母体缺铁让儿子变“女儿”？| 换研究赛道或降低被引量 | 黑猩猩被机器人的哈欠传染 | 一支笔完成帕金森早筛 | 一周论文新鲜读

6.9

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的新近发表，我们为您精选呈现。

1. 已知最早使用鲸骨制作工具的证据

2. 银河系或能逃过与仙女座星系的星系碰撞

3. 母体缺铁影响雄性小鼠性别决定

4. 黑猩猩能被机器人的哈欠传染

5. 全球入侵物种成本遭低估

6. 转换研究主题或会降低被引量

7. 人工智能笔可通过手写识别帕金森病

8. 评估干旱强度加剧的驱动因素

古生物学 | 已知最早使用鲸骨制作工具的证据

Late Paleolithic whale bone tools reveal human and whale ecology in the Bay of Biscay

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一项研究显示，人类可能早在20000年前已经会使用鲸骨制作工具了。这些工具的发现有助于拓展对早期人类使用鲸类遗骸的理解，也展示了古代鲸类生态的一个侧面。 

住在沿海地区的古代人类很可能将鲸类作为资源利用。但史前沿海考古遗址非常脆弱，且易受海平面上升的影响，因而重建人类与海洋哺乳动物过去的互动很有难度。 

法国图卢兹大学的Jean-Marc Pétillon和同事分析了比斯开湾周边遗址发掘的83种骨制工具，以及西班牙圣卡塔琳娜洞穴的另外90件骨骼。作者使用质谱分析和放射性碳定年识别了这些样本的分类学特征和年代。他们发现，这些骨骼来自至少5种大型鲸类，最古老的可以追溯到约1.9万至2万年前，作者认为，这可能是已知最早的人类利用鲸类遗骸作为工具的证据。已鉴别出的鲸类物种包括抹香鲸、长须鲸、蓝鲸以及露脊鲸或弓头鲸（这两个物种用该方法无法区分）。这些物种至今在比斯开湾仍有分布。作者还发现了灰鲸的遗骸，该物种如今分布大多限于北太平洋和北极海域。来自鲸骨工具的更多化学数据表明，这些鲸类的摄食习惯与如今略有不同，暗示可能存在行为或环境变化。 

这些发现为人类最早使用鲸类遗骸（特别是在沿海地区）提供了新的证据，揭示了过去2万年里鲸类的生态变化。 

天文学 | 银河系或能逃过与仙女座星系的星系碰撞

No certainty of a Milky Way–Andromeda collision

Nature Astronomy

根据发表在《自然-天文学》上的一项新模拟研究，银河系与邻近的仙女座星系发生碰撞的可能性或比此前预估的更小。 

银河系正在宇宙中运动，其轨迹受到附近星系（如仙女座星系、三角座星系和大麦哲伦星系）的引力共同作用。因此，过去十余年的研究一直认为，银河系在约50亿年后与仙女座星系发生碰撞并形成新星系“Milkomeda”的可能性极高。 

芬兰赫尔辛基大学的Till Sawala和同事利用盖亚望远镜和哈勃望远镜的最新数据，以及对本地星系质量的修订估算，模拟了银河系在未来100亿年内的运动轨迹。他们发现，在此期间银河系与仙女座星系发生碰撞的概率约为50%。研究人员指出，将此前未考虑的大麦哲伦星系（一个环绕银河系的小型星系）的引力作用纳入计算，并考虑不确定性因素，可能解释了碰撞概率降低的原因。Sawala和同事还指出，银河系与大麦哲伦星系的合并几乎肯定会在未来20亿年内发生，且这将发生在与仙女座星系潜在碰撞之前。 

研究人员指出，即使使用最新数据，银河系与仙女座星系系统的演化仍存在不确定性，未来盖亚望远镜的数据可能有助于生成更准确的模拟。 

生物学 | 母体缺铁影响雄性小鼠性别决定

Maternal iron deficiency causes male-to-female sex reversal in mouse embryos

Nature

《自然》本周发表的一项研究发现，怀孕小鼠缺铁可能会导致携带XY染色体后代中一小部分个体发育出卵巢，而XY染色体通常决定雄性性别。这些发现揭示了哺乳动物铁代谢和性别决定之间的关联。 

负责哺乳动物性别决定的一个关键基因是Sry，它控制睾丸发育，位于Y染色体上。一个称为KDM3A的酶是调控Sry基因表达的关键，已知这种酶的活性有赖于亚铁离子（Fe²⁺）。但铁水平如何影响性别决定仍不清楚。 

为研究铁代谢和哺乳动物性别决定之间的可能关系，日本大阪大学的立花诚（Makoto Tachibana）和同事利用培养细胞和小鼠进行了一系列实验。他们发现，在性别决定的关键时期，有利于Fe²⁺积累的基因在发育中的小鼠胚胎性腺中上调。当作者减少培养细胞中的铁水平到正常水平的约40%时，Sry基因表达明显抑制，XY性腺开始出现与卵巢发育有关的遗传标记。 

随后作者在短期和长期缺铁怀孕小鼠中测试了这一效应。短期缺铁通过向怀孕母鼠注射铁去除药物诱导，注射于小鼠胚胎性别决定阶段的前后五天。这些母鼠生了大约72只XY后代，其中4只后代发育出双侧卵巢，1只发育了一个卵巢和一个睾丸。长期缺铁则通过怀孕前4周的低铁饮食（持续六周）诱导。长期低铁饮食对性别决定无影响，直至在母体引入编码KDM3A基因功能缺失突变。这导致43只XY后代中两只从雄性向雌性性别反转。在两项实验中，铁水平正常的母鼠后代均未发现异常。 

尽管未研究缺铁在人类妊娠中的影响，这些发现表明了哺乳动物性别决定中铁的重要作用。

动物学 | 黑猩猩能被机器人的哈欠传染

Chimpanzees yawn when observing an android yawn

Scientific Reports

《科学报告》发表的一项研究发现，黑猩猩（Pan troglodytes）能被来自模仿人类面部表情的机器人的哈欠“传染”。该研究表明，黑猩猩在看到机器人打哈欠后也会打哈欠并躺下，说明这或能作为一个休息信号，而不只是简单地诱发自动反应。 

传染性哈欠——看到另一个动物打哈欠也会引发自己打哈欠——主要在哺乳动物和一些鱼类中观察到。尽管打哈欠和哈欠传染的演化起源仍然未知，但有些动物（包括人类）能被其他物种的哈欠“传染”。 

英国伦敦大学城市圣乔治健康与医学科学院的Ramiro Joly-Mascheroni、Beatriz Calvo-Merino和同事使用一个能模仿面部表情的机器人头，测试了14只10-33岁成年黑猩猩的反应。这个机器人头含有33个旋转电机，能充当肌肉生成哈欠等面部表情，每个面部动作持续10秒。每只黑猩猩观看四段、每段15分钟的机器人做出“打哈欠”“张嘴”以及“中性”的面部表情。每一段都由相机拍摄下来，每只黑猩猩的响应以及它们躺下的时间都会被打分。14只黑猩猩中的8只（57.1%）对机器人的“哈欠”做出了传染性哈欠的反应，同样数量的黑猩猩做出了躺下的反应，有些在躺下前还准备了床铺。 

作者认为，这些发现似乎首次展示了来自无生命模型的传染性哈欠。他们还表示，这一反应背后的机制仍不清楚，进一步研究或能探索机器人的其他行为是否对动物具有传染性。 

生态学 | 全球入侵物种成本遭低估

Using species ranges and macroeconomic data to fill the gap in costs of biological invasions

Nature Ecology & Evolution

《自然-生态与演化》发表的一项研究指出，特定入侵物种的全球经济成本可能比之前认为的高1600%以上。研究结果基于162个入侵物种的数据，揭示了潜在损失，或有助于各国规划成本效益高的管理方式。 

生物入侵对生物多样性、生态系统服务和经济构成了全球威胁，并导致了已记录全球物种灭绝的60%。此前对入侵物种的经济成本估算只基于少数国家的少量成本记录——这些国家大部分位于欧洲和北美。这导致成本被低估，尤其是在记录不足的地区，如非洲和亚洲。 

为了更准确地反映全球尺度的成本，捷克共和国捷克布杰约维采南波西米亚大学DE Ismael Soto、加拿大麦吉尔大学的Brian Leung和同事结合了162个入侵物种在国家尺度的估算成本（包括农业和管理成本的损失）以及这些物种在世界各地分布的模型。这些物种包括亚洲虎蚊、臭椿和美洲牛蛙。作者随后模拟了这些物种在其他国家的成本，包括之前没有成本数据的78个国家——包括孟加拉国、哥斯达黎加、塞浦路斯和埃及。过去60年间，全球总成本估计在每年350亿美元左右——与引发气候变化的极端天气的全球成本数据相当。在此期间总成本最高的是欧洲（约1.584万亿美元），其次是北美（2260亿美元）和亚洲（1820亿美元）。研究发现，入侵植物——如醉鱼草、水葫芦、水龙——是过去60年总估算成本最高的类别（9263.8亿美元）。比如，黑荆植物的环境影响在南非造成了约20亿美元的成本。节肢动物（8302.9亿美元）和哺乳动物（2633.5亿美元）为总估算成本第二和第三高的类别。 

研究结果使我们进一步了解入侵物种在国家尺度的经济成本，并强调了亟需采取区域性的管理策略和政策来缓解全球入侵物种的影响。

社会科学 | 转换研究主题或会降低被引量

The pivot penalty in research

Nature

《自然》发表的一项研究在分析数以百万篇科学论文和专利后发现，研究人员偏离其之前研究主题越远，他们新工作的被引量就越少。 

随着科研图景的不断变化，研究人员常需要应对新出现的挑战，从气候变化到新冠大流行。这需要适应，可能要研究人员考虑不同的研究方向，包括结合或转换到新的研究领域。这种转换有望带来新视角，但也可能出现与适应不同主题或学科相关的挑战。不过，对这种转换的程度以及后续影响的理解一直受限。 

美国西北大学的王大顺、Benjamin Jones和同事设计了一个新的框架，能量化一些研究人员与其现有工作领域的偏离有多远。在主要分析中，他们评估了1970-2015年发表的2580万篇科学论文以及1985-2015年美国授予的170万个专利的作者的研究转换程度和影响。他们发现了“转换惩罚”，即研究人员与之前领域的偏离越远，新研究的影响力也随之下降。与小幅度的事业转换相比，更大的转换与发表难度更大、被引量更少、成为“热门”论文（成为前5%的被引论文）的概率更小有关。在专利中也观察到了类似结果。 

作者还分析了新冠大流行期间的研究，当时许多研究人员都转换了研究主题，以应对这个新发大流行。他们发现了两个形成对比的结果。新冠研究的影响力普遍较高，因为当时对信息的需求有所增加。不过，研究人员偏离其初始领域越远，这类研究的影响力估计也会显著下降。 

研究结果揭示了适应新研究领域的挑战。作者总结道，研究这些转换的影响，或有助于找到更好的方法，提升适应成功率。 

生物医学工程 | 人工智能笔可通过手写识别帕金森病

Neural network-assisted personalized handwriting analysis for Parkinson’s disease diagnostics

Nature Chemical Engineering

发表在《自然-化学工程》的一项研究指出，一种装有磁性墨水的笔可用于辅助检测帕金森病的早期症状。该设备通过神经网络辅助数据分析，能识别帕金森病患者与健康人群手写特征的差异，有望实现更早诊断。 

帕金森病估计影响全球近1000万人，是仅次于阿尔茨海默病的第二常见神经退行性疾病。帕金森病也是全球增长最快的神经退行性疾病——且在低收入和中等收入国家，普遍认为诊断数量被低估，部分原因在于这些国家缺乏经过培训的医疗专业人员来诊断该疾病。由于该疾病的症状包括震颤，诊断通常基于观察患者的运动技能。然而，这种方法缺乏客观标准，且通常依赖于临床医生的主观判断。 

美国加州大学洛杉矶分校的陈俊及其同事开发了一种通过分析使用含有磁性墨水的定制笔书写的样本，来诊断帕金森病的的方法。通过将磁性墨水在一个表面和空气中的书写运动转化为电信号，研究人员利用神经网络（一种人工智能方法，通过互联节点网络学习并区分复杂模式）证明，该笔可在16名患者的小规模队列中，以超过95%的准确率区分帕金森病患者与非患者的书写特征。 

这种诊断笔可能代表一种低成本、准确且易于大规模分发的技术，有望改善帕金森病在大规模人群和资源匮乏地区的诊断。研究人员指出，未来工作应扩大该工具的患者样本量，并探索其在追踪帕金森病进展阶段上的潜力。 

气候变化 | 评估干旱强度加剧的驱动因素

Warming accelerates global drought severity

Nature

《自然》本周报告了1901年至2022年间干旱强度的上升趋势。其中一个被称为“大气蒸发需求”的驱动因素，可能自1981年以来令全球干旱强度平均增加了40%。该发现表明，这一过程在干旱强度上升中发挥了重要作用，并在未来变暖场景下可能会持续影响干旱强度。 

干旱对生态系统、生物多样性和人口有严重的影响，且预计会因气候变化而变得更频繁和严重。大气蒸发需求是测量地球表面潜在水蒸发和蒸腾量的指标，影响地表的水资源可用性。但我们对这一过程如何影响干旱强度了解不多。 

为研究大气蒸发需求对干旱的影响，英国牛津大学的Solomon Gebrechorkos和同事开发了一个1901年至2022年全球干旱的高分辨率数据集。他们发现了全球干旱强度的上升趋势，干旱地区更干，湿润地区也出现干旱化趋势。他们指出，干旱趋势在1981年前基本保持平稳，但此后大气蒸发需求在全球范围内促使干旱强度平均增加了40%。在2018年到2022年间，受到干旱影响的地区比1981-2017年同期平均扩大了74%；作者认为，大气蒸发需求贡献了这一增长的58%。作者指出，2022年，30%的地球陆地表面受到中度或极端干旱影响（尤其在欧洲和东非），其中42%可归因于大气蒸发需求。 

Gebrechorkos和同事总结道，他们的发现表明了大气蒸发需求对干旱强度的影响，并强调在当前变暖趋势下这种影响可能持续。他们提议，需进一步采取社会经济和环境措施，缓解干旱的影响。

文章读完了，留个comment哇！

亲爱的读者们，黑猩猩能被机器人的哈欠传染，你觉得人类会吗？研究会显示转换研究赛道或会降低被引量，假如你在研究中不得不“转行”，你会如何考量这个结论？你觉得本周的研究热点哪项最让你感兴趣？

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