这届机器人已经开始学鱼走路了？蜂后要长好，住哪里很重要——蜜蜂界的“皇家建筑师”藏不住了 | 一周论文新鲜读

地球科学 | 幼发拉底河可能在360万年前由两条河流汇合而成

Late Miocene Euphrates River drained into a partially desiccated eastern Mediterranean

Nature Geoscience

发表在《自然-地球科学》上的研究显示，两条曾汇入部分干涸的东地中海的古代河流系统合并，形成了西亚地区的现代幼发拉底河。研究发现表明，区域构造活动改变了这两条河流的流向，进而可能促成了“新月沃土”的形成。

幼发拉底河全长约3000公里，从土耳其延伸至波斯湾，其早期历史一直不明朗。此前有不同理论认为，该河可能曾汇入安纳托利亚、地中海东部或阿拉伯半岛内陆的湖泊。了解这条重要水道的演变历程，对于追溯在其洪泛平原上繁荣发展的人类社会后期演变至关重要。

美国雪佛龙股份有限公司的Andrew Madof和同事分析了埋藏沉积物的地震图像、古代沉积物分布图以及河流沉积物输运模型。他们发现两条独立的河流——古卡拉苏河（Palaeo-Karasu）和古穆拉特河（Palaeo-Murat）——曾流经现今的土耳其和叙利亚地区，最终汇入地中海盆地。约540万年前，在墨西拿盐度危机期间，该盆地曾部分干涸。研究人员提出，后来的构造活动导致古穆拉特河向东南方向偏移至波斯湾，古卡拉苏河随后也与之汇合。这些河道改道最终形成了一个单一的河流系统，该系统约在160万年前演变为今天的幼发拉底河，并流入波斯湾。

研究人员指出，由于古代河道路径难以重建，且研究主要依赖模型而非直接的实地证据，因此仍存在一些不确定性。他们建议，未来为验证并完善这一推测历史，需要更多实地观测和更优化的定年方法。

机器人学 | 机器人如离水的鱼一样行走

The undulating tripod gait as a model of the locomotion of walking fish

Nature Communications

《自然-通讯》的一篇论文报道了一种仿生机器人，用于展示为何有些鱼类可以在陆地上行走。这一演示或可提供见解，阐明数百万年前最初的陆地脊椎动物如何上岸并适应新环境。

一些现生鱼类——如多鳍鱼（bichirs）、鲇鱼（catfish）和肺鱼（lungfish）——能在陆地上行走。过去的观察表明，尽管它们的鳍和身体形状各异，这些物种都采用大致相似的移动方式，包括利用尾部推动身体前进，同时用两个前鳍提供稳定性和支撑。作者称之为“起伏式三脚步态（undulating tripod gait）”。虽然动物的游泳和陆地行走都已得到充分研究，但陆地鱼类的移动模式主要基于物种特异的观察，导致难以确定统一的原理。

英国剑桥大学的Michael Ishida和同事根据塞内加尔多鳍鱼（Polypterus senegalus）和其他“会走路的鱼”的运动特征，制作了一个计算机模型。模拟显示，这些物种遵循同样的运动原理：用前鳍或头部锚定身体，用尾部围绕该锚点推动身体向前。在与塞内加尔多鳍鱼的条件高度吻合的情况下，行走速度最快且效率最高。作者随后制作了一个实体机器人验证这些结果，计算机和机器人模型都表明，这种步态在各种体型下均可有效运作。研究结果表明，鱼类有效的步态可能源于简单协调身体弯曲和地面接触，无需特化肢体。作者还认为这一步行方式的趋同可能显示出不同物种共同面临的机械限制，而非共同的祖先关系。

在形态各异的物种中识别出共同的机械特征，可能对重建最早的陆生脊椎动物的运动方式有着重要意义。

物理机器人的运动方式。视频来自论文作者

环境科学 | 如何分拣回收塑料

Analysis of trade-offs of post-sorting plastic packaging

Nature

《自然》发表的一项研究认为，与荷兰回收设施从混合垃圾中回收的塑料相比，从家庭预先分类的塑料废弃物中回收的塑料质量更高。尽管未经预先分拣的混合废弃物可能提高了总体回收量，但代价是降低了回收产品的质量。这些发现凸显出改进回收收集和分拣系统的必要性。

塑料生产持续增长，2024年已超过4.138亿吨，但回收率仅9%。分类塑料对于妥善回收产品至关重要，但公众的配合度可能是个瓶颈，且材料回收设施对不同塑料类型进行分拣的能力有限。

为确定混合回收收集能否在不降低质量的前提下提高废物回收率，比利时根特大学的Steven De Meester和同事评估了荷兰一家废弃物处理工厂中待回收的塑料捆。他们比较了消费者分类收集的废弃物和混合回收的废弃物，两者都会在工厂中经过材料回收流程。研究者分析了这些塑料捆的组成、污染物、含水量、气味，以及金属和其他无用物质的存在。不同捆之间的塑料成分是相似的，但混合塑料捆含有更多污染物，包括镉和铅等禁用金属，如果未能在回收前去除，可能会对人体造成健康风险。混合回收还增加了湿度和污垢含量，需要额外的清洗程序。

作者还运行了材料流模型，评估若欧洲和美国的回收设施能够分拣更多混合废弃物，能增加多少回收原料。尽管研究表明了回收量的增加，但存在经济成本。要将混合废弃物回收量增加75%，欧洲需投入约180亿欧元，美国需投入约500亿美元，以建设分拣后基础设施。

这些发现表明，消费者端的分拣是确保回收产品质量的最佳方式，但收集混合回收物并在回收设施分拣可作为补充策略。作者总结道，但还需要做更多工作来减少污染物，改进材料收集工作。

生物学 | 新发现的“王室建筑师”打造蜂后巢室

Queen cell architecture shapes honey bee queen development

Nature

《自然》本周发表的一篇论文描述了一组此前未发现的年轻工蜂，负责在拥有独特物理化学特性的花生形蜡质巢室中培养蜂后。这篇论文发现，蜂后的巢室不仅是简单的结构容器，也是精细构建的微环境，对蜂后发育有着关键作用。

长期以来，人们认为蜂王浆（工蜂分泌喂养幼虫的腺体物质）是蜂后发育的关键因素。尽管蜂后的巢室（蜂后幼虫发育的空间）与相邻的六边形巢室形状截然不同，但人们一直认为这是一个被动的容器，其对蜂后发育的影响尚不清楚。

中国农业科学院的王凯、Boris Baer、薛晓锋和同事对蜂后巢室的蜂蜡成分进行了一系列实验。利用扫描电子显微镜，作者发现蜂后巢室的蜡有着独特的物理和化学特性：密度较低、柔韧性更强，并且比工蜂巢室的熔点高。作者通过将蜂后幼虫分别置于172个封盖为蜂后蜡或工蜂蜡的巢室中饲养7天，检测这一环境的影响。他们发现，工蜂蜡巢室里的蜂后死亡率更高、体型更小，表明这些蜂后巢室的特定生物化学环境对幼虫发育至关重要。作者还发现了一种独特类型的工蜂，称之为“蜂后巢室建筑师”，它们具有特殊的生理适应特征。

和工蜂巢室的建筑师相比，蜂后巢室的建筑师通常更年轻、有更高的胸部温度和不同的代谢活动。追踪其行为显示出它们在建筑过程中会主动修改、富集和稀释蜂后巢室蜡，而非单纯回收现有材料。

这些发现挑战了现有对蜜蜂分化及巢穴结构的认识，将蜂后巢室重新定义为经过特定改造的微环境，也是决定蜜蜂类型的关键因素。作者发现，这一现象在亚洲和欧洲蜜蜂中均一致存在。