5月1日《科學》雜誌內容精選

5月1日《科學》雜誌內容精選

2015-05-18 中國科學報

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　　物種滅絕速度揭示熱帶地區存在物種滅絕風險

　　通過將過去2300萬年中海洋物種滅絕速度的數據與人類活動和氣候變遷的數據相結合，研究人員確定了地球上未來可能特別容易發生物種滅絕的特定的物種分類群和地區（它們絕大多數位於熱帶）。這些結果可幫助量化人類活動對海洋物種滅絕的影響，因為它們提供了一條人類出現之前的海洋物種滅絕的基線。它們還可能幫助研究人員應對一些當前及未來的對生物多樣性的威脅。Seth Finnegan和同事對6大生物分類群的2897個不同屬生物的化石（它們包括了哺乳動物、鯊魚和雙殼貝類）進行了研究，並確定了它們內源性的（或稱人類出現之前的）物種滅絕風險。研究人員發現，在過去的2300萬年中，地理範圍大小和系統分類是所有6組海洋生物中這類滅絕風險的可靠預測因子。他們接著對那些來自遠古物種組群的現代物種屬的內源性滅絕風險進行了估測，並繪出了它們的地理分布圖。通過將受到人類活動和氣候變化影響地區進行疊加，研究人員凸顯了物種滅絕風險尤為突出的地區。這些高風險地區不成比例地集中在熱帶，這提示熱帶生態系統可能格外容易遭受物種滅絕的風險。

　　腦部區域間的個性化信息

　　對活體大鼠進行的一項新的研究顯示，海馬區會選擇性地將特定信息輸送給其他腦部區域；海馬區是脊椎動物腦部的一個與空間記憶、焦慮和獎勵相關的區域。在此之前，研究人員一直想知道這些高層級腦部區域究竟是給腦部的每個部分輸送信息，並任由接受部位來提取相關信息，還是它們會向腦部的不同部位分別發送信息。通過在海馬區揭示一個新層級的功能性組織，Stephane Ciocchi和同事的這一發現可幫助解答這個問題。當大鼠從事不同作業時，研究人員用光遺傳學來監測其腹側海馬區CA1神經元。他們發現，這些神經元會直接給前額皮層輸送與焦慮有關的信息，而將與目標相關信息遞送給伏隔核。研究人員還發現，海馬神經元具有的突起越多，它往往會更多地參與行為作業和記憶鞏固。這些發現或能幫助改善腦部高層級區域間的通訊模型。

　　全球變暖加速地球物種滅絕

　　據新的研究披露，如果碳排放和變化以其目前的軌跡運行，地球上有1/6的物種可能會因為氣候變化的影響而遭受滅絕的威脅。Mark Urban進行了一個薈萃分析並發現，除了其他因素外，氣候改變在物種滅絕中起著主要作用。他的研究顯示，生物多樣性的喪失並非只是隨著氣候變化而增加的；生物多樣性的喪失速度還會隨著氣溫每增加一攝氏度而加速。據該研究者透露，南美洲、澳大利亞和紐西蘭的物種面臨最大的滅絕風險，而那裡的棲息地萎縮以及物種遷徙屏障等問題又使這一情況變得更加嚴重。假設自工業革命以來全球氣溫僅增加了兩攝氏度（多數的專家一致認為這是一種低估），Urban提出，全球物種滅絕風險會從目前的2.8%增加至5.2%。他說，如果地球氣溫在後工業革命時期上升了3攝氏度，物種滅絕風險會增加至8.5%——如果全球變暖維持其目前的走向，那麼當後工業革命期氣溫增加4.3攝氏度時，16%的物種將面臨上升的滅絕風險。Urban對131個不同的生物多樣性研究結果進行了分析，確定了促成全球各地物種滅絕風險的特定問題和特徵，從而得出了這些結論。他特別考慮了不同的建模方法、所研究過的生物分類群和地理位置、所記錄的全球氣溫和物種分布等因素，發現氣候變暖對這些風險施加了最大的影響。總之，他的發現提示，除非我們採取新的策略來限制氣候變化，否則氣候變化將會加速全球各地的物種滅絕。

　　投彈手甲蟲製造毒性脈衝噴霧的內幕

　　一項新的研究報告稱，投彈手甲蟲向其掠食者噴出的獨特熱毒素噴霧是這種甲蟲防禦腺體特別的膨脹和收縮過程的產物。更好地理解這些腺體如何產生（及挺過）快速重複的爆發可為內燃機燃料噴射器等技術的改善鋪平道路。投彈手甲蟲會有規律地射出致命噴霧來保護自己。這種噴霧是由一種發生在甲蟲體內特別的兩腔室腺體內的強力化學反應製造、加熱和驅動的。儘管這一過程的一些細節已為人所知，但這種甲蟲如何能在恰當的時間精確地組合各種化學物質，並以規則間隔的噴霧進行釋放則仍然是一個謎——其中部分原因是因為以往的研究僅僅依靠外部的觀察。Eric Arndt等人用同步輻射X射線成像得到了活甲蟲腺體內化學性爆發的視頻記錄。將這些數據與甲蟲解剖的深度觀察相結合，他們發現，這些有毒噴霧脈衝是由一種高度靈活的膨脹膜的膨脹和收縮控制的。作者們說，噴霧的噴出是在該膜因為爆破壓而向外用力時產生的。這一過程關閉了進入合成毒素的反應室閥門，切斷了液體反應物的流動。然而，一旦釋放了噴霧，反應室中的壓力就會下降，從而讓閥門重新打開，使得新鮮液體反應劑能夠進入反應室。

　　物種滅絕速度揭示熱帶地區存在物種滅絕風險
　　通過將過去2300萬年中海洋物種滅絕速度的數據與人類活動和氣候變遷的數據相結合，研究人員確定了地球上未來可能特別容易發生物種滅絕的特定的物種分類群和地區（它們絕大多數位於熱帶）。這些結果可幫助量化人類活動對海洋物種滅絕的影響，因為它們提供了一條人類出現之前的海洋物種滅絕的基線。它們還可能幫助研究人員應對一些當前及未來的對生物多樣性的威脅。Seth Finnegan和同事對6大生物分類群的2897個不同屬生物的化石（它們包括了哺乳動物、鯊魚和雙殼貝類）進行了研究，並確定了它們內源性的（或稱人類出現之前的）物種滅絕風險。研究人員發現，在過去的2300萬年中，地理範圍大小和系統分類是所有6組海洋生物中這類滅絕風險的可靠預測因子。他們接著對那些來自遠古物種組群的現代物種屬的內源性滅絕風險進行了估測，並繪出了它們的地理分布圖。通過將受到人類活動和氣候變化影響地區進行疊加，研究人員凸顯了物種滅絕風險尤為突出的地區。這些高風險地區不成比例地集中在熱帶，這提示熱帶生態系統可能格外容易遭受物種滅絕的風險。
　　腦部區域間的個性化信息
　　對活體大鼠進行的一項新的研究顯示，海馬區會選擇性地將特定信息輸送給其他腦部區域；海馬區是脊椎動物腦部的一個與空間記憶、焦慮和獎勵相關的區域。在此之前，研究人員一直想知道這些高層級腦部區域究竟是給腦部的每個部分輸送信息，並任由接受部位來提取相關信息，還是它們會向腦部的不同部位分別發送信息。通過在海馬區揭示一個新層級的功能性組織，Stephane Ciocchi和同事的這一發現可幫助解答這個問題。當大鼠從事不同作業時，研究人員用光遺傳學來監測其腹側海馬區CA1神經元。他們發現，這些神經元會直接給前額皮層輸送與焦慮有關的信息，而將與目標相關信息遞送給伏隔核。研究人員還發現，海馬神經元具有的突起越多，它往往會更多地參與行為作業和記憶鞏固。這些發現或能幫助改善腦部高層級區域間的通訊模型。
　　全球變暖加速地球物種滅絕
　　據新的研究披露，如果碳排放和變化以其目前的軌跡運行，地球上有1/6的物種可能會因為氣候變化的影響而遭受滅絕的威脅。Mark Urban進行了一個薈萃分析並發現，除了其他因素外，氣候改變在物種滅絕中起著主要作用。他的研究顯示，生物多樣性的喪失並非只是隨著氣候變化而增加的；生物多樣性的喪失速度還會隨著氣溫每增加一攝氏度而加速。據該研究者透露，南美洲、澳大利亞和紐西蘭的物種面臨最大的滅絕風險，而那裡的棲息地萎縮以及物種遷徙屏障等問題又使這一情況變得更加嚴重。假設自工業革命以來全球氣溫僅增加了兩攝氏度（多數的專家一致認為這是一種低估），Urban提出，全球物種滅絕風險會從目前的2.8%增加至5.2%。他說，如果地球氣溫在後工業革命時期上升了3攝氏度，物種滅絕風險會增加至8.5%——如果全球變暖維持其目前的走向，那麼當後工業革命期氣溫增加4.3攝氏度時，16%的物種將面臨上升的滅絕風險。Urban對131個不同的生物多樣性研究結果進行了分析，確定了促成全球各地物種滅絕風險的特定問題和特徵，從而得出了這些結論。他特別考慮了不同的建模方法、所研究過的生物分類群和地理位置、所記錄的全球氣溫和物種分布等因素，發現氣候變暖對這些風險施加了最大的影響。總之，他的發現提示，除非我們採取新的策略來限制氣候變化，否則氣候變化將會加速全球各地的物種滅絕。
　　投彈手甲蟲製造毒性脈衝噴霧的內幕
　　一項新的研究報告稱，投彈手甲蟲向其掠食者噴出的獨特熱毒素噴霧是這種甲蟲防禦腺體特別的膨脹和收縮過程的產物。更好地理解這些腺體如何產生（及挺過）快速重複的爆發可為內燃機燃料噴射器等技術的改善鋪平道路。投彈手甲蟲會有規律地射出致命噴霧來保護自己。這種噴霧是由一種發生在甲蟲體內特別的兩腔室腺體內的強力化學反應製造、加熱和驅動的。儘管這一過程的一些細節已為人所知，但這種甲蟲如何能在恰當的時間精確地組合各種化學物質，並以規則間隔的噴霧進行釋放則仍然是一個謎——其中部分原因是因為以往的研究僅僅依靠外部的觀察。Eric Arndt等人用同步輻射X射線成像得到了活甲蟲腺體內化學性爆發的視頻記錄。將這些數據與甲蟲解剖的深度觀察相結合，他們發現，這些有毒噴霧脈衝是由一種高度靈活的膨脹膜的膨脹和收縮控制的。作者們說，噴霧的噴出是在該膜因為爆破壓而向外用力時產生的。這一過程關閉了進入合成毒素的反應室閥門，切斷了液體反應物的流動。然而，一旦釋放了噴霧，反應室中的壓力就會下降，從而讓閥門重新打開，使得新鮮液體反應劑能夠進入反應室。

列印 責任編輯：侯茜