环境

光合作用每天都在我们面前的无数细小绿色叶子中发生，然而这个非凡过程的复杂细节仍然有些难以捉摸。一个研究小组揭示了这个复杂性的新方面。他们调查了对光合作用至关重要的 D1 蛋白是如何形成的，并介绍了一种新的体外分析方法。他们的发现表明，大约有 140 种蛋白质可能参与了这个过程，其中一些之前尚未被识别。创建光合作用所需的蛋白质复合物，并在明亮的光照条件下维持这些复合物，需要大量支持蛋白的帮助。…

一项全面的全球研究回顾了气候与农业之间的联系，强调了反馈循环的可能性。这一循环表明，随着气候变化对全球粮食供应施加压力，农业实践可能以恶化环境影响的方式演变。该研究发表在《科学》杂志上，包括来自哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的专家的深入评估。研究还指出了一些创新农业方法，这些方法可以提高效率并在未来稳定粮食供应。 作者指出，农业造成的温室气体排放已猛增至1960年代水平的18倍，约占全球变暖的30%。一氧化二氮是一种强效温室气体，其捕热能力为二氧化碳的300倍，当剩余肥料在土壤中被细菌分解时形成。采取战略性措施来减少农业对气候的影响，同时确保高产是应对气候变化和保护粮食供应的关键。 “必须认识到，农业对公共健康的影响——从农药使用到水质——由于气候变化可能会恶化，”哥伦比亚梅尔曼公共卫生学院环境健康科学助理教授、该研究的共同作者路易斯·齐斯卡博士强调。 研究突出了几个关键发现： 气候变化显著影响农业实践，导致用水增加和短缺、一氧化二氮和甲烷排放增加、土壤恶化、氮和磷的污染、害虫压力加大，以及生物多样性下降等问题。…

德国研究人员发现了一种仅使用氢、氧和二氧化碳从微生物中提取蛋白质和维生素B9的方法。这项创新技术在9月12日发表在期刊《生物技术趋势》上的文章中详细阐述，利用可再生能源创造一种富含必需营养素的可持续蛋白质来源，未来有可能进入我们的饮食中。 根据图宾根大学的首席研究员拉尔古斯·安根特（Largus Angenent）的说法：“这个过程类似于酿啤酒，但我们不是给微生物添加糖，而是提供气体和醋酸。”他补充道：“我们早知道当酵母摄入糖时可以产生维生素B9，但我们不确定它们是否能利用醋酸。” 安根特强调：“随着世界人口接近100亿，以及气候变化和土地有限等挑战，确保粮食安全变得愈加困难。”他指出，利用生物技术在生物反应器中培育蛋白质是传统农作物种植的可行替代方案，从而提高农业效率。 研究团队开发了一个两阶段的生物反应器系统，以生产富含蛋白质和维生素B9的酵母。该维生素也被称为叶酸，在身体功能如细胞生长和新陈代谢中发挥着至关重要的作用。在第一阶段，细菌Thermoanaerobacter…

植物研究人员发现了一种蛋白质，其在调节维管植物的细胞分化和性别决定中的作用此前尚不清楚，他们使用了一种蕨类植物模型进行研究。这个发现阐明了干细胞增殖的过程，这对物种的繁殖和延续至关重要，因为它防止所有后代都变为雄性。 普渡大学的研究人员通过涉及蕨类植物模型的研究，确认了一种未被认识的蛋白质在管理维管植物的细胞分化和定义性别方面的功能。这一重要发现为干细胞增殖过程提供了新的视角，该过程在确保并非所有后代都向雄性发育方面发挥着关键作用，从而在繁殖和物种生存中起到重要作用。 植物与植物病理学副教授Yun Zhou与五名普渡大学同事组成的团队，最近在《当前生物学》期刊上分享了他们的研究成果。他们的研究聚焦于常用于植物研究的蕨类植物Ceratorpteris，以揭示在细胞和分子层面上控制干细胞增殖的基本机制。在植物中，尚未分化的干细胞存在于称为分生组织的活跃生长区域。 研究人员发现，一种被称为CrHAM的基因与所有植物、动物和人类存在的一项重要过程——干细胞增殖相关。所有这些多细胞生物都携带未分化的干细胞。…

根据科罗拉多大学博尔德分校的一项新研究，长达10,000名9到11岁儿童的参与，额外在野火烟雾和其他形式的污染空气中度过的每一天，都会增加儿童心理健康问题的可能性。 “我们的研究表明，细颗粒物超出环境保护局标准的天数增加与心理疾病症状的增加相关，无论是在暴露年的期间还是在之后的一年内，”首席作者、CU认知科学研究所的研究助理哈里·斯莫克表示。 这项发表在《环境健康展望》上的研究，恰逢南加州的火灾烟雾影响西部大面积地区，天空变得昏暗，甚至覆盖到拉斯维加斯和科罗拉多部分地区。尽管由于对燃烧来源排放的法规，空气质量在几十年来普遍改善，但更频繁的火灾带来了新的挑战：空气中面临着更多天数的危险高水平颗粒物。 “我们正进入一个每年多次面临前所未有的颗粒物暴露水平的时代，”斯莫克指出。“了解这些极端事件对年轻人脑部和行为的影响至关重要。” 污染与心理健康之间的联系…

最近的一项研究调查显示，一种三叶虫物种在纽约州北部发现的化石保存得非常完好，头部下方有一对额外的腿。这项研究由美国自然历史博物馆和中国南京大学进行，表明第五对附肢的存在可能在三叶虫中比之前认为的更常见。研究结果发表在期刊《古脊椎动物学》上，为我们深入了解三叶虫头部的结构提供了新的视角。 三叶虫是一类已经灭绝的节肢动物，现代的亲属包括龙虾和蜘蛛。与其他节肢动物类似，三叶虫的身体由多个分段组成，头部由多个融合的段构成。三叶虫身体的每个分段——胸部和尾部——都与附肢相关，这些附肢的功能包括感知、运动和进食。 "这些分段的数量及其与重要特征如眼睛和腿的相互关系，对于理解节肢动物之间的关系及其演化发展至关重要，"博物馆古生物学部策展人及主任梅兰妮·霍普金斯解释道。 科学家可以通过两种方法来计算三叶虫头部的分段：通过检查化石外骨骼上部的沟槽（称为螺槽）或通过统计化石下方保存的触角和腿的对数。然而，三叶虫的软附肢在化石化过程中很难保存，因此在评估三叶虫头部的分段时，这两种计数方法之间常常存在差异。 在这项研究中，霍普金斯和她的同事南京大学的侯晋波探索了来自纽约州北部的新发现的保存完好的三叶虫物种Triarthrus…

最近在法国一个洞穴中发现的尼安德特人遗骸为关于他们灭绝的一个已确立的理论提供了支持，参与新研究的研究人员表示。 多年来，有关现代人类生存与尼安德特人大约40,000年前灭绝之间的各种解释已被提出。 哥本哈根大学的环球研究所最近的一项调查支持了其中一个主要理论。研究人员在法国南部的一个洞穴中发现了一具雄性尼安德特人遗骸，进一步增强了尼安德特人灭绝可能与其反社会行为有关的观点。 “当我们检查尼安德特人的基因组时，我们注意到高程度的近亲繁殖，因此遗传多样性较低。他们在孤立的群体中居住了很多代。近亲繁殖会降低一个种群的遗传多样性，这在长期内对生存构成挑战，”参与该研究的环球研究所副教授马丁·西科拉解释道。他进一步补充道： “我们发现的基因组来自与其他早期尼安德特人不同的谱系。这表明尼安德特人的社会结构与早期现代人类不同，后者似乎有更强的相互联系。”…

表观遗传学是对基因表达如何调控的复杂机制，涉及多种复杂的分子过程。尽管我们对基因如何通过在H3K27位置的组蛋白甲基化而被沉默有了比较清晰的理解，但重新激活这些被沉默基因的过程仍不明晰。最近，研究人员探索了一种模型植物生物中的表观遗传机制，揭示了一组保守性的蛋白质在基因激活与失活中起到至关重要的作用，增强了我们对表观遗传过程的理解。 生物学中最引人注目的发现之一是细胞具备动态调整基因表达的机制。这种在不改变底层DNA序列的情况下增强或抑制特定基因转录的能力，是所有生物体所必需的，从简单的单细胞生物到最复杂的植物和动物。 尽管我们对这些所谓的表观遗传过程的理解仍在不断发展，但特别是在多梳抑制复合体2（PRC2）方面，已经取得了显著的进展。PRC2是一种蛋白，在不同的植物中，它附着于特定的DNA序列，称为多梳响应元素（PREs），并用化学标记标记附近的组蛋白。这个被称为“H3K27的三甲基化（H3K27me3）”的标记基本上阻止了相邻基因转录为RNA，最终转变为蛋白质，从而使其沉默。然而，科学家尚未揭示PRC2沉默的基因是如何重新激活的。 最近，来自日本奈良科学技术大学（NAIST）的一支研究团队，在山口信义的带领下，发表了一项研究，旨在解决这一问题。该团队对基因修饰的拟南芥植物进行了广泛的实验，揭示了这些和其他生物中复杂的表观遗传过程的重要方面。 研究人员着重强调了含有Set结构域的蛋白7（SDG7），该蛋白因其在细胞质中调节蛋白质甲基化的功能而闻名。初步实验表明，SDG7也存在于细胞核中，这激发了进一步的研究。…

二甲双胍，一种传统上用于管理2型糖尿病的药物，根据加拿大研究人员的一项最新研究，显示出减少乃至可能根除在接受抗逆转录病毒治疗的HIV感染者体内病毒库的前景。蒙特利尔大学附属的CRCHUM研究中心的科学家们相信，这一发现可能显著降低甚至消除接受抗逆转录病毒治疗患者的病毒负荷。 在一项新的研究中，加拿大研究人员强调，二甲双胍可能有助于减少病毒库，并有可能在接受抗逆转录病毒治疗的HIV阳性个体中彻底消除它。 由CRCHUM免疫学家Petronela Ancuta领导的研究小组在2021年证明，服用二甲双胍三个月后，患者的免疫力得到了改善，慢性炎症减少，这种炎症通常会导致心血管疾病等并发症。 这些益处的有效性源于二甲双胍抑制mTOR（雷帕霉素的机制靶标）分子的能力，从而减缓HIV在感染细胞内的复制。…

为了使地球在未来继续支持每个人即使是最低标准的生活，经济系统和技术的重大变化是必要的，同时还需要更公平的使用、管理和分享关键资源，澳大利亚国立大学（ANU）的一组国际研究团队表示。 最近发表于《柳叶刀行星健康》的一份报告强调了城市和企业作为关键地球系统的“管家”所能发挥的重要作用。通过采用减少环境足迹的策略，它们可以为保护地球作出贡献。这份报告是地球委员会初步阶段的总结，该委员会成立于2019年，由18名杰出的跨学科学者和40多名参与各工作组的研究人员组成。 该报告建立在去年发表于《自然》期刊的《安全与公正的地球系统边界》报告的基础上，该报告指出，维持人类和地球福祉所需的许多基本限制已经被突破。 澳大利亚国立大学的徐梅教授是三位主要作者之一，也是翻译工作组的负责人，她表示，企业和城市具有显著的潜力来发起改变并大幅减少环境负担。 “组织和城市有巨大的影响机会，尤其是在它们朝着一个共同目标，即长期为每个人维持地球的情况下，”她说。…

滑坡是美国一种频繁的危险。事实上，近44%的国家可能面临滑坡的威胁，这可能导致灾难性的后果。我们最新的国家滑坡易发性地图揭示了这些事件最有可能发生的地区。 美国地质调查局最近揭示了一张全国滑坡易发性新地图，表明接近44%的美国可能面临滑坡活动的风险。这个详细评估提供了一个全面的视角，按县划分，展示了这些破坏性和潜在致命的地质事件最有可能发生的地方，以及风险较小的地区。 更新后的地图将有助于风险管理和土地利用规划，突出可能不稳定的地区，使规划者和工程师能够战略性地优先考虑并应对潜在的滑坡风险。 “这张国家滑坡易发性地图解决了一个重要而复杂的问题：美国哪些地区易受滑坡影响？”美国地质调查局的研究地质学家本·米鲁斯（Ben Mirus）表示。“我们很高兴能将这些信息提供给公众，以帮助增加准备工作，促进一个更具灾害韧性的国家。”…

随着我们努力减少农业对环境的影响，一个重要的焦点是土壤，它在储存和循环碳、氮和磷等必需营养素方面发挥着至关重要的作用。生物地球化学家，包括来自农业生态系统可持续性中心的安德鲁·马尔吉诺特，旨在揭示重要见解。然而，一个重大挑战在于准确评估过去一个世纪磷的积累情况，特别是在人的活动增加了其在生物圈中的存在之后。 马尔吉诺特是伊利诺伊大学厄本-香槟分校作物科学系的土壤科学副教授，他与其他全球磷专家最近在《全球变化生物学》上发表了一篇立场文件。该文件旨在创建一个框架，以理解人类世期间的磷循环，这是一个因人类活动显著影响而定义的当前地质时代。 该团队还包括诺贝尔大学生物化学教授利奥·康德朗；西安大略大学地理与环境副教授珍妮维夫·梅森；来自英国兰卡斯特大学环境中心的菲利普·海加斯；以及来自瑞士巴塞尔的先正达集团土壤健康评估负责人乔丹·韦德，还有来自捷克共和国的博士生普林斯·阿吉曼，以及马尔吉诺特研究团队的研究科学家周胜楠和博士后研究员徐随。 “我们的目标是探索所有可行的方法来测量遗留磷。我们旨在全面了解哪些地方可以测量，哪些地方可能不必要。这使我们能够确定优先事项和非优先事项，为未来的行动提供一个统一的策略，”马尔吉诺特说。 该论文强调了“陆地水体连续体”中的磷，突出了水和土壤在不同空间和时间尺度上的相互作用。“我们分析中的一个重要方面是解决不确定性，”马尔吉诺特说。“这给感到压力的决策者带来了挑战，他们需要为紧迫的问题制定解决方案。”…