环境

蝴蝶具有一种显著的视觉能力，使它们能够看到超出人类可见光谱的更多色彩和光的偏振。这种独特的视觉帮助它们准确导航、采集食物和相互交流。其他生物，如螳螂虾，甚至能够检测更广泛的光线，包括光波的圆偏振。它们利用这种能力创造一种“爱情密码”以寻找和吸引伴侣。 受自然界中这些非凡能力的激励，宾州州立大学工程学院的一组研究人员创造了一种称为超表面的薄光学元件，可以附加到标准相机上，通过微小的天线状结构调整光的性质，从而捕获光谱和偏振信息。同时，团队开发了一种机器学习系统，能够实时解码这些多维视觉数据，使用的是一台典型的笔记本电脑。 该团队今天（9月4日）在《科学进展》期刊上分享了他们的研究成果。 “动物世界表明我们看不见的光的某些方面包含了对各种应用有价值的信息，”论文的首席作者、电气工程副教授倪兴杰说。“我们本质上通过整合我们的超表面，将普通相机转换为紧凑轻便的超光谱偏振相机。” 与传统的超光谱或偏振相机（通常体积庞大且成本高，仅能一次捕获一种类型的数据）不同，这种超表面每个边长仅三毫米且生产成本低，当放置在相机镜头和传感器之间时，可以同时捕获光谱和偏振成像数据。…

根据专家的说法，测试海洋浮游生物中的微塑料污染水平旨在创造新的方法来评估和应对全球污染日益严重的问题。研究人员分析了五种不同化学消化助剂在不同浓度的浮游动物下如何与典型塑料相互作用。 南弗林德斯大学的专家指出，检测海洋浮游生物中的微塑料污染对创造创新方法以应对日益严重的全球污染危机至关重要。 研究人员研究了五种类型的化学消化助剂对普通塑料的影响，使用低、中、高浓度的浮游动物，其研究结果发表在《环境科学全景》杂志上。 塑料废物是海洋中发现的主要垃圾类型，每年进入水道的数量不断增加，南弗林德斯大学的博士生埃莉斯·图里（Elise Tuuri）指出。…

果蝇在微型跑步机上奔跑，帮助科学家理解神经系统如何帮助动物在复杂和不可预测的环境中导航。研究人员利用低成本的组件构建了这些紧凑型机器。这些跑步机方便对果蝇在旅行中如何感知和适应地面上意外变化的研究。 走在微型跑步机上的果蝇正在帮助科学家了解神经系统如何使动物能够在不可预测和复杂的世界中移动。 这些果蝇尺寸跑步机的研究结果于8月30日在现生物学上分享，这是一本由Cell Press出版的期刊。果蝇在跑步机上活动的视频可以在在线研究文章中观看。第一作者是Brandon G.…

高质量的猫诱导多能干细胞(iPSCs)已成功创建。这些猫iPSCs也没有特定的基因标记，并且在维持过程中不需要喂养细胞。利用这些干细胞的持续研究预计将揭示猫慢性肾病的发展，并有助于治疗方案的创建。 虽然今天的互联网充满了迷人的猫咪表情包，但许多猫咪却遭受着肾病的困扰。鉴于旨在提高人类和动物生活质量的医学进步，大阪府立大学的一个团队通过生成高质量的猫诱导多能干细胞(iPSCs)取得了重要里程碑，这一突破可能对宠物和人类都有益。 创建人类iPSCs通常只涉及四个称为转录因子的基因，但生成猫iPSCs一直证明是具有挑战性的。在兽医学研究生院的羽田慎吾教授的领导下，团队成功使用仙台病毒载体引入六个转录因子，从猫细胞中衍生出猫iPSCs，包括在绝育手术过程中从子宫提取的细胞。 发表在《再生治疗》的研究结果表明，这是首批可用的高质量猫iPSCs。它们展现出许多与常见iPS细胞相似的特征，比如形成畸胎瘤，这表明它们有能力发展成各种细胞类型。重要的是，这些干细胞没有携带遗传足迹，减少了在移植到其他猫时形成肿瘤的可能性。此外，它们可以在没有喂养层（如小鼠的成纤维细胞）的情况下生长，从而通过消除跨物种细胞污染的风险来增强其安全性。 “慢性肾病和糖尿病对猫来说是重大问题，”羽田教授表示。“发展一种从猫iPSCs生成肾脏或胰腺细胞的方法是未来的研究挑战。”…

研究表明，在移动床生物膜反应器（MBBR）过程中使用泡沫塑料载体可以显著提高废水处理效率。研究表明，这些载体的生物膜生长是标准光滑塑料载体的44倍。 有效的废水处理对于环境保护和提高我们的生活质量至关重要。使用覆盖有生物膜的移动塑料载体的生物方法正在变得日益流行，大阪市立大学的研究团队发现了优化这一方法的途径。 移动床生物膜反应器（MBBR）过程通过保持这些载体在运动状态，增加生物膜中的微生物与废水中的有机物和污染物之间的相互作用。载体上覆盖的生物膜的表面积越大，可用于处理水的微生物就越多。 大阪市立大学的安冨正幸教授和可以百合雄叉助理教授，与一家位于大阪的水处理产品公司Kansaikako的团队合作，发现具有泡沫纹理表面的聚丙烯载体相比于光滑塑料载体提供了44倍的生物膜发展。 此外，在泡沫过程中加入废生物质，如堆肥海藻，显著提高了泡沫载体的有效性，特别是在MBBR过程中去除硝酸盐方面。…

常用的mpox疫苗仅提供部分免疫力，并不能完全防止严重症状或疾病传播。然而，Moderna的新疫苗候选者mRNA-1769在缓解症状和缩短感染致命株mpox病毒的灵长类动物的病程方面表现出更好的效果，超越了现有的已获批准的改良Vaccinia Ankara (MVA) 疫苗。该研究于9月4日发表在Cell Press的期刊《Cell》上。…

生物学家在新西兰附近发现了一种新的鲍鱼（paua）软体动物物种，被称为鲍鱼。这一新物种的发现凸显了在阿奥特亚罗阿（Aotearoa）进行生物多样性研究的重要性。 该物种名为Haliotis pirimoana，在奥塔哥大学（University of Otago）和新西兰博物馆（Museum…

一位进化数学家创建的新模型揭示，当两种物种之间的合作改善时，结果产生的有益行为可能出乎意料地变得不平等。一种物种往往会获得所有的好处，而另一种物种仅仅消费这些好处。 达尔文对自然界中合作现象感到好奇，因为这似乎与自然选择和“只有最适者生存”的观点相矛盾。在过去几十年中，进化数学家通过应用博弈理论来解释为什么尽管自然选择偏爱自私的个体，相互合作仍然存在。 当合作成本低或获得的优势显著时，合作往往会蓬勃发展。如果合作变得过于昂贵，它往往就会消失——至少从纯数学的角度来看。然而，复杂的相互依存关系，例如授粉者与植物之间的关系，表现出类似但更复杂的模式。 今天在《PNAS Nexus》上发布的新模型为这一理论引入了一个新元素，表明在理论上应该兴旺的情况下，物种之间的合作行为可能会衰退。…

研究人员正在研究斑马鱼，以探索与位置细胞相关的奥秘，这些细胞对于构建我们周围环境、社交圈以及抽象概念的内部地图至关重要。到目前为止，位置细胞仅在哺乳动物和鸟类中被记录，导致我们对其他物种如何感知周围世界的理解存在空白。来自马克斯·普朗克生物控制论研究所的研究小组最近获得了在幼虫斑马鱼的大脑中存在位置细胞的第一条有力证据。 研究人员正在研究斑马鱼，以揭示与位置细胞相关的奥秘，这些细胞对构建我们周围环境、社交网络和抽象概念的心理地图至关重要。迄今为止，仅在哺乳动物和鸟类中识别了位置细胞，这引发了关于其他物种如何在内部描绘它们的外部环境的问题。来自德国图宾根的马克斯·普朗克生物控制论研究所的一个团队发现了在微小幼虫斑马鱼的大脑中存在位置细胞的令人信服的证据。 记录自然行为下的大脑活动 研究人员监测了幼斑马鱼在探索其周围环境时的大脑活动。当它们仅几天大时，这些鱼是完全透明的，这使研究人员能够观察到它们的小脑，内仅包含大约100,000个细胞。甚至可以利用荧光钙指示剂照亮单个活跃的神经元，因为神经活动会导致钙离子浓度的变化。李和罗布森的一个重要发明促进了在导航过程中观察大脑活动：能够与移动鱼一起移动的跟踪显微镜。 通过这种创新的方法，团队研究了鱼类大脑中每个神经元如何表示空间信息。他们在每条鱼中识别出大约1,000个位置细胞，其中大多数仅在鱼处于特定位置时激活，而少数反应于多个位置。“位置细胞组共同编码空间信息，”杰ennifer·李表示，“通过位置细胞的放电模式，我们能够精确确定每条鱼随时间变化的位置，准确度仅为几毫米。”…

研究人员阐明了山谷热的季节性和气候驱动模式，这是一种通过空气中的灰尘传播的严重真菌感染。 山谷热是一种令人担忧的真菌感染，主要在美国西部发现。它通常会导致类似流感的症状，但可能导致严重或潜在致命的并发症。通过研究过去二十年加利福尼亚州报告的山谷热病例的增加，加州大学圣迭戈分校和加州大学伯克利分校的科学家们确定了季节性趋势。这些见解可能有助于个人和公共卫生官员预测和管理未来的山谷热暴发。此外，研究强调了气候变化对传染病风险的重大影响。结果发表在《柳叶刀地区健康 - 美洲》。 研究人员与加州卫生部（CDPH）合作，审查了2000年至2021年加利福尼亚州所有报告的山谷热病例。通过将这些病例与季节性气候数据进行对齐，他们能够追踪这种疾病在加利福尼亚州不同县的起伏，以及干旱条件如何影响这些模式。他们发现，尽管大多数病例在9月至11月之间达到高峰，但不同县和年份的季节性时机有所不同。…

气候变化使2022年的大气河流将温暖潮湿的空气输送到地球最寒冷和最干燥的地区，导致气温比正常值高出70华氏度。最近的一项研究揭示了这一事件对南极最小生物的影响。 预计2024年夏季将创下全球许多城市，包括美国多个城市的最热季节记录。即使是南极也面临显著的高温，在冬季的高峰期，气温比典型的7月天气高出50华氏度。 7月31日，发表在《地球的未来》杂志上的一项研究由科罗拉多大学博尔德分校的科学家团队讨论了热浪，特别是南极寒冷季节的热浪，如何影响当地动物生活。这项研究强调了气候变化加剧的极端天气事件可能对南极脆弱生态系统产生的潜在影响。 2022年3月，南极经历了有纪录以来最严重的热浪，正值南部地区的生物准备迎接漫长而严酷的冬季。这种异常天气导致南极部分地区气温上升超过70华氏度，造成冰川和雪的融化，即使在被称为地球最寒冷和最干燥地区的麦克默多干谷也没有例外。 作为南极一个长期生态研究（LTER）计划的一部分，研究小组发现，意外的融化随后迅速再冻可能干扰了许多生物的生命循环，导致麦克默多干谷各种无脊椎动物显著死亡。…

科学家们长期以来理论认为，现代人相比于我们的狩猎采集祖先，拥有更多用于消化淀粉的基因。然而，研究基因组中的淀粉酶位点一直是一个挑战。最近的进展使研究人员能够分离出各种淀粉酶基因，并分析它们与古代基因组的关系。他们的研究结果显示，在过去的12,000年中，淀粉酶基因的数量从平均八个增加到超过11个。 根据来自美国、意大利和英国的研究人员的最新研究，欧洲的人类在处理碳水化合物的能力上显著增强，在过去12,000年中，负责消化淀粉酶的基因数量从大约八个增加到超过11个。 这种基因数量的增加与农业从中东传播到欧洲的进程相一致，导致饮食中富含淀粉类食物，如小麦和谷物。通常，拥有更多基因拷贝与更高的淀粉酶水平相关——淀粉酶是一种在唾液和胰腺中产生的酶，它将淀粉分解为糖供能。 这项研究于9月4日发布在《自然》杂志上，提供了有关识别与多拷贝基因相关联的疾病的遗传原因的新见解。 加州大学伯克利分校的综合生物学助理教授彼得·苏德曼和来自田纳西州健康科学中心的埃里克·加里森领导了这项研究。…