《自然》：艰难困苦塑造人类长期恢复力、“吃塑料的细菌”有望助力环境治理、来看看非洲象如何打招呼 | 一周论文新鲜读

5.13

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. 能转换血型的混合酶

2. 由潮汐剪应力控制的土卫二虎纹羽流

3. “细菌吃塑料”或有助于减少垃圾产生

4. 研究“凯文贝肯度”基因

5. 艰难困苦塑造长期恢复力

6. 非洲象如何打招呼

微生物学 | 能转换血型的混合酶

Akkermansia muciniphila exoglycosidases target extended blood group antigens to generate ABO-universal blood

Nature Microbiology

《自然-微生物学》发表的一篇论文描述了在肠道定植的嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）中发现的酶，这些酶能够转化人类红细胞中已知和此前未知的抗原，将血液转化成O型血。这些发现或可提供临床相关解决方案，增加普遍相容血的供应。

红细胞表面带有被称为聚糖（glycan）的糖链。这些聚糖因人而异，其不同形态被称为A、B和O型血型。血型匹配在输血时至关重要，因为免疫系统会对不匹配的血细胞产生反应，导致潜在的致命反应。O型血具有普遍相容性，因为它的糖结构为所有血型共有，但其储备可能有限。因此需要制定策略将A和B型血转化为O型血。

丹麦丹麦技术大学的Maher Abou Hachem、瑞典隆德大学的Martin L. Olsson和同事对嗜黏蛋白阿克曼菌产生并用于分解黏液中聚糖的酶进行了生物化学筛选。他们发现了一组结构独特的酶组合，能有效将A和B型红细胞转化为O型。这些酶对近期发现的扩展型A型和B型也有效，并在测试中降低了错配反应，尤其是对转换的B型。

作者认为，他们的发现或可作为一种潜在工具来处理红细胞，增加普遍相容血的储备来缓解临床问题，但提出还需更多工作来改进A型血的转化。

行星科学 | 由潮汐剪应力控制的土卫二虎纹羽流

Jet activity on Enceladus linked to tidally driven strike-slip motion along tiger stripes

Nature Geoscience

《自然-地球科学》的一项研究提出，由潮汐应力引发的表面裂缝运动，可以解释土星的卫星土卫二从内部反复喷发冰晶的现象。

“卡西尼号”探测器飞越土卫二时，发现该卫星冰壳四条大型裂缝中存在喷流，这些裂缝被称为“虎纹”。这些喷流会喷出冰晶——据推测这些冰晶源自地下海洋，并在卫星南极上方形成一个宽阔的羽流。观测结果表明，喷射活动和羽流亮度的变化规律与卫星每32.9小时绕土星一周的全日潮变化规律相似。人们推测，潮汐应力撕开了虎纹裂缝，增加了喷流活动。但这无法解释为何羽流活动峰值晚于潮汐应力峰值数小时的出现时间，也不能解释在土卫二最接近土星后不久观察到的羽流活动较小的第二个峰值。

美国加州理工学院的Alexander Berne和同事利用一个数值模型，模拟了潮汐应力作用在卫星冰壳上引发的沿虎纹的变形。在模拟中，沿虎纹断裂的界面在轨道周期内周期性地滑动和锁定，其运动受摩擦力学控制。作者发现，这种沿着虎纹的周期性走滑运动（类似于加利福尼亚州圣安德列斯断层的侧向滑动）与观察到的喷流活动模式（包括初次和二次高峰）一致。

尽管这些模型研究的是冰壳变形而非喷发过程，但作者认为，沿滑动断层的摩擦加热不足以解释观测到的冰晶。他们假定，潮汐在虎纹弯曲处引发的运动可能导致虎纹局部开裂，并可能促进喷发，类似于地球上沿走滑断层观察到的局部火山活动。

微生物学 | “细菌吃塑料”或有助于减少垃圾产生

Biocomposite thermoplastic polyurethanes containing evolved bacterial spores as living fillers to facilitate polymer disintegration

Nature Communications

根据《自然-通讯》发表的一项研究，一种嵌入微生物的塑料在与土壤接触后能迅速降解。这种细菌孢子在塑料使用寿命期间会保持休眠，但会在不使用后苏醒并帮助降解塑料。作者认为，这种有扩展潜力的技术有望缓解全球塑料污染。

热塑性聚氨酯这类塑料广泛用于手机壳、鞋、汽车零部件等产品。不过，目前聚氨酯没有回收流，大部分最后都成了填埋垃圾或是在使用寿命结束后渗入了环境中。开发可生物降解聚氨酯的传统方法通常会牺牲这种聚合物的机械性能，所以很难实现工业化量产。

美国加州大学圣迭戈分校的Jonathan Pokorski、Han Sol Kim和同事通过嵌入能降解塑料的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的孢子，开发出一种可生物降解的商用塑料聚氨酯。经过作者的工程改造，这种细菌能耐受生产塑料所需的极高温，最后得到的孢子能在135°C的塑料加工温度下几乎完全存活。在模拟环境中废弃后，暴露在堆肥的特定营养物中可启动这种塑料的快速生物降解。作者发现，掺入孢子能在5个月里实现90%以上的塑料生物降解，还能让塑料的韧性比没有孢子的热塑性聚氨酯提高约37%。

作者认为，含细菌孢子的聚氨酯或能取代传统的不可回收热塑性聚氨酯，成为一种有环保潜力、机械韧性强且可快速降解的选择。

遗传学 | 研究“凯文贝肯度”基因

The gene “degrees of kevin bacon” (dokb) regulates a social network behaviour in Drosophila melanogaster

Nature

《自然-通讯》发表的一篇论文描述了果蝇体内一种调节社交网络结构的基因，这种基因以演员凯文·贝肯（Kevin Bacon）的名字命名。

社交网络体现了个体间的互动，对人类和其他动物物种都很重要。对人类来说，网络内个体的连通性会影响很多因素，包括肥胖、吸烟行为和幸福感。个体在社交网络中的位置由个体的连接数以及和谁有连接而决定。之前在许多物种中都发现这种效应是可遗传的，然而，我们对影响社交网络结构的遗传贡献仍了解不多。

加拿大多伦多大学密西沙加分校的Joel Levine和同事发现了一个基因，或许决定了果蝇在其社交网络内的中心性水平，也就是“中介中心性”（betweenness centrality）。他们以一个网络游戏为该基因命名为“凯文贝肯度”（dokb），在这个游戏中，所有明星的社交连接都能追溯到演员凯文·贝肯。调低dokb的表达被发现能降低果蝇的中介中心性。作者发现，这种基因的一个特定拷贝能在不同品系的果蝇中互换，而这会影响该群体的中介中心性。

虽然这种基因只在果蝇中研究过 ，但作者认为dokb参与的分子通路和/或功能性细胞 环路在其他动物物种中是保守的。

人类学 | 艰难困苦塑造长期恢复力

Frequent disturbances enhanced the resilience of past human populations

Nature

一篇《自然》论文认为，人类社会遭受的频繁扰动会提高人群抵御伤害和从后续衰退中恢复的能力。这项研究分析了30000年的人类历史，对未来人口的增长和恢复、以及对当代恢复力建设的计划都有启发。

恢复力是抵受危机并从中恢复的能力，它对所有人类社会的福祉和持续生存非常关键。有大量研究集中在当今时代的恢复力上，但对支持长期恢复力的因素研究有限。为应对这一不平衡现象，英国伯恩茅斯大学的Philip Riris和同事量化了史前人群对环境或文化扰动的恢复力模式。他们的荟萃分析跨越了30000年，从全球16个地点获取数据。他们发现，衰退的频率增加了人群抵受扰动和从扰动中恢复的能力。这一效应受到土地使用模式的强力调节：农耕和畜牧社会更易受到人口减少危机的影响，但它们整体上也更具恢复力。

这项研究与生态学有相似之处，生态学认为频繁的自然扰动会增强关键生态系统服务的长期恢复力。此外作者认为，人类的长期人口增长可能至少部分是通过脆弱性、抵抗力和恢复力的正反馈循环来维持的。

动物学 | 非洲象如何打招呼

Multimodal communication and audience directedness in the greeting behaviour of semi-captive African savannah elephants

Communications Biology

《通讯-生物学》发表的一项对9头象的研究显示，非洲象（Loxodonta africana）会根据另一头象是否在看自己决定打招呼的方式。该研究还发现，象会在打招呼时使用动作（如拍打耳朵）和发声的不同组合，这或许能增加个体辨识度和社交联结。

之前的研究发现，象群中常见伴有发声和身体动作的问候仪式。但我们一直不清楚这些身体动作是否是它们刻意用于交流的姿势，以及它们在打招呼时如何结合使用这些动作和发声。

奥地利维也纳大学的Vesta Eleuteri、奥地利维也纳大学的Angela Stoeger和同事通过观察2021年11月至12月津巴布韦贾富塔保护区（Jafuta Reserve）的半圈养非洲草原象，研究了象打招呼时的发声和身体动作。作者观察到了89次打招呼事件，包含了1282次打招呼行为，其中1014次为身体动作，268次为发声。

作者发现，象打招呼时会使用发声和动作的特定组合，如在拍打或展开耳朵时发出低沉的隆隆声，除此外还有其他看起来不太刻意的身体动作，如抬起和摆动尾巴。隆隆声和拍打耳朵的组合是最常见的打招呼方式，不过这在雌象中比在雄象中的频率更高。他们还发现，71%的打招呼事件中会出现排尿、排便和颞腺这一特化汗腺的分泌物，提示气味可能在打招呼中起到了重要作用。

作者还发现，象在打招呼时的交流方式取决于打招呼的对象是否在看着它们。象在受到注视的情况下更容易做出视觉动作，如张开耳朵、伸出象鼻或摆动象鼻，但在不受到注视的情况下更容易做出会发声的动作（如拍打耳朵和用耳朵拍打颈部）或是碰触打招呼的对象。

综上结果表明，象在和对方打招呼时会结合使用发声和动作，它们可能会根据打招呼对象是否在看着自己而故意改变交流方式。之前的研究发现，黑猩猩和其他猿类也会结合使用发声和动作，并根据自己是否受到注视而改变交流方式。作者认为，这些交流方式或许在这些亲缘关系较远的物种中独立演化，以促进社交互动。

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