《自然》发表心脏空间细胞图谱；巨蟒上餐桌或是一种可持续选择；打破世纪误解，哺乳动物大部分雄性不比雌性体型更大 | 一周论文新鲜读

3.18

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. 黑猩猩能够通过社会化学习一种无法自行创新的技能

2. 木星喷流揭示木星内部

3. 大部分雄性哺乳动物并不比雌性大

4. 一种新的发音系统

5. 人类对澳大利亚火行为的影响始于11000年前

6. 如何打造一颗心脏

7. 气候变化会严重破坏供应链

8. 蟒蛇养殖或成为更可持续的肉类来源

动物行为 | 黑猩猩能够通过社会化学习一种无法自行创新的技能

Chimpanzees use social information to acquire a skill they fail to innovate

Nature Human Behaviour

《自然-人类行为》发表了一篇研究报告，黑猩猩或可从互相观察（即社会化学习）中学到新技能。这些发现表明，黑猩猩或许有累积文化演化的能力，此前这被认为是人类独有的特征。

尽管有一些证据表明黑猩猩存在文化，但一种被称为“潜在解决方案区（ZLS）”的假说认为，这些文化是个体互相复制知识产生的。ZLS假说称，类人猿的文化发展出自一个群体中多个个体独立地重新创造出的“文化性”行为。其证据来自圈养猿类独立发展已知文化行为的观察，如开坚果。

荷兰乌德勒支大学的Edwin van Leeuwen和同事在66只来自赞比亚收容所的黑猩猩中做了一个实验来验证ZLS假说，这些猩猩被分成两组安置。它们得到一个谜题盒，需要三步才能打开获得食物奖励：要从森林里找到一个木球，拉出仪器上的一个抽屉并保持拉开，然后要把球放进拉开的抽屉中。在接触盒子三个月后，黑猩猩们没有发展出打开它的必需技能。随后，作者在每个群体中训练一只黑猩猩打开盒子，观察其他黑猩猩在接下去三个月里是否发展出打开它的技能。在两个群体中，66只黑猩猩中的14只发展出了打开盒子的技能，它们都在最远1.5米外看到其他黑猩猩打开盒子至少9次。

作者指出，完成这些任务所需的技能元素可能因个体而异，并建议未来的研究需要用不同技术测试黑猩猩认知和重复能力的范围。

行星科学 | 木星喷流揭示木星内部

A rapidly time-varying equatorial jet in Jupiter’s deep interior

Nature

《自然》发表的一篇论文报道了木星“大蓝斑”（Great Blue Spot，木星赤道附近的一个集中磁场）上方的磁场变化。作者基于美国航空航天局（NASA）“朱诺”（Juno）探测器的观测结果提出了这些细节信息，或增进对这个气态巨行星内部的理解。

磁场是研究行星深层内部动力学的一种方式。木星的磁场变化之前就被观测到，并被归因于一个赤道喷流。不过，这个喷流的精确细节一直未能确定，这类细节信息对于理解木星内部的动力学至关重要。

通过分析“朱诺”对大蓝斑的磁场观测结果，美国哈佛大学的Jeremy Bloxham和同事表明木星大气深处的一个喷流会随四年左右的周期波动。他们指出，这一结果表明木星的金属核内部存在扭转波（围绕木星自转轴的振动）或阿尔文波（Alfvén wave，沿磁力线传播的波）。作者总结道，他们提出的这些细节有助于理解之前未知的木星内部动力学细节，或帮助我们理解木星磁场发电机。

生物学 | 大部分雄性哺乳动物并不比雌性大

New estimates indicate that males are not larger than females in most mammal species

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一篇论文发现，与多数人的印象相反，在大部分哺乳动物中，雄性体型并不比雌性的更大。作者认为，在科研文献里已存在了一个多世纪的偏见可能造成了这种误解。

同一个哺乳动物物种雌雄个体的体型差异取决于求偶竞争以及父母对孩子的投入。比如，体型更大的雄狮和狒狒需要为了求偶而相互搏斗，而体型更大的雌兔通常在每个交配季都会多次产仔。虽然此前研究发现，雄性和雌性体型相同的情况出人意料的普遍，但一般论述坚持认为大部分哺乳动物都是雄性比雌性大。

美国普林斯顿大学的Kaia Tombak和同事比较了429个野外物种的雄性和雌性体重。大部分情况下，他们发现雄性并不比雌性更大，而且对很多物种来说，两个性别的体型是一样的。比如，雄性和雌性的狐猴、金毛鼹鼠、马、斑马、马岛猬的体型通常都差不多。不过，确实有少部分物种有较大的性别体型差异，如北象海豹（雄性是雌性三倍大）和半岛管鼻蝠（雌性是雄性1.4倍大）。作者总结道，虽然他们的采样不包括所有的哺乳动物物种，但基于之前被忽视的研究，他们发现的趋势是有意义的。他们认为，之所以会说“雄性更大”可能是因为人们偏向对雄性更大的魅力型关键物种的研究以及对雄性争夺配偶的研究，如灵长类和海豹。然而，啮齿动物和蝙蝠在哺乳动物物种中占比更大，它们不同性别间的体型差异更少见（而且半数蝙蝠的雌性更大）。

作者指出，随着今后积累更多关于哺乳动物体型的数据，他们的结果可能会改变，并建议对不同物种开展更多的雌性生物学研究。

技术 | 一种新的发音系统

Speaking without vocal folds using a machine-learning-assisted wearable sensing-actuation system

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一篇论文描述了一种能在机器学习辅助下将喉部肌肉运动转化为语音的柔性贴片。作者认为，经过进一步开发，该装置有望帮助部分嗓音障碍患者有效沟通。

说话是人际交往的重要部分，但对于有声带功能障碍的人来说是件难事。约有30%的普通人一生至少经历过一次嗓音障碍。尽管如此，现有解决办法——如手持电子喉设备或手术——存在不方便、不舒适或侵入性的问题。当下亟需开发一种能辅助患者交流的可穿戴、非侵入式的医疗装置。

美国加州大学洛杉矶分校的陈俊和同事设计了一款能贴在喉部的柔性磁致弹性贴片，能随参与说话运动的喉部肌肉改变形状，而且不需要功能正常的声带。贴片的移动能检测到特定的肌肉运动，还能发电，让该装置实现自供电。这些运动随后会被转换成电信号，并由一个训练后能识别词汇并翻译成语言信号的机器学习算法进行处理。作者让8名没有嗓音障碍的受试者测试了这种贴片，他们被要求在站立、行走和跑步时说出和小声说出一些单词和词组，如“Merry Christmas”或“I love you”。他们发现该装置的准确率约有95%。

在患者中进一步测试后，该装置或为有嗓音障碍的个体提供一个实用的解决办法，并有助于提高他们的整体生活质量。

生态学 | 人类对澳大利亚火行为的影响始于11000年前

Late Pleistocene emergence of an anthropogenic fire regime in Australia’s tropical savannahs

Nature Geoscience

《自然-地球科学》对湖泊沉积物炭层的分析表明，澳大利亚草原上人类对火行为的巨大影响始于几乎11000年前。这些发现或有助于我们理解如何管理气候变化下日益频发的野火。

长期以来，澳大利亚原住民社群一直使用火帮助管理地貌，使之有益于社群——如防御野火——而蓄意燃烧对动植物生物多样性和丰度都有影响。但自然火灾事件（如闪电引发的野火）也很普遍，地区气候条件决定了地貌的燃烧倾向。由于缺少人类在澳大利亚存在的数万年间的详细火灾记录，因而难以确定人类何时开始影响自然火灾系统。

澳大利亚詹姆斯·库克大学的Michael Bird和同事分析了澳大利亚北领地吉拉文（Girraween ）泻湖沉积物里的木炭和火成化合物。研究团队重建了过去15万年里草原生态系统的野火频率和强度。他们发现从11000年前开始出现了明显转变，从较不频繁、强烈的火灾，变为频繁但较不强烈的火灾，并提出这可能反映出人类在地貌水平上改变火的开端。

作者总结说，他们的发现表明了人类如何管理可能发生的高强度火灾。Bird和同事还提出，重新实现原住民管理技术或可缓解未来的火灾风险。

发育生物学 | 如何打造一颗心脏

Spatially organized cellular communities form the developing human heart

Nature

《自然》发表了发育中人类心脏的全面空间细胞图谱，揭示了不同心脏细胞类型如何相互作用并组织成为对心脏功能至关重要的复杂心脏结构。

心脏是哺乳动物最先发育的器官，由高度有序的结构组成，这些结构需要协调才能正常工作。这些结构的缺陷会造成先天性心脏病和成人的心脏疾病。随着过去几年间单细胞技术的进展，科学家编制出了成人心脏细胞及其祖细胞类型的详细列表。

Elie Farah、Quan Zhu、美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的Neil Chi和同事结合单细胞分析与空间基因表达数据，成功组装出单细胞分辨率的发育中的人类心脏空间图谱，揭示了广泛的心脏细胞亚群的区域分布，以及这些细胞在心脏发育中如何相互作用。单细胞分析识别出75个细胞亚群，这些亚群展现出与其解剖位置和发育阶段对应的特征，其中包括心脏瓣膜里的新细胞亚型。作者使用一种叫做MERFISH的空间成像方法，通过对单细胞中数百至数千个特定基因同时成像，初步实现了对单个细胞的空间识别。与单细胞转录组学相结合，这些数据让研究者可以将全转录组映射到初步空间图谱上，提供了前所未有的分辨率和深度来理解单个细胞及其所在。作者发现了细胞群的特定组合之间的相互作用，揭示了驱动不同心脏结构发育的信号模式。例如，他们观察到心室心肌细胞、成纤维细胞（结缔组织的一部分）和内皮细胞（血管组成部分）之间的相互作用，可能在心室壁的形成中发挥了作用。

作者总结说，这项研究揭示出的详细信息，或有助于改进我们对先天和成人心脏病机制的理解，也可能为心脏修复指引新策略。

经济学 | 气候变化会严重破坏供应链

Global supply chains amplify economic costs of future extreme heat risk

Nature

《自然》发表的一项研究显示，到2060年，气温上升或因热应激对劳动生产力和供应链中断的影响成为经济损失的一个主要原因。

人们一直担心全球气温上升会对全球产品或服务供应链产生严重影响，并可能造成社会经济代价。此前研究显示，气温上升的直接影响会使员工健康状况下降（如通过热射病）并导致生产力随之下降，但间接影响一直缺乏全面分析，比如供需不足引起的生产停滞。

中国清华大学的关大博和同事报道了到2060年热应激对141个地区和65个领域的社会经济体系的影响。他们评估的情景结合了预测温室气体排放量和不同的社会经济发展路径，后者的范围从一条可持续路径到一条经济产出和能源使用不受约束的路径。作者预计到2060年，取决于不同情景，全球经济损失总计为0.6-4.6%，损失包括健康损失（37-45%）、劳动生产力损失（18-37%）和间接损失（12-43%）。在最高的估算值下，经济损失达24.70万亿美元。

直接损失最显著的地区为气温升幅最大的地区（如非洲中南部），而间接损失的波及范围更广，对美国和中国这类制造大国的影响更严重。以上结果表明，各国需要加强供应链以适应热应激并预防气温上升造成的经济损失。

农业 | 蟒蛇养殖或成为更可持续的肉类来源

Python farming as a flexible and efficient form of agricultural food security

Scientific Reports

对泰国和越南两个养殖场的蟒蛇生长率的分析显示，养殖蟒蛇肉或是其他养殖肉的一个更可持续的替代品。这项发表于《科学报告》的研究发现，网纹蟒和缅甸蟒在12个月内的喂食频率不像其他牲畜那样频繁，但它们的生长速度却很快。

环境和人口压力影响着传统农业系统。在畜牧业中，鱼和昆虫这类冷血动物的能源利用效率明显高于牛或家禽这类恒温动物。一些恒温动物食物来源（如蛇肉）的受欢迎度在有食用这些动物传统的部分亚洲国家快速上升，但整个产业规模仍很小。

澳大利亚麦考瑞大学的Daniel Natusch和同事研究了泰国程逸府和越南胡志明市两个蟒蛇养殖场的4601条网纹蟒（Malayopython reticulatus）和缅甸蟒（Python bivittatus）的生长率。他们在这些蟒蛇被人为捕杀前，在12个月里每周喂食它们各种本地取材的蛋白质，包括野外捕获的啮齿动物和鱼粉，并测量蟒蛇的身长和体重。作者发现，这两种蟒蛇的生长速度都很快，能达到每天46克，而且雌性比雄性的生长速度更快。在摄入食物后，一条蛇在生命头两个月里的生长速度最能预测其日后体型。

作者在胡志明养殖场的58条缅甸蟒中测试了不同蛋白质来源（包括鸡肉、猪肉屠宰废弃物、啮齿动物和鱼粉）的组合，发现每摄入4.1克食物就可以收获1克蟒蛇肉。这种食物转换率在不同蟒蛇饮食间的差别不大，而且蛋白质转换率比目前研究的其他牲畜都更高。此外，其中61%的缅甸蟒在第20天到127天之间会禁食，但同期体重几乎不会下降。

作者认为，研究结果表明蟒蛇商业养殖或可成为一种可行且可持续的食品生产选择，有望补充目前的畜牧业体系。作者强调，有必要进一步研究生产这种新型牲畜类群的最高效、最人道的方式。

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