极端天气帮助物种入侵？治疗帕金森的潜力？北格陵兰岛冰架在快速消退、金星上的原子氧 | 一周论文新鲜读

11.13

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。

1. 神经假体减少帕金森病导致的步态障碍

2. 极端天气事件或有助入侵物种

3. 金星白昼侧直接探测到原子氧

4. 北格陵兰遗留冰盖普遍减弱

5. 改良抗真菌剂在小鼠中毒性降低

6. 用细菌提升月壤模拟物的肥力

神经科学 | 神经假体减少帕金森病导致的步态障碍

A spinal cord neuroprosthesis for locomotor deficits due to Parkinson’s disease

Nature Medicine

《自然-医学》发表的一项论文报告，用植入神经假体进行针对性脊柱硬膜外刺激，改善了一名因帕金森病造成严重运动障碍人士的步行和平衡能力。这些发现凸显出使用神经假体装置治疗帕金森病患者运动障碍的潜力。

约90%晚期帕金森病的患者会发生运动障碍，包括步态障碍、平衡问题和冻结步态发作。这些障碍降低生活质量，增加相关疾病的严重程度，而且现有疗法不太有效。对腰骶脊髓针对性的硬膜外电刺激（EES）可以调节控制移动动作的神经活动，近期研究显示能恢复因脊髓损伤致瘫痪人士的站立和走路功能。

瑞士联邦理工学院的Grégoire Courtine和同事开发了一种基于EES的神经假体，恢复帕金森病患者走路中被扰乱的腿部神经的自然激活。经过非人灵长动物模型对该神经假体的广泛验证，作者开始了该方法的首次人体试验，被试是一位62岁的男性，患有帕金森病30年，经药物和深部脑刺激治疗仍有严重的运动障碍。研究者首先生成了EES针对的脊髓区域定制化解剖图，指导精准外科植入神经假体。随后用患者穿戴的无线传感器检测移动意图，触发EES激活腿部神经产生自然的步行动作。研究结果表明，神经假体改进了被试的步行和平衡障碍，他进一步报告了生活质量的显著改善（患者现在已经使用该假体两年，每日约8小时）。

这些初步结果表明，针对性EES对于治疗帕金森病患者中常见的行动障碍可能是一个有潜力的治疗选择。但这是一个概念验证研究，只有一名被试参与，还需要在更大的临床试验中进一步研究，以验证这一方法的有效性。

采访视频，来自作者和NeuroRestore。

生态学 | 极端天气事件或有助入侵物种

Meta-analysis reveals less sensitivity of non-native animals than natives to extreme weather worldwide

Nature Ecology & Evolution

《自然-生态与演化》的一项荟萃分析表明，极端气候事件可能为非本土物种带来胜过本土物种的优势。

入侵动植物给全世界各地的本土野生动物和生态系统都造成了问题。由于气候变化，极端天气事件（包括洪水、干旱、风暴、热浪和寒潮）的频率和严重性都有增加，动植物要从中存活是个难题。

中国科学院的刘宣和同事对443项研究进行了荟萃分析，评估了在陆地、海洋和淡水栖息地里1852种本土动物、187种非本土动物对极端天气事件的反应。他们发现，整体上本土物种种群相比非本土动物种群而言对极端天气的反应更多是负面的，但这些反应根据天气事件类型和栖息地类型有所差异。他们认为，非本土和本土海洋动物总体上对极端天气事件都较不敏感，不过本土软体动物、珊瑚和海葵会受到热浪的负面影响。非本土陆地和淡水动物仅分别受到热浪和风暴影响，而陆地生态系统中的本土动物对热浪、寒潮和干旱都有负面反应，在淡水栖息地里容易受到寒潮以外大多数事件的影响。

作者还检查了极端天气事件的热点和现有非本土物种的位置，识别出北美、拉丁美洲、东亚和东南亚、澳大利亚西南和新西兰以及北大西洋等地点，这些地方的本土物种可能尤为容易受极端天气的共同影响。

天文学 | 金星白昼侧直接探测到原子氧

Direct detection of atomic oxygen on the dayside and nightside of Venus

Nature Communications

《自然-通讯》的一篇论文指出，在金星的白昼侧和黑夜侧都直接探测到了原子氧。研究方法能在两种不同的金星大气环流模式下对该地区开展详细研究，或支持未来探索金星的空间任务。作者指出，对原子氧的直接测量或有助于我们理解为何金星大气与地球大气相去甚远。

已知金星的自转很慢，金星上的一天相当于地球上的243天。金星上二氧化碳（CO₂）和一氧化碳（CO）的分解会在白昼侧产生原子氧，这些原子氧随后会转移到黑夜侧。原子氧对于金星大气的光化学和能量守恒很重要，但之前一直没能在金星白昼侧直接观测到原子氧。过去对黑夜侧的探测也仅限于观测到金星的夜气辉——夜气辉是行星大气发出的暗光。

德国宇航中心Heinz-Wilhelm Hübers和同事利用索菲亚平流层红外天文台（SOFIA）飞机上的upGREAT阵列式光谱仪分析了金星白昼侧和黑夜侧的17个观测点。作者在所有观测点都探测到了原子氧，并发现原子氧主要集中在海拔约100千米处。测量结果基于4.74太赫兹的原子氧基态精细结构。作者还发现柱浓度存在差异，并在白昼侧记录到了最大浓度。

气候变化 | 北格陵兰遗留冰盖普遍减弱

Rapid disintegration and weakening of ice shelves in North Greenland

Nature Communications

根据《自然-通讯》的一篇论文，北格陵兰岛冰架正在快速消退，总体积自1978年至今已减少30%以上。这些冰架一直被认为很稳定，但2000年代以来已有3个完全崩塌。作者指出，在剩下的5个冰架中，会随海洋暖化进一步消退的冰川附近的冰架质量损失正在变得不稳定，并将带来海平面上升的严重后果。

格陵兰冰盖的冰损失导致了2006至2018年期间观测到的17.3%的海平面上升。仅存的格陵兰漂浮冰架位于格陵兰冰盖的北部边缘，能通过调节排入海洋的冰流使冰盖稳定下来。格林兰北部冰川在过去20年里才开始变得不稳定，也就是损失的冰大于形成的冰，这是因为这些冰川的一些漂浮延伸部分出现了弱化和崩塌。为了更好地预测这对海平面上升的影响，就必须确定剩余冰架变化的时间和驱动因素，以及冰川的响应。不过，这些冰架的演化以及影响它们的复杂过程一直缺乏完整描述。

法国格勒诺布尔综合理工学院的Romain Millan和同事利用数千张卫星图像以及气候建模分析了北格陵兰的冰川-气候-海洋相互作用。他们观测到冰架质量损失出现了显著而广泛的增加。2000年以来，他们发现海洋暖化主要导致格陵兰冰架底部出现冰损失。此外，作者发现格陵兰冰川已经开始消退，排入海洋的冰流也在增加，这与冰架损失同时发生。

研究结果显示，根据对海洋热力胁迫的未来预测，基础融化速率将持续上升或保持在高水平，这可能会破坏格陵兰冰川的稳定性。作者认为，如果冰架完全崩塌，格陵兰北部冰川可能会极大促进冰盖导致的海平面上升。

医学 | 改良抗真菌剂在小鼠中毒性降低

Tuning sterol extraction kinetics yields a renal-sparing polyene antifungal

Nature

《自然》发表的一项研究显示，一种结构改良的抗真菌药其毒性在小鼠和人类肾脏细胞中有所降低，同时保持其抗菌特性。这一进展或增加此类对抗致命真菌感染的治疗方法的临床效益和安全性。

两性霉素（AmB）是一种细菌产生的抗真菌剂，作为对抗严重真菌感染的最后一道防线使用已有数十年历史。它会形成一种海绵样的凝结物，与称为麦角固醇（存在于细菌和真菌细胞中，作用类似哺乳动物的胆固醇）的分子结合。这一结合会导致麦角固醇从细胞膜中抽出，导致真菌细胞死亡。尽管有效，但AmB对人体有很高的毒性，尤其是对肾脏细胞。但还不知道这一毒性是否由于导致真菌细胞死亡的同一机制所致。

美国伊利诺伊大学香槟分校的Martin Burke和同事创造了一些AmB的类似物，改变了这些分子中和固醇结合的部分，旨在观察这些改变如何影响生物活性。用这些类似物在人体肾脏细胞中测试发现，肾脏细胞死亡是由于AmB与肾脏细胞膜中胆固醇的结合和抽取所致。作者随后设计了AmB的一种变体，能结合和抽取真菌的麦角固醇，而非哺乳动物胆固醇，能缓解对肾脏的毒性。得到的化合物（作者命名为AM-2-19）在人类肾脏细胞和小鼠中对肾脏无害，同时作为抗真菌治疗仍有很好疗效。这一治疗对抗菌药耐药性的抵抗也相对较强。

这种作用机制在许多抗真菌分子中都得到了保留，作者认为，这一技术可用于降低更多药物治疗中的毒性，增加其临床有效性。

天体生物学 | 用细菌提升月壤模拟物的肥力

Phosphorus-solubilizing bacteria improve the growth of Nicotiana benthamiana on lunar regolith simulant by dissociating insoluble inorganic phosphorus

Communications Biology

《通讯-生物学》发表的一项研究指出，胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）、巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）这三种细菌的组合或能促进本氏烟草（Nicotiana benthamiana）在月球土壤模拟物中的生长。研究结果显示，这些细菌可以提高一种能被植物吸收的磷的浓度——磷是一种主要的植物营养素——从而提升月壤肥力。

此前研究表明，虽然月壤能用来种植拟南芥（Arabidopsis thaliana），但它不能像地球火山灰那样支持植物生长。此外，月壤还缺少植物生长所必需的氮，并含有无法被植物吸收的不可溶磷。因此，需要用方法来改变月壤的物理和化学性质，才能提高月壤的肥力。

中国农业大学的孙振才和同事研究了细菌能否改变与“阿波罗14号”样品组成类似的月壤模拟物中的不可溶磷，将其变成一种植物能吸收的可溶形式。他们发现，可溶性磷含量在用胶质芽孢杆菌处理后的10天内提高了214%，用巨大芽孢杆菌处理后的21天内提高了234%，用荧光假单胞菌处理后的21天内提高了247%。

当作者在用胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌处理18天的月壤模拟物中种植本氏烟草种子时，他们发现种植24天后这些植物的叶绿素含量比在含死细菌的对照模拟物中的植物高了104%。此外，与在含死细菌的模拟物中种植的植物相比，在用这三种细菌处理过18天的模拟物中种植的植物，在种植6天后的茎部和根部更长，在种植24天后更重，叶簇更宽。这说明用这三种细菌处理的月壤模拟物能促进和维持本氏烟草的生长。

研究结果表明，使用这种细菌组合来提升月壤模拟物肥力并促进植物生长具有可行性。

版权声明：

本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。欢迎转发至朋友圈，如需转载，请邮件[email protected]。未经授权的翻译是侵权行为，版权方将保留追究法律责任的权利。

© 2023 Springer Nature Limited. All Rights Reserved