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导读

1.一万年来，全球气温变化之谜破解；

2.全球疫情下，中国将在解决债务危机和环境危机中发挥重要作用；

3.哺乳动物如何进化出灵敏的听力；

4.会说“方言”的裸鼹鼠；

5.你那神奇的拇指大约有万年的历史；

6.中国学者“人工肌肉”研究取得重大进展；

7.中国学者揭示METTL3调控小鼠胚胎干细胞异染色质形成机制；

8.中国学者体外培育器官新突破……

1

一万年来，全球气温变化之谜破解——海表温度在过去1.2万年里持续上升

我们人类所处的地质时代称全新世，它大约始于11,年前。此前科学家用两种方法推测全新世全球温度变化趋势，得出截然相反的结论：

(1)气候观测数据表明全新世的全球年平均温度在到年前达到顶峰，在那之后地球开始冷却，直到工业时代的出现逆转了这种冷却的趋势，但现代全球平均温度没有超过全新世最高温。

(2)气候模型模拟的结果却表明，在不断增加的温室气体和气候变化等因素的影响下，过去的11,年间，全新世的全球气候呈现出长期、稳定的变暖趋势。

两种观点争执不下，被称为“全新世温度变化之谜”。最新研究破解了这一谜团，科学家利用有孔虫的钙质化石，重建了末次冰期和全新世的气候模型。

图片来源：Nature

结果发现：在全新世上半段(10年前-年前)，全球年平均温度的上升是由于末次冰期剩余冰盖退去造成的，但实际温度要比工业时代冷，因此并不存在从最高温往下降的过程；而后期温室气体排放增加则导致了全新世晚期气候变暖。过去一万年间全球平均温度都是持续升高的，而工业革命后，这一趋势变得更强了。

作者总结，当前的气温是过去1.2万年中的最高温，与约12.5万年前的末次间冰期的气温差不多。

(编译自SeasonaloriginofthethermalmaximaattheHoloceneandthelastinterglacial.NatureV.,issuepp.-Jan)

注：末次冰期，00年前-年前，基本在全新世开始前。

2全球疫情下，中国将在解决债务危机和环境危机中发挥重要作用

许多发展中国家由于新冠疫情带来的经济破坏而正经历着日益严重的外债危机，如果没有实质性的债务减免，他们将面临利用自然资本短期支付债务的压力。这种情况可能会迫使这些国家搁置环保及应对气候变化的雄心。

新冠疫情使世界经济面临衰退，全球粮食安全面临严重威胁，全球万至1.5亿人将陷入极端贫困。未来5年，因疫情造成的损失将高达82万亿美元。

利用两项气候威胁指标(平均年碳排放和气候脆弱性)和两项生物多样性威胁指标(受威胁物种密度和年树木覆盖损失)，波士顿大学全球发展政策中心AndrewSimmons团队对41个债务缠身国家进行了评分，安哥拉、柬埔寨、缅甸和所罗门群岛等国家，在气候和生物多样性两方面同时受到威胁的评估中得分最高；塞内加尔、苏丹和津巴布韦等国家，碳排放和气候容易恶化的弱点明显；斐济和多哥等国家有受威胁集中度最高而保护力度较弱的某些物种。

作者分析了中国用减轻债务负担以换取债务国对缓解气候变化和环境保护做出承诺的机会。中国现已成为世界上最大的双边关系中的债权国，为了保护环境并减少全球债务，中国或可实施“以保护自然来偿债”和“以改善气候来偿债”等交换手法。中国定于年主办《生物多样性公约》缔约方大会，在推进债务互换机制方面的机会很多，并能在年后的保护中成为表率。

(编译自Chinacanhelpsolvethedebtandenvironmentalcrises.ScienceVol.,Issue,pp.-，29Jan)

3全球的鲨鱼和鳐鱼的数量在半个世纪里锐减了71%

研究全球鲨鱼和鳐鱼数量的科学家们发表了一份令人震惊的研究报告，描述了这些物种在过去半个世纪里的迅速减少的情况。科学家们将主要责任归咎于不可持续的捕鱼行为。

他们发现，自年以来，由于相对捕鱼压力增加了18倍，全球海洋鲨鱼和鳐鱼的丰度下降了71%。除了锤头鲨外，所有鲨鱼和鳐鱼的数量都在减少，31种鲨鱼中有24种现在被列为脆弱、濒危或极度濒危。这意味着它们面临着“高”、“非常高”或“极高”的灭绝风险，而栖息在热带地区的物种数量下降得更快，总数下降了近85%。

这种耗竭增加了全球物种灭绝的风险，迫切需要更严格的禁令和限制性措施来保护这些海洋顶端的捕食者。

(编译自Halfacenturyofglobaldeclineinoceanicsharksandrays.NatureV.,issuepp.-Jan)

4

哺乳动物如何进化出灵敏的听力——侏罗世化石揭示哺乳动物听觉和中耳演化机制

中耳包含三块听小骨——镫骨、砧骨和锤骨，是包括人类在内的现生哺乳动物骨骼系统中最小的骨头，形成了从鼓膜到内耳之间传递声波和增强声波频率的听觉链。而爬行动物的中耳只有一块镫骨，它们下颌中的关节骨和头骨中的方骨形成颌关节，连接下颌和头骨，具有咀嚼和听觉的双重功能。

翔齿兽的头骨和中耳

爬行动物演化为哺乳动物过程中，方骨和关节骨逐渐演变成了砧骨和锤骨，形成了哺乳动物现在三骨鼎立的敏锐听觉结构。但是，爬行动物的方骨和关节骨究竟是如何与下颌发生分离，从而演化成精细复杂的哺乳动物的听小骨呢？

翔齿兽复原图

内蒙古自然博物馆、云南大学等单位的研究人员通过分析出土于河北省青龙县中晚侏罗世的翔齿兽化石(距今约1.6亿年)，发现叠覆型砧骨-锤骨关节是中耳听小骨与下颌脱离的关键一步。

研究发现，贼兽类的听小骨明显已与下颌分离，没有麦氏软骨相连，属于典型的哺乳动物中耳。两块听小骨，砧骨、锤骨与现生鸭嘴兽类一样，为上下叠覆关系。这种叠覆型的连接方式，允许砧骨、锤骨之间发生微小运动，从而为下颌相对于头骨的运动提供了空间，才最终促成了听小骨与下颌的完全分离。

该研究解决了哺乳动物中耳和听觉演化研究中存在已久的难题。

(编译自Amonotreme-likeauditoryapparatusinaMiddleJurassicharamiyidan.NatureV.,issue27Jan)

5

会说“方言”的裸鼹鼠——高度社会化的裸鼹鼠会形成独一无二的群落特异性哼唧声

裸鼹鼠是一种群居动物，是动物王国中合作性最强的群体之一。一个裸鼹鼠群体中生活着许多工鼠，和一只负责繁殖的鼠后，它们有着清晰的分工，合作融洽。每个个体都知道自己的级别和必须完成的任务，并且通常都能很好地将任务完成。

在数百万年的时间里，光秃秃的裸鼹鼠抛弃了一切需要耗能的非生存所必需的功能或器官，比如它们的皮毛，使它们成为了有着惊人能力的神奇动物。

德国MaxDelbrück分子医学中心AlisonBarker团队记录了7个裸鼹鼠群体中的只个体发出的36,个啁啾声（柔和的唧唧声），并设计了一种计算机程序分析每个个体发声时的声学特性。

裸鼹鼠是种极端排外的小动物。在已经形成的裸鼹鼠群体中，其他群体的“外来”裸鼹鼠是不受欢迎的。这可能与它们生活在东非栖息地的干燥平原上，存在长期的食物短缺问题有关。

研究发现：在每个群体内，裸鼹鼠都会通过发出声音，特别是常见的“啁啾”声，来向其他群体成员传递信息，并由此建立一套独特的群体性“方言”，这种方言因群体而异，每个群体的方言都不一样。一只裸鼹鼠鼠后不仅负责着群体中的繁殖任务，它还需要在控制和维持方言的完整性方面起着决定性作用。当鼠后更替，方言也会随之发生变化。被外邦群落收养的裸鼹鼠幼崽会学习收养的群落中所说的方言。

作者披露裸鼹鼠的方言用法与人类相似，这些方言是通过文化世代相传的。这种“健谈”的动物，或许能为人类的文化进化提供重要洞见。

(编译自Culturaltransmissionofvocaldialectinthenakedmole-rat.ScienceVol.,Issue,pp.-，29Jan)

6

你那神奇的拇指大约有万年的历史

人类的拇指是一个灵巧的奇迹，它使人们制作工具、缝衣服和打开罐子。但这种独特的手指是如何以及何时进化的一直是个谜。

德国图宾根大学对各种古代拇指骨化石进行了数字化处理，包括人属的所有物种，以及其他非常相近的物种。研究人员研究了10万年前的两名早期现代人和4名尼安德特人，以及身材矮小的穴居人纳勒迪人(大约25万至30万年前)的骨骼。他们还研究了人类姐妹属——南方古猿，包括阿法种、非洲种和源泉种。

研究人员使用3D计算机软件在化石上数字化重建了一块被称为拇对掌肌的肌肉，它可以让拇指向内弯曲，到达手掌底部。他们模拟了肌肉可能产生的近似力，而更大的力相当于更好、更精确的握力——例如拿稳针线或摆动锤子时。

为了验证他们的模型，他们将同样的方法应用到现代人类和黑猩猩的拇指骨上。他们发现，他们调查的所有人属成员的拇指握力基本上与现代人相同。其他人类近亲——南方古猿的拇指要弱得多，更接近现代黑猩猩的拇指。

研究小组在南非斯沃特克兰遗址的两个古人类标本中发现了现代外观的拇指，这些标本可追溯到大约万年前。这一化石代表了化石记录中已知的最早的类人拇指。

这项研究表明现代人类的拇指起源于约万年前的人属。这可能使远古人类越来越擅长制造石器，最终超越了其他古人类。

(编译自Youramazingthumbisabout2millionyearsold.ScienceNews，28Jan)

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CO氧化过程中Au-TiO2活性界面的原子精度原位操纵

金属催化剂与载体之间的界面在多相催化中起关键作用。外延界面通常被认为是刚性的，并且在催化反应期间以原子精度调节其固有的微观结构具有挑战性。

浙江大学王勇、中科院上海高等研究院高嶷和丹麦科技大学JakobB.Wagner、ThomasW.Hansen等人，使用球差矫正环境透射电子显微镜，研究了金(Au)和二氧化钛(TiO2)载体之间的界面。

研究发现，在一氧化碳(CO)氧化过程中，Au-TiO2界面的原子结构与TiO2表面上的金纳米颗粒的外延旋转有出乎意料的相关性。在总压强为几毫巴和°C的一氧化碳氧化过程中，观察到金纳米粒子旋转了约10°，但当CO被去除后又回到了原来的位置。

密度函数理论计算表明，旋转是由于界面上吸附分子氧的覆盖率变化引起的。利用可逆和可控旋转的优势，通过改变气体和温度，实现了对Au-TiO2活性界面的原位操纵。

(编译自InsitumanipulationoftheactiveAu-TiO2interfacewithatomicprecisionduringCOoxidation.ScienceVol.,Issue,pp.-，29Jan)

8中国学者“人工肌肉”研究取得重大进展——单极冲程的电渗泵碳纳米管纱线肌肉

人工肌肉是依照动物骨骼肌功能，设计出的具有高输出应变、高输出能量、高输出功率以及大负载能力的柔性驱动器。因其体积小、运动自由度高、环境适应性好，具有广阔的应用前景。

哈尔滨工业大学冷劲松、江苏大学丁建宁与国外多家高校合作，首次发现通过聚电解质功能化的策略，可实现人工肌肉智能材料的“双极”驱动转变为“单极”驱动，同时发现了人工肌肉随电容降低，驱动性能增强的反常现象。

相比于传统人工肌肉，该人工肌肉具有无毒、驱动频率高、驱动电压低、高比能量，高驱动应变以及高能量密度等特性，在空间展开结构、仿生扑翼飞行器、可变形飞行器、水下机器人、柔性机器人、可穿戴外骨骼、医疗机器人等领域具有巨大的应用潜力。

(编译自Unipolarstroke,electroosmoticpumpcarbonnanotubeyarnmuscles.ScienceVol.,Issue,pp.-，29Jan)

9

中国学者揭示METTL3调控小鼠胚胎干细胞异染色质形成机制

如果说基因携带着遗传的“密码”，那么当RNA被甲基团修饰时就如同戴上了一件装饰品，因其调控作用而使“解密”后呈现的“模样”并不完全对应最初的“密码”。RNA被甲基团修饰的结果便是“甲基化”，是表观遗传的重要信号之一。RNAm6A甲基化是近年来RNA领域的研究热点。RNA产生于染色质，染色质环境的维持对于基因组稳定十分重要。

METTL3调控异染色质的工作模型

医院、上海市医学表观遗传学重点实验室沈宏杰和牛津大学教授YangShi合作研究，发现METTL3通过调控内源性逆转录病毒（Endogenousretrovirus）IAPEz亚群上的异染色质状态，进而抑制IAPEz元件转录，即发现RNAm6A对于沉默基因组稳定性的重要调控功能。

这项工作发现METTL3可以结合小鼠胚胎干细胞ERV中的IAPEz转座子，通过招募SETDB1/TRIM28维持IAPEz转座子上的异染色质状态。

(编译自METTL3regulatesheterochromatininmouseembryonicstemcells.NatureV.,issuepp.Jan)

10中国学者体外培育器官新突破，细胞竞争构成跨物种嵌合的障碍

细胞竞争需要一个保守的适应性感应过程，在这个过程中，较适合的细胞会消灭其附近不太适合的细胞。

美国得克萨斯大学吴军与医院、深圳华大生命科学研究院的联合团队开发了一个种间多能干细胞（PSC）共同培养策略，发现了以前未知的物种之间的细胞竞争模式。通过比较转录组分析，他们发现与NF-κB信号通路等相关的基因在失败者人类细胞中被激活。对人细胞中NF-κB复合物的一个核心成分（P65）和一个上游调控因子（MYD88）进行基因失活，可以克服人鼠PSC竞争，从而提高人细胞在小鼠早期胚胎中的存活率和嵌合率。

该成果为研究哺乳动物早期发育过程中竞争性细胞相互作用的进化保守机制铺平了道路。抑制种间PSC竞争可能会促进动物中人类组织的生成，有助于解决体外培育可供移植器官的难题。

(编译自CellCompetitionConstitutesaBarrierforInterspeciesChimerism.NatureV.,issue28Jan)

11

-年人类对土地的利用排放了多少二氧化碳

加州大学欧文分校研究人员展示了年至年全球土地利用排放的国家、温室气体清单，分析了排放的主要人口、经济和技术驱动因素。

研究表明，截至1年，尽管人口增长了%，人均农业生产增长了58%，由于单位农业生产所需土地减少70%，因此使用土地面积的排放量增幅仅8%，全球土地利用年排放量相对稳定，约为亿吨二氧化碳当量。

1年以后，每一土地面积排放量不断上升，每十年排放量增加了亿吨二氧化碳当量，到年达到亿吨二氧化碳当量，约占人为温室气体排放总量的25%。年至年，排放量最高的三个地区分别为拉丁美洲、东南亚和撒哈拉以南非洲。

牛肉和其他一些红肉仅提供全世界1%的热量，但占所有土地使用排放的25%。土地利用排放人均二氧化碳当量仍接近0.5吨。研究为今后人类制定减排计划，遏制全球升温提供数据参考。

(编译自Globalandregionaldriversofland-useemissionsin–.NatureV.,issuepp.-Jan)

其余三篇中国学者Nature论文：

1.年1月27日，西北大学生命科学与医学部严健、加州大学圣地亚哥分校任兵合作，在Nature发表论文：Systematicanalysisofbindingoftranscriptionfactorstononcodingvariants，在国际上首次公布了该团队成功利用SNP-SELEX技术，分析人类基因组中近10万个常见的非编码位点突变对个转录因子蛋白质结合的影响。研究成果为揭示2型糖尿病等复杂疾病的遗传机制提供了重要的理论依据，是后基因组时代的一项突破性的研究进展。

2.年1月27日，宾夕法尼亚大学任德建、AliceS.Chen-Plotkin团队合作，在Nature发表论文：Agrowth-factor-activatedlysosomalK+channelregulatesParkinson’spathology，该研究研究发现TMEM会与蛋白激酶proteinkinaseB(AKT)形成通道复合物，从而感受胞外生长因子，从而将胞外信号分子与溶酶体功能联系起来。该研究揭示了胞外生长因子调控溶酶体的分子机制，而该机制的重要病理功能在于参与神经退行。

3.年1月27日，加州理工学院蔡龙团队在Nature发表论文：Integratedspatialgenomicsrevealsglobalarchitectureofsinglenuclei，开发了DNAseqFISH+技术，并结合多重免疫荧光和RNA-seqFISH的空间多模式方法，对小鼠胚胎干细胞内的染色体结构、核体、染色质状态和基因表达情况进行分析。

（第期）

微语：

不要质疑你的付出，这些都会是一种累积一种沉淀，它们会默默铺路，只为让你成为更优秀的人。

近期快讯

策划：李泽红贺彦平

编译：申倩倩伍小灿

编辑：申可欣

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