Nature最新内容精选

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冰层消退与北极科研条件的变化

2010年冬天，加拿大北极的部分地区变暖的纪录被再次打破。哈德逊湾珊瑚港，一月份中连续几天的气温有记录以来首次上升到零度以上。整个北极地区，极端气候条件已正成为常态。自1979年开始北极卫星观测以来，九月份海冰的覆盖面积以每十年12%的速度递减。尤其是过去的五年，覆盖面积已降至历史最低值。海冰层正变得越来越薄，这使得其对气温上升更敏感、更脆弱。气象模型预测，在本世纪下半叶，夏季海冰将大范围消失。然而，目前冰层的消失速度已超过了模型预测，这表明海冰消失将更快出现。

根据“联合国海洋法公约”，国家可以要求在北冰洋海底资源的权利，根据的海岸线和海底地质。地图（右）上的深灰色阴影代表每个国家现有的专属经济区，从而延长其海岸线370公里。明亮阴影描绘哪些国家有资格要求的扩展地区。北极国家中仅有俄罗斯和挪威已经提交了他们的请求。

北极下厚厚的沉积岩中可能发现地球上最大石油储量。高油价正推动着石油公司不断向北挺进，正在进行钻探或计划封锁格陵兰海岸和卡拉，巴伦支海和楚科奇海。

北极的冰在融化，过去很多关于应该怎样在北极圈内进行科研工作的假设也随之消失了。本期杂志将审视这些变化如何影响北极的科学探索工作，科学家应如何保持北极地区可持续和和平发展。人们正呼吁建立国际法规，以建立一个安全环境，确保船舶通行量有序增加。北极研究和发展都应该考虑当地人民的意见，科学家们正在学习如何实现该目标。当地人民可以提出他们对环境变化的见解，科学家们可以帮助他们，让他们的声音被社会所知晓。

北极地区的国际科学合作有着悠久传统，这种传统必须保留并发扬光大。即便在该地区的国家推动“联合国海洋法公约”下的领土要求的情况下，都应该坚持和发扬这种传统。各国应共同努力，比如通过北极理事会，以确保所有国家的研究人员均能获准进入北冰洋的所有地区。

同时，科学家应在数据收集后尽快上传至公共数据库，实现数据信息及时共享。北极正在发生着比地球其它地区更为迅猛的变化。富含碳的永久冻土层融化，随着冰层的消失，暴露出的黑色土层和水将吸收更多的太阳热量，因此北极地区的变化将有可能对地球气候产生巨大的影响。科学家们时刻关注着这些问题。

破冰船LouisS. St-Laurent号（上）和Healy号（下）正在进行为期多年的国际北极考察以绘制北极大陆架。

严重肥胖和体重不足的病因可能互成镜像

体重不足和肥胖都与死亡率上升存在着联系。虽然肥胖已被与若干种基因变异体联系在一起，而人们对体重不足的遗传基础却知之甚少。现在，对来自欧洲和北美28个细胞遗传中心的数据所做的一次大规模分析显示，体重不足经常与16号染色体上一个短的区域的复制相关。同一染色体区域的删除以前曾被与肥胖症联系在一起。所观察到的相关表现型与该位点基因删除的携带者中所报告的表现型是相对的或成镜像关系的，与该复制区域内的基因的转录水平的变化相关联，而不是与相邻区域内基因的转录水平的变化相关联。这表明，严重肥胖和体重不足可能有互成镜像的病因，并且可能是由能量平衡的相反效应造成的。

保障粮食生产和减少环境影响

今后，持续增长的人口、不断增长的收入、肉类和乳制品消费的增加、以及生物燃料使用的不断扩大，都将对世界农业和自然资源产生前所未有的需求。在这种背景下，我们能否满足不断增长的食品需求同时减少农业生产对环境的破坏？在本期的一篇“分析”文章中，一个由环境和农业科学家组成的国际小组对这一问题做出了肯定回答，但要做到这一点将是不容易的。利用新的地理空间数据和模型，他们评估了新的农业生产方式何以能够对粮食生产和环境可持续发展都有利。他们识别出能够使粮食产量加倍同时减少环境影响的四个策略：第一，停止农业生产的扩张；第二，缩小低产农田的“产量差距”；第三，提高收成；第四，我们需要改变自己的饮食习惯，使粮食生产能够减少浪费，即减少用作牲畜饲料、用来生产生物能源和用于其他非食物应用的粮食用量。

14世纪欧洲“黑死病”死者基因组得到重建

DNA恢复技术和序列分析技术的进步已将古代物种的基因分析范围拓展至全基因组水平，并且该技术具有很好的可靠性，快速成为一种标准方法。该技术发展对于流行病研究具有重大促进意义，因为该技术为古代微生物基因组研究提供了可靠的方法，古代微生物基因组研究有助于解释在消失和再次传染过程中致病菌的进化和适应的机制。加拿大麦克马斯特大学生物系和德国图宾根大学考古科学研究所的国际研究团队利用最新DNA恢复和测序技术重建在14世纪造成蔓延欧洲各地“黑死病”（淋巴腺鼠疫）疫情的鼠疫耶尔森菌（Yersiniapestis）的基因组（平均覆盖率为30）。该基因组是用从位于伦敦EastSmithfield的皇家造币厂所在地的一个大墓地挖掘出的四个人的残骸提取出的全部DNA重建的，这个墓地在1348年和1349年掩埋了超过2000个死于鼠疫的人。本期封面所示为1987年原皇家造币厂所在地的发掘现场。基因结构和多样性分析表明古老致病菌是大多数现代菌株的祖先，所有鼠疫耶尔森菌与祖先节点非常相近的位点通常与人类传染有关。时空分析表明引发1347年至1351年间的黑死病的主要历史事件是祖先基因在致病菌间广泛传播，这进一步说明现代鼠疫耶尔森菌流行病起源于中世纪。现代基因组比较分析揭示，中世纪致病菌没有独特的衍生位点，这表明黑死病期间致病菌毒性的表观增加可能不由细菌表现型引发。这些发现支持了鼠疫耶尔森菌流行的前提条件应当是环境、载体变化和宿主抵抗力等因素，而不是微生物基因的观点。