气温升高竟让人更爱吃糖？章鱼真的能“如臂使指”；海洋产氧微生物面临威胁；火星泥岩透露古代环境秘密 | 一周论文新鲜读

9.15

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. 气温升高与添加糖摄入增加相关

2. 海洋变暖威胁重要的产氧海洋微生物

3. 碳排放大户影响热浪强度和发生概率

4. 火星泥岩特征揭示古代环境条件

5. 评估2023年加拿大野火的长距离影响

6. “如臂使指”的章鱼

气候变化 | 气温升高与添加糖摄入增加相关

Rising temperatures increase added sugar intake disproportionately in disadvantaged groups in the USA

Nature Climate Change

《自然-气候变化》发表的一项研究指出，全球变暖可能与美国以含糖饮料和冷冻甜品形式增加的添加糖摄入有关，尤其是在社会经济地位较低的人群中。在12-30°C的范围内每升高1摄氏度，每人每天的添加糖摄入就会增加0.70克。研究结果提示应缓解在未来气候变化情景下与过量摄入添加糖有关的潜在健康风险。 

气温波动已知会影响人们的饮食选择。更热的天气会增加身体对补水的需求，通常导致人们更喜欢食用冰镇或加糖的产品。这种情况在习惯摄入更多高糖含量食物和饮料的地区尤其常见。过量摄入添加糖与肥胖、代谢疾病等其他健康风险有关。然而，气候变化如何影响饮食习惯，以及潜在的健康后果，一直不明确。 

为了评估天气状况如何影响添加糖摄入，英国卡迪夫大学的何盼和同事分析了2004年至2019年美国家庭的食品采购数据，并将这些数据与该地区的气象学数据进行比较，气象学数据包括气温、风速、降水和湿度。他们发现，添加糖摄入与12-30°C范围内的温度正相关。主要驱动因素为含糖饮料（如汽水和果汁）和冷冻甜品（如冰淇淋和意式冰淇淋）的摄入量更大。这种影响在收入或教育程度较低家庭中更显著。作者还预计，到2095年（或相当于比工业化前水平升高5°C）全国每天的添加糖摄入可能会增加2.99克，而特定人群——包括女性、低收入和低教育程度群体——的风险会更高。 

研究结果表明，我们必须迫切解决因气候变化而加剧的营养和健康不平等，针对关键人群进行饮食适应干预。作者认为，对于美国和其他面临更大营养和健康挑战的国家来说，以上分析或能用于指导食品政策和气候变化适应策略。 

生态学 | 海洋变暖威胁重要的产氧海洋微生物

Future ocean warming may cause large reductions in Prochlorococcus biomass and productivity

Nature Microbiology

《自然-微生物学》发表的一项建模研究显示，在中等和高升温情景下，原绿球藻（Prochlorococcus）——地球上最小、最丰富的光合生物以及一种重要的产氧生物——在热带海洋的种群规模到2100年或最多缩小51%。研究结果基于穿过太平洋船舶采集的十年期数据，提示这些细菌面对气候变化时可能比之前认为的更脆弱。 

原绿球藻是一种对海洋生态系统至关重要的蓝藻。不同的原绿球藻菌株栖息在75%的地球日照表层海洋中，它们的光合作用产生的氧气约占全球总量的五分之一。据预测，许多热带和亚热带海表温度到2100年会定经常超过30°C，威胁着海洋生态系统。原绿球藻能生长在最热的热带和亚热带海洋区域，人们曾认为它们的分布范围还会随海洋持续升温而进一步扩大。不过，这些估算结果仅基于实验室数据。 

为了估算原绿球藻野生种群会如何应对海洋升温，美国华盛顿大学的François Ribalet和同事分析了2010-2023年的十年期数据，这些数据由穿过热带和亚热带太平洋的船载仪器连续收集。他们发现，原绿球藻分裂和生长速度与海洋温度相关。不过，尽管此前预测它们在更高温度下仍会继续迅速生长，但研究发现，在海洋中其分裂速度在海表温度超过28°C时会急剧下降。模拟显示，在相当于代表性浓度路径4.5和8.5（预测未来温室气体浓度的气候变化情景）的未来中等和高升温情景下，原绿球藻的生产力或较当前下降17-51%。 

研究结果凸显出关键海洋细菌在气候变化下的潜在脆弱性。作者指出，他们的野外采样可能遗漏罕见的耐热原绿球藻菌株，并且这些基于船舶的数据可能无法对一些更热的热带地区进行采样。 

气候变化 | 碳排放大户影响热浪强度和发生概率

Systematic attribution of heatwaves to the emissions of carbon majors

Nature

《自然》发表的一篇论文认为，2000到2023年间四分之一的热浪，如非人因气候变化几乎不可能发生。这篇论文还指出，碳排放大户们需为热浪强度增幅的约50%负责。 

研究表明，极端天气事件的频率和强度受到人类引发的变暖效应影响。虽然已有研究探讨这些气候变化对特定事件的影响程度，但这些改变对一系列事件的影响尚不明确。此外，排放者对气候变化的贡献也缺乏深入研究。 

利用一个国际灾害数据库中2000年至2023年的213次热浪数据，瑞士苏黎世联邦理工大学的Yann Quilcaille和同事扩展了一个成熟的基于事件的框架，以评估人因气候变化在多大程度上影响了这些事件。他们发现，如果没有气候变化，这些热浪事件中有四分之一几乎不可能发生。中位数估计显示，由于气候变化，相较于1850-1900年，热浪在2000-2009年间发生的概率增长了20倍，2010-2019年间热浪发生的概率则增长了200倍。他们指出，事件中位数数据还表明，因为气候变化，热浪强度在2000-2009年间升高了1.4 °C，2010-2019年间升高了1.7 °C，2020-2023年间升高了2.2 °C。 

利用180个最大的碳排放大户（排放特别高的企业）数据，Quilcaille和同事研究了他们的排放在此类事件频率和强度加剧中的作用。他们表明，自1850-1900年以来，碳排放大户导致热浪强度增加了50%。作者认为，每个碳排放大户的排放量可能造成了16-53次热浪事件（这些事件过去在工业革命前气候中几乎不可能出现）。 

作者总结说，他们的发现表明了人因气候变化的影响对极端事件发生概率和频率的影响，并强调了排放对这些事件发生的作用。他们指出，他们的框架或可经调整应用于其他灾害，并对气候政策有所启示。 

行星科学 | 火星泥岩特征揭示古代环境条件

Redox-driven mineral and organic associations in Jezero Crater, Mars

Nature

《自然》发表了美国国家航空航天局（NASA）的火星车“毅力”号的新发现，揭示杰泽罗陨石坑的火星泥岩具备独特特征，有助增进我们对火星化学过程的认识。未来分析将有助于确定这些矿物的起源，评估其作为生物标志物的潜力。 

杰泽罗陨石坑因其地质多样性和过往水活动的证据，被选为NASA“毅力”号火星车的降落地点。火星车已勘察了火成岩与沉积岩地貌，包括“光明天使（Bright Angel）”岩层（内特瓦峡谷的一组泥岩层）。这些岩石特别受到关注，因为它含有碳物质和矿物组合，可能形成于适宜生命存在的环境，但尚未得到确认。 

美国石溪大学（纽约州立大学石溪分校）的 Joel Hurowitz对光明天使岩层进行了详细分析，发现了富含磷酸铁与硫化铁的微小结核与斑点。这些特征与有机碳有关，似乎形成于沉积物沉积后的低温条件下。进一步分析表明，这些矿物集中在特定区域，并非均匀散布于泥岩中。在沉积环境中，出现这些矿物、纹理以及碳特征，可支持将其归类为潜在生物标志物。 

作者认为，需要同时研究生物与非生物过程，以深入了解光明天使岩层中矿物与有机相形成的条件。 

环境 | 评估2023年加拿大野火的长距离影响

Long-range PM_2.5 pollution and health impacts from the 2023 Canadian wildfires

Nature 

《自然》发表的一项研究指出，来自2023年加拿大野火季的细颗粒物污染（PM_2.5）可能影响了北美和欧洲的约3.54亿人。  

野火会加重PM_2.5污染，但大规模野火在健康和空气质量方面的全球性影响一直不明确。加拿大2023年5月到9月的严重野火烧毁了1500万公顷的森林——相当于加拿约5%的林地。野火引起的烟雾被输送到了整个北美和欧洲，并导致美国拉响空气质量警报。 

中国清华大学的张强和同事利用卫星观测、机器学习和一个化学输送模型，研究了2023年加拿大野火PM_2.5暴露的全球性和区域性效应以及相关的健康影响。作者发现，这次野火使全球PM_2.5年暴露量增加了0.17 μg m^–3（微克/立方米空气），相当于2023年火灾相关PM_2.5总暴露量的13%。加拿大野火还促使美国PM_2.5水平升高，达到2023年美国本土野火产生总量的3倍。作者估计，北美和欧洲有3.54亿人因加拿大野火暴露在PM_2.5污染中。他们认为，北美的5400例急性死亡以及北美和欧洲的6.43万例慢性死亡可归因于加拿大野火的PM_2.5暴露。 

作者认为，仍需进一步开展流行病学研究，且能提供准确空气质量信息的升级监测系统或可减少对人类健康的影响。他们总结道，他们的研究结果揭示了这类污染的长距离输送，以及野火的广泛影响。 

动物学 | “如臂使指”的章鱼

Octopus arm flexibility facilitates complex behaviors in diverse natural environments

Scientific Reports

章鱼能用任意腕足执行任务，但它们更倾向于使用某个或某几个腕足执行特定任务。该研究发表于《科学报告》，详细揭示了这些动物表现出的复杂行为。 

章鱼腕足是由围绕一个中枢神经的四个不同肌群组成的复杂结构，这四个肌群分别为横肌、纵肌、斜肌和环肌。这四个肌群能让章鱼腕足以不同方式变形，由此做出一系列动作以完成各种行为，从狩猎和移动到自卫。然而，我们并不了解野生章鱼如何利用并协调它们的腕足。 

美国佛罗里达大西洋大学的Chelsea Bennice和同事分析了关于野生章鱼的25个1分钟视频，这些视频拍摄于2007-2015年间的大西洋和加勒比海。拍摄的章鱼为普通章鱼（Octopus vulgaris）或其近亲物种岛屿章鱼（Octopus insularis）及美洲章鱼（Octopus americanus）。作者记录了这些章鱼每次使用哪些腕足来完成15种不同行为之一（如爬行）。他们还记录了该行为期间会出现12种不同腕足动作（如卷缩）的组合方式，以及完成每个腕足动作时会出现四种不同变形（如延伸）的组合模式。 

作者发现，所有这些章鱼均能让全部八个腕足以四种不同方式变形，并能用每个腕足完成所有动作。他们还发现，身体两侧的腕足使用率均等，但前面四个腕足的使用率远高于后面四个腕足（64%比36%）。前腕足更有可能用于探索周围环境，而后腕足更可能用于让章鱼到处移动。因此，两个动作更常用到后腕足：一个是翻滚，此时腕足在章鱼身下顺着海底移动，类似传送带；另一个是撑地“踩高跷”，此时腕足向下笔直延伸以抬起身体。 

作者表示，他们的研究是首次证明章鱼为了特定任务使用特定腕足的成果之一，章鱼的这种行为目前仅在灵长类、啮齿动物和鱼类中为人所知。他们还表示，他们的结果或能用于改进模拟章鱼腕足功能的机械臂。 

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