小型长脸犬寿命最长、古代欧洲装饰品、全球地下水快速流失、人工光吸引飞虫 | 一周论文新鲜读

2.5

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. 个人装饰品揭示古代欧洲多个文化群

2. 为何飞虫会被人工光吸引

3. 治疗抗体或加强蛇毒毒性

4. 小型长脸犬寿命最长

5. 针对性肥料管理或可降低氨排放

6. 一种新的智能纤维技术

7. 全球多个含水层地下水快速流失

考古学 | 个人装饰品揭示古代欧洲多个文化群

Evidence from personal ornaments suggest nine distinct cultural groups between 34,000 and 24,000 years ago in Europe

Nature Human Behaviour

《自然-人类行为》发表了对欧洲格拉维特时期（约34000-24000年前）一些个人装饰物的分析，表明欧洲各地存在9个不同文化群体，其中3个的遗传数据有限或不存。这些发现展现了比过去认为的更为详细深入的文化地理学。

珠子经常被用作个人装饰和文化身份标志。在约45000年前的欧亚大陆上，考古记录显示出各种不同材料制作的珠子多样性上升，包括象牙、骨头、鹿角、黑玉和琥珀。但这些多样性是否代表了不同文化族群，抑或是地理分隔带来的副产物，迄今仍有争议。

法国波尔多大学的Jack Baker和同事收集分析了34000年到24000年前134种不同类型的个人装饰物，来自西欧、中欧、东欧、伊比利亚和地中海地区的112个遗址。这些装饰物来自贝壳、牙齿（包括熊、马和兔的牙）以及其他原材料如琥珀等。作者发现在整个欧洲个人装饰品存在稳定差异，他们认为这些差异代表了9个不同的族群，其间有着文化驱动的边界。此外，作者对空间和文化屏障对珠子多样性的影响建立了模型。这些模型发现，虽然物理距离很重要，但可能不是决定珠子选择的单一因素；作者认为，可渗透的文化边界或不同地位个人的孤立实践也有所作用。他们还提到，大多数类群与近期古基因组学的发现一致。他们识别出一个东欧文化群，迄今尚无遗传数据，还有伊比利亚的两个文化群，这个区域的遗传数据仅来自一名个体。

作者强调，他们的结果表明整合文化与生物学研究有助于我们对早期欧洲人类的理解。

动物行为 | 为何飞虫会被人工光吸引

Why flying insects gather at artificial light

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一项研究指出，人工光可能会破坏昆虫相对地平线的准确定位能力。研究结果或有助于我们理解为何飞行昆虫喜欢聚集在人工光周围。

人们一直知道人工光能吸引飞虫，罗马帝国就有用光捕获昆虫的文字记载。然而，这一现象背后的原因一直不明。之前有研究提出，昆虫可能将人工光当成了一条逃生路线，或是昆虫被光源致盲，此外还有很多其他理论。

英国帝国理工学院的Samuel Fabian、美国佛罗里达国际大学的Yash Sondhi和同事利用高速红外相机追踪了昆虫在自然环境和实验室环境下的三维飞行路线。他们研究了一系列光条件（包括点紫外光源和散射紫外光源）下的各种昆虫，包括飞蛾、蜻蜓、果蝇和天蛾。他们发现，昆虫有一种“背部光反应”，通过纠正自己的飞行路线来使背部朝向光源。对于太阳这类自然光源来说，这种反应能让它们保持准确定位地平线的稳定飞行路线。但作者指出，人工光会导致它们对飞行路线进行不稳定和持续的修正，导致昆虫眩晕并出现我们认为受到人工光吸引的行为。

作者总结道，有必要进一步研究人工光的长距离影响，并通过减少夜晚的非必要人工光来改善昆虫生境。

免疫学 | 治疗抗体或加强蛇毒毒性

Antibody-dependent enhancement of toxicity of myotoxin II from Bothrops asper

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一篇小鼠模型研究表明，一种或可用于中和蛇咬毒性的治疗抗体，实际上可能增加了毒液的破坏力。这些发现可能揭示出一种抗体的潜在风险，实此前验室实验认为该抗体可用于中和粗鳞矛头蝮（Bothrops asper）的毒性。

每年全球有270万人遭蛇咬伤，毒蛇咬伤导致数十万人死亡或终身残疾。全球迫切需要更安全有效的疗法治疗蛇咬。目前抗蛇毒疗法使用动物产生的血清，其效果有限、生产昂贵，可能导致免疫副反应。这使研究者追求研发基于人类抗体的重组抗蛇毒血清。此前研究识别和描述了一些有潜力的抗体疗法，在临床前毒蛇咬伤动物模型中显示出良好效果。

粗鳞矛头蝮（Bothrops asper）的蛇毒含有肌肉毒素II（myotoxin II），这种物质会摧毁肌肉组织，可能导致长期残疾甚至死亡。丹麦技术大学的Andreas Laustsen、哥斯达黎加大学的Bruno Lomonte和同事在实验室实验中识别出潜在候选抗体，中和此类肌肉毒素。但当他们在毒蛇咬伤小鼠模型中检验其效果时，发现这一YTE突变IgG抗体实际上加强了毒素效果，而非将其中和。这些发现首次展现出这一情况下的抗体增强疾病，凸显出对抗毒候选药物在更相关条件下进行彻底临床前测试的重要性。

作者强调，需要审慎考虑抗体设计和测试方案，以避免无意中造成害处。还需要进一步研究优化这些治疗性抗体，确保其在临床条件下的安全性和成效。目前尚不确定这一效果是否为这种特定抗体和毒素所独有，还是更具普遍性，以及在人类中是否也会发生。

动物 | 小型长脸犬寿命最长

Longevity of companion dog breeds: those at risk from early death

Scientific Reports

英国小型长脸犬种的预期寿命最高，如惠比特犬，而中型短脸犬种的公犬预期寿命最低，如英国斗牛犬。研究结果发表于《科学报告》，计算基于来自150多个犬种的58万条狗的数据，或有助于发现哪些狗的早期死亡风险最高。

英国Dogs Trust的Kirsten McMillan和同事构建了一个覆盖584734条狗的数据库，数据收集自英国18个不同来源，包括品种登记处、兽医诊所、宠物保险公司、动物慈善机构以及学术机构等。所有狗被划分为155个纯种或杂种类别，284734条狗在进入数据库前已经死亡。所有狗的信息都包含品种、性别、出生日期、死亡日期（如有）。纯种狗根据养犬俱乐部文献按照体型（小、中、大）和头型（长脸或短脸）分类。作者还单独计算了每个品种和杂种组的中位预期寿命，最后再分别计算结合性别、体型和头型的中位预期寿命。

无论公母，小型长脸犬种（如迷你腊肠犬和喜乐蒂牧羊犬）的中位预期寿命最高，为13.3年。而中型短脸犬种的中位预期寿命最低，公犬为9.1年、母犬为9.6年。在12个最受欢迎的犬种（占数据库所有记录纯种犬的50%以上）中，拉布拉多的中位预期寿命为13.1年，杰克罗素梗犬的中位预期寿命为13.3年，查尔斯王骑士猎犬的中位预期寿命为11.8年。纯种犬的中位预期寿命比杂种犬高（12.7年相对于12.0年），而母犬的中位预期寿命比公犬略高（12.7年相对于12.4年）。

作者表示该结果只能代表英国犬，并指出所有不符合养犬俱乐部纯种犬定义的狗都被严格归类为杂种犬。作者指出，应进一步研究拉布拉多德利犬和可卡颇犬这种“设计师犬种”，以揭示这些狗和杂种犬之间的遗传多样性差异。

环境科学 | 针对性肥料管理或可降低氨排放

Fertilizer management for global ammonia emission reduction

Nature

《自然》本周报告了在机器学习帮助下生成的对水稻、小麦和玉米作物氨排放的详细评估。这一数据集使人们能对具体耕地评估减排潜力，表明在这些作物的生长中有效管理肥料，能让大气中耕作带来的氨排放降低最多38%。

大气中的氨是一种重要环境污染物，影响全球生态系统和人类健康。大约有51-60%的人为氨排放可追溯至作物栽种，其中一半与3种主要作物有关：水稻、小麦和玉米。但以高分辨率量化与具体耕地有关的氨排放的潜在减少很困难，且取决于如氮输入和本地排放等因素的细节情况。

中国南方科技大学的郑一和同事基于包括气候、土壤特征、作物类型、灌溉、耕作和施肥操作等变量，使用机器学习建模了全球水稻、小麦和玉米农业的氮输出。为丰富模型信息，研究者从对发表文献系统性回顾所得的2700项观察中开发出了一个氨排放数据集。研究者用这一模型估计全球氨排放在2018年达到4.3太克（43亿公斤）。郑一和同事计算出，根据模型指导在空间上优化肥料管理，可以让这三种作物的氨排放减少38%。优化策略包括在生长季节采用常规的耕作法，将增效肥料施放在更深的土壤中。

作者发现，在施肥管理场景下，水稻作物能带来47%的总体减排潜力，玉米和小麦分别是27%和26%。在没有任何管理策略的场景下，郑一和同事计算出到2100年氨排放将升高4.6%-15.8%，最终数字取决于未来温室气体排放水平。

工程学 | 一种新的智能纤维技术

High-quality semiconductor fibres via mechanical design

Nature

《自然》本周报告了一种制作内置电子元件纤维的新方法，这种纤维可用于可穿戴电子设备。其潜在应用包括能感知交通灯变化的帽子（可帮助视障人士），以及用于心脏监测的柔性设备。

可检测和处理信号的可穿戴电子元件能用含有半导体器件的纤维制成。但制造过程可能会产生缺陷，限制这些纤维的性能。新加坡南洋理工大学的Lei Wei和同事评估了纤维制造过程，以确定断裂和缺陷如何产生。利用这些信息，他们修改了加工技术以及半导体和纤维材料的结合，以生产出具有光电特性的高性能柔性纤维。

为展示这种材料的能力，作者制作了一系列实验性装置。例如，他们将纤维编成一顶帽子，能感知交通灯的光信号，从而为视力障碍人士提供协助。帽子检测到的光信号被传输到一个手机，在交通灯由红转绿时提醒用户。作者还将纤维编入手环，制成可穿戴心脏监测器，性能与市售设备相当，但比刚性传感器更贴合手腕。这些纤维展现出压缩条件下的耐久性且防水，适用于水下应用。

在同时发表的新闻与观点文章中，美国弗吉尼亚理工大学的贾晓婷和Alex Parrott提到，这一技术的一个优势在于其在工业上已准备就绪。“制造这些纤维的设备包括一个纤维牵引装置，该装置已经在电信业中用于生产商用光纤。一旦这些纤维制成，就可以利用纺织业已广泛使用的工具，将其编织成织物。”他们写道。他们总结说，这项工作“在将微型计算机嵌入日常服装的方向上实现了一个飞跃。”

全球多个含水层地下水快速流失

Rapid groundwater decline and some cases of recovery in aquifers globally

Nature

《自然》发表的一项对约17万监测井的分析显示，全球含水层内储存的地下水可能会在21世纪每年下降0.5米以上。不过，这些含水层能在改变政策并提高含水层管理等其他行动后恢复。

含水层是全球农场、家庭、工业和城市的重要淡水来源。然而，地球气候改变以及过量用水可能会减少全球的含水层来源，影响经济发展和生态系统。虽然地下水的卫星图能显示部分储水趋势，但对监测井的现场测量和对这些井的全球尺度分析能让科学家和政府更全面地了解含水层的枯竭趋势。

美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Scott Jasechko和同事分析了40多个国家的约17万个地下水监测井，以预测21世纪接下来的含水层趋势。在界定全球1693个含水层系统时，研究人员发现36%的含水层以每年0.1米的速度下降，而12%的以每年0.5米以上的速度快速下降。在将这些发现与1980至2000年的地下水枯竭数据对比时，团队发现研究中30%的含水层在21世纪面临加速枯竭，尤其是在干旱地区。

研究团队还发现，数据中6%的含水层每年上升0.1米，而1%的含水层每年上升0.5米。作者指出，这一增长趋势或来自对地下水的消耗减少、地下水消耗政策的实施、地表水转移、土地覆盖的变化以及受监督的回灌工程。

Jasechko和同事指出，研究中分析的样本并非全球地下水井的随机样本，而结合不同的现场测量数据集或能对更多地区的趋势有更好的了解。

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