《自然-地球科学》
海底拖网捕捞减少陆架海洋沉积物的长期碳储量
德国亥姆霍兹研究中心Zhang Wenyan课题组研究显示,密集的海底拖网捕捞减少了陆架海洋沉积物的长期碳储量。近日,相关研究成果发表于《自然-地球科学》。
研究团队对一个重度拖网地区(北海地区)的大量沉积物和海底拖网捕鱼的数据集进行组合,以探索它们之间潜在的相互依赖性。研究人员对以表层沉积物有机碳泥比与多年平均扫掠面积比为代表的拖网捕捞强度进行比较后发现了一种模式。当拖网捕捞面积比大于1yr-1,有机碳泥比显示了对拖网捕捞的系统响应。
三维物理-生物地球化学模拟结果表明,这种模式被归因于拖网捕捞引起的泥质与有机碳在运输和再沉积过程中的相关动态。沉积有机碳的增加和减少都可能发生在弱拖网捕捞区,而沉积有机碳的净减少出现在强拖网捕捞区。停止拖网捕捞可以恢复沉积碳储量和底栖生物生物量,但它们的恢复发生在不同的时间尺度上。研究结果强调,需要对密集拖网海域进行管理,以增强陆架海域的二氧化碳封存能力。
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https://doi.org/10.1038/s41561-024-01581-4
《细胞》
科学家发现人类微生物组的类病毒定殖者
美国斯坦福大学Andrew Z. Fire等研究人员发现了人类微生物组的类病毒定殖者。10月30日,相关研究成果发表于《细胞》。
研究人员描述了被称为“方尖碑”的这类具有遗传特性的RNA元素。它具有几大特性:表面呈环状的约1kb基因组组装,预测的杆状全基因组二级结构,编码一种新型“Oblin”蛋白超家族的开放阅读框。方尖碑的一个子集包括一种变异的自切割锤头核酶。它形成了自己的系统发育群,与已知生物因子没有可检测的相似性。
通过全球调查,研究人员从不同生态位识别出29959个不同的方尖碑(在90%序列相似度下聚类)。方尖碑在人体微生物组中普遍存在,可在大约7%(29/440)的受检粪便和约50%(17/32)的受检口腔转录组中被检测到。研究人员确定了链球菌作为特定方尖碑的细胞宿主,并发现该方尖碑的维持对细菌生长并不是必需的。
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https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.09.033
《自然》
牛源H5N1在动物模型中具有可传播性和致死性
美国威斯康星大学Yoshihiro Kawaoka课题组发现,人类分离的牛源H5N1在动物模型中具有可传播性和致死性。10月28日,相关研究成果发表于《自然》。
研究人员对从一名染上结膜炎的农场工人眼部分离的病毒huTX37-H5N1进行了表征。huTX37-H5N1在原代人肺泡上皮细胞中高效复制,但在角膜上皮细胞中的复制效率较低。
尽管在感染工人中只引起轻微疾病,huTX37-H5N1在小鼠和雪貂中却是致命的,并在呼吸和非呼吸器官中以高滴度系统性传播。重要的是,在对雪貂进行的4个独立实验中,huTX37-H5N1通过呼吸飞沫在17%~33%的情况下传播,且6只暴露的雪貂中有5只感染后死亡。
PB2-631L(由牛源分离株编码)在人体细胞中提高了流感聚合酶活性,显示其在哺乳动物适应中的作用,类似于由huTX37-H5N1编码的PB2-627K。此外,牛源HPAI H5N1病毒在体外和小鼠中对聚合酶抑制剂均表现出敏感性。因此,来自乳牛的HPAI H5N1病毒在哺乳动物中通过呼吸飞沫传播,无须先前适应,且在动物模型中引起致命疾病。
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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08254-7
《国家科学院院刊》
科学家研究随机热力学是否为理解计算能量消耗的关键
美国圣塔菲研究所的David H. Wolpert团队对随机热力学是否为理解计算能量消耗的关键进行了研究。10月29日,相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。
自19世纪以来,物理系统的热力学性质与计算性质之间的关系一直是理论研究的重点。在过去的半个世纪里,随着数字设备的能耗激增,这一关系变得越来越具有实际意义。重要的是,现实世界中的计算机在工作时受到多种物理约束,这些约束影响着它们的热力学性质。此外,其中许多约束既适用于自然存在的计算机(如大脑或真核细胞),也适用于数字系统。最明显的是,所有这些系统都必须尽快完成计算,使用的自由度才会尽可能少。这意味着它们在远离热平衡的状态下工作。
此外,许多数字计算机和生物计算机都是模块化的分层系统,其子系统之间的连接受到严格限制。为了简化设计,数字计算机需要由全局时钟控制的周期性过程。20世纪关于计算热力学的分析没有考虑这些约束。新兴的随机热力学领域为分析受这些约束的系统提供了工具。研究人员认为,这些工具可能帮助他们更深入地理解物理系统的基本热力学性质与其执行的计算之间的关系。
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https://doi.org/10.1073/pnas.2321112121
《中国科学报》 (2024-11-04 第2版 国际)