播种云,收获雨 | 读心机器敲响“警钟” | 虾虎鱼揭示我们为何眨眼 | 日月地三星“相会” | 自然每周简报
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自然每周简报2023年5月10日第168期
亲爱的读者们:本周自然简报精选了多个热点新闻,您将看到:哺乳动物的基因组中蕴含诸多秘密;背眼虾虎鱼活能揭示我们进化出眨眼行为的原因;除了大脑,更年期还可能是卵巢变化引起的;墨西哥农业部“播种云”,或可“收获雨”;读心机器的结果或不可全信;AI设计的mRNA新冠疫苗有何优化?我们如何抗击真菌,拯救作物?太阳能又可如何拯救古老水果?更多精彩内容,欢迎阅读全文。
最新资讯
1. 240个基因组中哺乳动物的秘密
雪橇客Gunnar KaasenKasson和他的狗Balto在纪念Balto的雕像落成时的照片。KaasenKasson带领一支运送犬队伍,带来了白喉抗毒素,在阿拉斯加的诺姆拯救了许多生命。Balto是这些狗狗的领队。来源:Bettmann/Getty Images
大规模基因测序项目Zoonomia整理了从睡鼠到海豚等240种哺乳动物的基因组,随后的数据分析显示,我们的基因组中有近11%与几乎所有其他物种相同。大多数共同基因会调节其他基因的活性。
Zoonomia项目收集了在世和去世动物的 DNA,包括来自西伯利亚哈士奇Balto遗骸的DNA。这只雪橇犬因1925年向阿拉斯加一个偏远小镇运送救命的白喉抗毒素而备受尊敬。科学家发现,Balto的基因组比当今大多数犬种的基因组更加多样化,这也意味着它更健康。(《自然》和《科学美国人》|参考文献:Science Zoonomia项目)
《自然》新闻:Huge cache of mammal genomes offers fresh insights on human evolution
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2. 从虾虎鱼看我们为什么眨眼
背眼虾虎鱼(Oxudercinae)在水里和陆地上都能生存,也是唯一会眨眼的鱼。它们与原始海洋中出现的第一批动物的相似性,有助于我们理解为什么几乎所有四肢脊椎动物都眨眼。研究人员发现,弹涂鱼眨眼的原因和人类相似——清洁和保护眼睛。演化神经力学研究员、研究合著者Brett Aiello说:“有机会研究眨眼行为最初是为何以及如何进化出来,让我们有一个奇妙的机遇去更为了解人类如何成为了现在这样。”(BBC|参考文献:PNAS论文 )
3. 墨西哥“播云造雨”行动
墨西哥政府与空军合作,将粒子喷洒到云中,从而增加降水量。来源:Jesús Bustamante/Reuters
墨西哥农业部在一些受干旱影响的地区启动了“播种云”行动。“云播种”的原理是:具有类似冰的晶体结构的颗粒——通常是结晶碘化银——周围会生成水滴,最终形成降水。但科学家警告,云播种是否有效尚缺证据。云物理学家Fernando García表示:“我是可以改变(云),但我不知道最后会导致增加降雨还是抑制降雨,那都可能发生。”(参考文献:PNAS论文)
《自然》新闻:Mexico is seeding clouds to make rain — scientists aren’t sure it works
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4. 太阳能拯救古老水果
意大利的农民正在采用农业光伏(一种反直觉的农业方法,在太阳能板下种植作物)技术,逆转香橼(Citrus medica)的命运。香橼是一种古老的柑橘类水果,作为香水原料和Chabad犹太习俗而受珍视。然而,受极端天气、习惯改变和廉价合成替代物的影响,香橼几乎消失了。来自太阳能板的荫蔽使树木的需水量减少了70%,并保护它们免受霜冻。太阳能产生的清洁电力则为农民提供了另一收入渠道,农民也学习到了种植气候敏感型作物的经验。(BBC Future)
5. 读心机器敲响“警钟”
该研究使用功能性磁共振成像 (fMRI) 来解码人们的思想。来源:Jerry Tang和Alexander Huth
科学家研究出首种非侵入性方法来理解思维,为不能说话的人提供了一个可能的交流渠道。这项思维-言说技术依赖功能磁共振成像和大型语言模型。在实验中,研究人员用它来解码正在听播客的志愿者大脑中想象的语音。但研究结果时准时不准,人可以轻松骗过这项技术。对于这些最新技术是否威胁精神隐私,神经伦理科学家各持己见。生物伦理学家Gabriel Lázaro-Muñoz说:“我认为这给决策者和公众都敲响了警钟。”
《自然》News Explainer:Mind-reading machines are here: is it time to worry?
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《自然-神经科学》论文:Semantic reconstruction of continuous language from non-invasive brain recordings
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6. AI设计的mRNA疫苗
在 COVID-19 大流行期间,针对新冠病毒 SARS-CoV-2 的 mRNA 疫苗必须保存在 –15 °C 以下的温度以保持其稳定性。一种新的人工智能工具可以优化这一特征。来源:Jean-Francois Monier/AFP via Getty
由百度研究院加州分部开发的AI工具,优化了mRNA疫苗中的基因序列,使疫苗效力更强、更稳定。该工具借鉴了计算语言学的技术,设计出的mRNA序列拥有比当前疫苗更精细的形状和结构。目前,该技术已被用于优化至少一种获批疫苗:名叫SW-BIC-213的新冠疫苗。
《自然》新闻:‘Remarkable’ AI tool designs mRNA vaccines that are more potent and stable
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《自然》论文:Algorithm for Optimized mRNA Design Improves Stability and Immunogenicity
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7. 更年期的神经系统
插图:María Corte
美国食品和药品管理局正在评估治疗潮热的无激素药物Fezolinetant,该药首次针对潮热的源头——大脑。Fezolinetant及类似药物代表人们对了解甚少的更年期症状发生了思想上的转变。研究女性心理健康和衰老的Hadine Joffe说:“我们认为更年期是由卵巢变化引起的,大脑控制更年期是一种完全不同的概念。”
《自然》新闻特写:How menopause reshapes the brain
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8. 抗击真菌,拯救作物
真菌带来的扬尘弥漫在一片田地上。来源:Darren Hauck/Reuters
从小麦的叶锈病到水稻的纹枯病,世界上大多数危害最大的作物病害都是由真菌引起的。真菌韧性足,适应力强,现代单一栽培的耕作方式和过度使用抗真菌农药也让真菌更加肆虐。不断上升的气温和不断增加的人口对作物种植提出了更高挑战。进化生物学家Eva Stukenbrock和植物病理学家Sarah Gurr认为,专注于清除病作物、培育植株狭窄抗性和喷洒杀菌剂已经不够了。“我们需要了解全球作物因真菌病害而面临的困境,政府和私营部门也需要增加对真菌研究的投资。”
《自然》评论:Address the growing urgency of fungal disease in crops
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9. 项链中的古DNA
DNA分析表明,该吊坠(可能来自某条项链)是由麋鹿(Cervus canadensis)牙齿制成的。来源:Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology
20000年前的一件鹿牙吊坠里封存了一位女性的基因密码。科学家们在俄罗斯西伯利亚的丹尼索瓦洞穴中发掘出了这个吊坠,那里曾是包括丹尼索瓦人在内几个古代人类物种的家园。为了了解吊坠的来源和主人,研究人员在从小孔中提取了DNA(但没有破坏这个无价之宝),然后将基因序列与其他古代DNA进行对比。这位女性属于智人,有亚欧北部血统。“几乎像是开启了一台时间旅行机器。”研究合著者Elena Essel说。
《自然》新闻:Prehistoric pendant’s DNA reveals the person who held it
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《自然》论文:Ancient human DNA recovered from a Palaeolithic pendant
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本月最佳科学图片
来源:Simon Proud/National Centre for Earth Observation/RAL space/Japan Meteorological Agency
4月20日,日本气象卫星“向日葵9号(Himawari-9)”在罕见的混合日食期间捕捉到月球阴影移动穿过地球的俯视图。在混合日食中,人们在日食路径的不同点能观察到不同日相。澳大利亚西北角能看到完整的日食,其他地区则只能看到部分或环形日食——也就是月球仅遮挡住太阳的一部分。
《自然》科技图片:The deepest fish ever recorded and more — April’s best science images
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