，这种方法有时会面临障碍；例如，头足动物的卵细胞被一种称为胚膜的坚硬外层保护，导致玻璃针在接触时破裂。 “对于某些生物，你需要制作超锐利的美食针以进行有效的微注射，但它们仍可能断裂，”MBL的助理科学家、VitelloTag出版物的首席作者扎克·斯瓦茨（Zak Swartz）分享道。 其他物种则带来了更多挑战，脆弱的胚胎或极短的产卵期限制了成功将CRISPR-Cas9传递到卵中的机会。因此，使用微注射的成功率往往相当低。…

一种被称为有孔虫（foraminifera或forams）的单细胞生物在东地中海温暖的碱性水域中繁荣生长，依据新的研究，其钙碳酸结构为海滩形成做出了贡献。 帕梅拉·哈洛克（Pamela Hallock）是一位生物地质海洋学家，也是南佛罗里达大学海洋科学学院的知名教授，她通常对于气候变化没有太多可庆祝的事情。 在她的职业生涯中，哈洛克一直专注于海洋研究。她领导着南佛罗里达大学的珊瑚礁指标实验室，并深知人类活动对海洋生态系统的影响。 尽管如此，她在最近发表的关于有孔虫的研究论文中观察到了一个积极的方面，该论文发表在《有孔虫研究杂志》（Journal…

研究人员通过将精确的感染模型与抗逆转录病毒治疗（ART）的中断相结合，实现了对SIV复制和病毒库的显著控制。该免疫基础策略源自研究小组对PD1和IL-10功能的发现——这些分子在调节HIV持续感染和免疫功能障碍中至关重要。 艾默里的研究人员是实现对SIV复制和病毒库减少的先驱，通过将严格的感染模型与抗逆转录病毒治疗（ART）的停止结合起来。他们在这一以免疫为中心的方法中的成功，得益于对PD1和IL-10作用机制的深入理解，这些机制对管理HIV持续感染和免疫损伤至关重要。 他们的研究结果今天发表在《自然免疫学》上。 “这一成果代表着寻找HIV治愈的突破性进展，将改善3900万生活在这一疾病中的人的生活，”主研究员Rafick Sekaly博士说，他获得R37资助并共同担任马丁·德兰尼HIV治愈研究合作社的共同主任，项目名为“逆转HIV-1消灭的免疫功能障碍”（RID…

二氧化碳（CO2）从海洋表面转移到海洋深处的过程，依赖于多种看似微不足道的过程，这些过程在海洋表面与大气相互作用，并能够在海洋深处储存长时间。 涉及的一个重要微观过程是细菌的饮食选择，这些细菌消耗被称为脂质的有机化合物，详细内容见于一篇题为“微生物饮食偏好和相互作用影响脂质向深海的输出”的期刊文章，发表在《科学》上。 共同作者、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的高级科学家本杰明·范·穆伊指出：“在我们的研究中，我们观察到不同微生物之间在消化偏好方面存在显著差异。细菌对不同脂质分子似乎有非常特定的饮食倾向。这对我们理解碳封存和生物碳泵具有重要意义。”他进一步解释说，这项研究利用先进的技术将下沉生物量的分子构成与其降解速率联系起来，进而与细菌的饮食偏好相关联。生物碳泵指的是生物量从海洋表面降至更深水域的过程。 脂质占海洋表面颗粒有机物的一部分，比例在5%到30%之间。这些富含碳的脂肪酸生物分子对微生物的能量储存和细胞活动至关重要。当这些有机物沉入深海时，各种微生物群落在分解和利用这些脂质中发挥着关键作用，从而调节全球CO2水平。深入了解这些动态过程对于提升我们预测变化中的海洋环境中碳流动的能力至关重要。大量未降解的脂质在到达深海时所在的区域可能成为自然碳储存的关键领域。 “在海洋颗粒中发现的细菌展示了多样的饮食倾向，从高度选择性到非常广泛的分解者，”文章指出。“通过使用由不同饮食偏好的分离菌株组成的合成群落，我们证明了微生物相互作用可以影响脂质的降解。考虑到这些动态的颗粒输出模型表明，代谢专业化和群落相互作用可能影响海洋中中层水域的脂质运输效率，”中层水域的深度大约在200到1000米之间。…