苔藓：支撑地球生态健康的不起眼的支柱

苔藓：支撑地球生态健康的不起眼的支柱苔藓为全世界生态系统中的植物生长奠定了基础，并且通过其大量的碳捕获能力，有可能在缓解气候变化方面发挥关键作用。在今天发表在《自然-地球科学》杂志上的一项研究中，主要作者大卫-埃尔德里奇博士和来自国际研究机构的50多位同事描述了他们如何从全球超过123个生态系统中收集生长在土壤上的苔藓样本，范围从茂盛的热带雨林，到贫瘠的极地景观，再到干旱的沙漠，如澳大利亚的沙漠。研究人员发现，在所调查的环境中，苔藓覆盖了惊人的940万平方公里，其面积大约相当于加拿大或中国。新南威尔士大学生物、地球和环境科学学院的埃尔德里奇博士说："我们最初对没有受到太多干扰的本地植被的自然系统与公园和花园等人为系统有什么不同感兴趣。因此，在这项研究中，我们想了解更多关于苔藓的细节，以及它们在为环境提供基本服务方面的实际作用。我们研究了在以苔藓为主的土壤中发生了什么，以及在没有苔藓的土壤中发生了什么。我们惊奇地发现，苔藓正在做所有这些神奇的事情。"事实证明，苔藓是植物生态系统的命脉，植物实际上从有苔藓这个邻居中受益。研究人员评估了苔藓为土壤和其他植物提供益处的24种方式。在有苔藓存在的土壤斑块中，有更多的营养循环，有机物的分解，甚至控制对其他植物和人有害的病原体。除此之外，苔藓可能有助于重新吸收二氧化碳。他们估计，与没有苔藓的裸露土壤相比，这种古老的植物前体正在支持从大气中储存64.3亿吨（或64.3亿吨）的碳。这些碳捕获水平与土地清理和过度放牧等农业行为的碳释放水平相似。埃尔德里奇博士说："因此，我们得到了所有来自土地利用变化的全球排放，如放牧、清除植被和与农业有关的活动--我们认为苔藓吸走的二氧化碳是六倍，所以这不是一比一，而是六倍。"研究人员说，土壤苔藓的积极生态功能也可能与它们对地表微气候的影响有关，例如通过影响土壤温度和湿度。苔藓究竟是什么？苔藓与维管束植物不同。它们有根和叶，但它们的根是不同的，有类似根的生长物，称为根茎，将它们固定在土壤表面。"苔藓没有普通植物的管道，这被称为木质部和韧皮部，水通过这些管道流动。但是苔藓通过从大气中吸收水分而生存。有些苔藓，如澳大利亚干燥地区的苔藓，在干燥时就会卷曲，但它们不会死，我们曾在100年后将苔藓从包装中取出，向它们喷水并看着它们复活。它们的细胞不会像普通植物那样瓦解。"埃尔德里奇博士说，如果没有苔藓，我们的生态系统就会有大麻烦。他感到惊讶的是，人们常常把苔藓看作是城市环境中的一个问题，而实际上它在自然界中发挥着重要的作用。"人们认为，如果苔藓生长在土壤上意味着土壤是不育的，或者有什么问题。但实际上，它正在做伟大的事情，你知道，在土壤的化学方面，如增加更多的碳和氮，以及在发生干扰时成为主要的稳定剂。"当通过土地清理或自然干扰失去苔藓时，这就失去了将土壤固定在一起的能力，导致水土流失。这意味着土壤将失去养分，失去微生物的栖息地，整个系统变得不稳定。苔藓甚至可以在受干扰的生态系统中起到救援作用。埃尔德里奇博士指出，在20世纪80年代初圣海伦火山毁灭性的爆发之后，对圣海伦火山周围地区进行了研究。大多数植物和动物都在喷发点附近被剥落，但追踪生命如何回到山上的研究人员注意到，苔藓是第一批重新出现的生命形式之一。最先回来的是蓝细菌，蓝绿藻类，因为它们非常原始，然后苔藓回来了。研究表明，在有苔藓的地方，土壤健康水平更高，如更多的碳和更多的氮。因此，它们正在帮助土壤为树木、灌木和草的回归做准备，而这些植物最终会在这个过程中被淘汰。因此，他们是第一批进入那里并修复东西的人，然后第一个离开。未来的研究旨在研究城市苔藓是否能像生长在自然区域的苔藓一样有效地创造健康的土壤。埃尔德里奇博士说："我们渴望制定战略，将苔藓重新引入退化的土壤，以加快再生过程。苔藓很可能为启动严重退化的城市和自然区土壤的恢复提供了完美的载体"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369993.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369993.htm

曾被《走近科学》播出：衢州发现比恐龙还古老的生物苔藓虫

曾被《走近科学》播出：衢州发现比恐龙还古老的生物苔藓虫《走近科学》曾经播过一集，某湖里发现果冻状“水怪”，细看恶心无比，引发当地市民轰动，最后一群专家来研究半天排除半天，得出一个细菌真菌复合体的结论。但实际上这就是苔藓虫，不是细菌不是苔藓也不是虫子，而是一类在海水或淡水中营滤食生活的动物。身份已经明确，这玩意就是苔藓虫，它是一种很古老很原始的群体动物，距今大概有4.8亿年，比恐龙还要古老，其外形和苔藓植物类似，但又有一套完整的消化系统，所以它被划定在动物界。资料显示，苔藓虫多生活在海洋，我国海产苔藓虫分布在胶州湾、浙江浅海海底，和珊瑚混生在一起；淡水产的苔藓虫在苏州、南京、深圳淡水水体中均有分布，它们喜欢在较清洁、富含藻类、溶解氧充足的水体中生活，能适应各地带的温度，广泛存在于世界各地。这种动物可以吞食水中微型生物和有机杂质，对水体的净化有一定积极作用，但如果极度大量繁殖，会降低水流速度，给工程运行造成一定不利影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368863.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368863.htm

科学家发现现有疟疾诊断过程存在"令人担忧"的缺陷

科学家发现现有疟疾诊断过程存在"令人担忧"的缺陷这项研究最近发表在《寄生虫学趋势》（TrendsinParasitology）杂志上。研究人员创建了一个感染动态数学模型，以确定以往计算机模型中的血液采样偏差和错误推断导致了大量的高估。论文通讯作者、农业与生命科学学院生态学与进化生物学助理教授梅根-格雷斯查尔（MeganGreischar）说："无法准确测量这些比率令人担忧。"弗吉尼亚理工大学数学副教授LaurenChilds是该论文的共同作者，他介绍说："我们曾经有一个非常简单的模型来推断乘法率，但这个模型行不通，所以现在我们知道我们需要更强大的模型。她说，这项研究解释了精确测量繁殖率的问题是如何产生的。"一些候选疟疾疫苗是在寄生虫在血液中复制的生命周期阶段发挥作用的，因此了解寄生虫的繁殖率是评估疫苗疗效的关键。受感染的蚊子通过血餐将疟原虫传给人类宿主。寄生虫首先在肝细胞中繁殖，然后进入红细胞。在那里，寄生虫在红细胞内同步复制，并迸发到血液中，杀死红细胞。然后，子寄生虫继续下一个循环，侵入新的红细胞。这种循环大约每48小时重复一次。在测量繁殖率时，临床医生会从受感染的病人身上采集血液样本，并计算观察到的寄生虫数量。时间选择很重要，因为从红细胞中迸发出来的幼小寄生虫处于生命周期的早期，很容易被发现。但随着年龄的增长，在生命周期的后期，寄生虫会变得粘稠，附着在血管壁上，无法循环。由于这种循环会不断重复，采样的时间就决定了血液中能观察到的数量是多是少。在可观察到寄生虫数量较少的周期后期采集样本，与在幼寄生虫数量较多的周期早期采集样本相比，取样偏差会增加。以前用于估算寄生虫繁殖率的模型试图通过推断寄生虫群生命周期后期可能存在的寄生虫数量来纠正这种取样偏差，因为这时无法直接观察到寄生虫。这项研究表明，这些方法不足以确定寄生虫的实际繁殖速度。之前发表的研究测量了一种人类疟原虫（恶性疟原虫）在人工培养的一个48小时复制周期内产生的最大后代数量。格雷斯查尔说："它们最多只能繁殖32倍，这已经相当大了，这意味着单个寄生虫最多能产生32个子代寄生虫，中位数约为15到18个。"利用数学模型，结合疟疾感染者的现代和历史数据，研究人员能够确定，以前的寄生虫数量模型所做的推断导致寄生虫繁殖率比可能的繁殖率高出几个数量级。"我们看到了千倍的增长，"格雷斯查尔说。"这意味着寄生虫从一个红细胞中反复制造出超过1000个寄生虫，这不符合我们对这些寄生虫生物学的理解。"现在，Greischar和Childs已经发现了问题所在，接下来的工作可能包括开发推断寄生虫种群隐藏部分的技术，以便准确计算它们的繁殖率。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378079.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378079.htm

苏必利尔湖神秘的硫循环：打开地球的历史之窗

苏必利尔湖神秘的硫循环：打开地球的历史之窗一项关于模仿远古地球海洋的苏必利尔湖硫循环的研究揭示了一种新的硫循环，强调了有机硫的作用。这一发现加深了我们对地球早期化学和微生物生命进化的了解。幸运的是，苏必利尔湖缺乏营养的水域为我们提供了一瞥过去的机会。菲利普斯曾是加州大学圣巴巴拉分校和明尼苏达大学德卢斯分校的博士后研究员，她表示，这是一个很好的窗口。她和合著者在湖中发现了一种新型硫循环。他们的研究结果发表在《湖沼学与海洋学》（LimnologyandOceanography）杂志上，重点关注有机硫化合物在这一生物地球化学循环中发挥的作用。了解硫酸盐和硫化氢硫酸根离子（SO4）是环境中最常见的硫形式，也是海水的主要成分。在缺乏氧气的海洋和湖泊底部，一些微生物通过将硫酸盐转化为硫化氢（H2S）来维持生计。硫化氢的去向很复杂：它可以在呼吸过程中被微生物迅速消耗掉，也可以在沉积物中保留数百万年。将硫酸盐转化为硫化氢是一种历史悠久的职业；基因组证据表明，微生物至少在30亿年前就开始这样做了。苏必利尔湖贫硫酸盐的水域可以让人们了解地球早期海洋的生物化学。图片来源：亚历山德拉-菲利普斯但科学家们认为，硫酸盐直到大约27亿至24亿年前才开始变得丰富，当时新进化的蓝藻的光合作用开始向海洋和大气中输送大量氧气。那么，这些远古微生物从哪里获得硫酸盐呢？亚历山德拉-菲利普斯（AlexandraPhillips）是一位海洋和气候科学家，精通海洋学、地球化学和地球生物学。她的研究重点是海洋和湖泊中的有机硫，以及社交媒体如何为STEM领域的女性树立多样化的榜样。菲利普斯还是一名科学传播者和政策官员。有机硫的意义为了解决这个难题，菲利普斯将目光转向了有机硫，即硫与碳化合物结合的分子。这些分子包括硫脂和含硫氨基酸。在现代海洋中，硫酸盐的含量几乎是有机硫的一百万倍。她说："但在一个硫酸盐含量并不高的系统中，突然间有机硫就变得重要多了。"资深作者、明尼苏达大学大湖天文台教授谢尔盖-卡特瑟夫（SergeiKatsev）说："长期以来，我们的思维都被从现代海洋中学到的知识所主导，因为现代海洋富含硫酸盐。Katsev是美国国家科学基金会资助项目的资深科学家。然而，要了解早期地球，就需要研究硫酸盐稀缺时出现的过程，而这正是有机硫能够改变整个范式的地方"。古代海洋的模型苏必利尔湖的硫酸盐含量非常低，几乎是现代海洋的千分之一。菲利普斯说："就硫酸盐而言，苏必利尔湖看起来更接近数十亿年前的海洋，可能有助于我们了解我们无法回到过去直接观察到的过程。早期海洋的硫酸盐含量非常低，因为可用于形成二氧化硫的游离氧要少得多。"大湖是古代海洋的模拟物，使菲利普斯能够看到硫循环在当时类似的化学条件下是如何进行的。她想到了三个问题：如果硫酸盐还原正在发生，是哪些微生物在起作用？如果有机硫为这一过程提供了燃料，那么微生物喜欢哪种类型的化合物？产生的硫化氢会发生什么变化？菲利普斯和她的合作者前往苏必利尔湖，追踪有机硫从源到汇的过程。研究小组从两个地点将水和沉积物样本带回实验室进行分析：一个地点的沉积物中有充足的氧气，另一个地点则没有。硫酸盐还原通常发生在环境缺氧的地方。氧气是一种很好的资源，因此生物在可能的情况下更愿意使用氧气而不是硫酸盐。研究小组利用散弹枪元基因组学寻找带有参与硫酸盐还原基因的微生物。他们在沉积物中硫酸盐含量达到峰值的地层中发现了大量微生物。他们总共发现了八个硫酸盐还原类群。调查有机硫偏好研究人员随后开始确定微生物偏好哪种有机硫。他们为不同的微生物群落提供了不同形式的有机硫，并观察了结果。作者发现，微生物产生的大部分硫酸盐来自硫脂，而不是硫氨基酸。虽然这个过程需要一些能量，但比微生物随后将硫酸盐还原成硫化氢所获得的能量要少得多。硫脂不仅是这一过程的首选，而且在沉积物中也更为丰富。硫脂是由其他微生物群落产生的，它们死亡后会漂到湖底。在回答了"谁"和"如何"的问题后，菲利普斯将注意力转向了硫化氢的去向。在现代海洋中，硫化氢可与铁反应生成黄铁矿。但它也能与有机分子发生反应，生成有机硫化合物。她说："我们发现，湖中有大量的有机物硫化，这着实让我们感到惊讶。有机硫不仅是硫循环的助推源，也是硫化氢的最终汇。新颖的硫循环这种循环--从有机硫到硫酸盐再到硫化氢--对研究人员来说是全新的。菲利普斯说："研究水生系统的科学家需要开始把有机硫作为一个核心角色来考虑。这些化合物可以在苏必利尔湖等营养贫乏的环境甚至远古海洋中推动硫循环。""在硫酸盐含量较高的系统中，这一过程可能也很重要。有机硫循环，就像我们在苏必利尔湖看到的那样，在海洋和淡水沉积物中可能无处不在。但在海洋中，硫酸盐的含量非常丰富，以至于它的行为掩盖了我们的大部分信号，"资深作者、加州大学圣巴巴拉分校生物地球化学家摩根-拉文（MorganRaven）说。"在低硫酸盐的苏必利尔湖工作，让我们看到了沉积有机硫循环的真正动态。有机硫似乎可以作为微生物群落的能量来源，并保存有机碳和分子化石。这些因素结合在一起，可以帮助科学家了解早期硫循环微生物的进化及其对地球化学的影响。"菲利普斯补充说，一些最早的生化反应可能涉及硫。"我们确信，硫在真正早期的新陈代谢中发挥了重要作用。更好地了解硫循环可以让人们了解早期生命形式是如何利用这种氧化还原化学反应的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398005.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398005.htm

人类祖先曾只剩下1280个繁殖个体 咋没因近亲繁殖灭绝？

人类祖先曾只剩下1280个繁殖个体咋没因近亲繁殖灭绝？然而，智人（我们）的演化并非一帆风顺，我们的谱系在历史上有过多次灭绝危机。例如根据本周发表在《科学》杂志上的一项新研究发现，大约90万年前就可能发生过一次重大种群危机事件，当时人类祖先的人口锐减至只有1280只左右的繁殖个体，而且这次危机持续了11.7万年，在这段时间内人类祖先的种群数量一直处在极低水平。很多人可能会好奇，当时人口只剩下这么点点，怎么没有受到遗传多样性减少或者近亲繁殖的负面影响，从而走向灭绝呢？在回答这个问题前，我们先来了解一下为什么科学家会确定90万年前人类祖先只剩下了1280个繁殖个体。其实，科学家很早就发现，在更新世的这段时间内（90万年前后），与其他化石记录相比，人类祖先的化石数量非常少，但一直也没有找到好的相关解释。这次研究是通过基因组分析，确定人类祖先在这段危机时期经历了一次严重的人口瓶颈——当时根本没有多少个体能够有机会留下化石证据。研究人员使用了一种名为FitCoal的创新技术，与以往不同的是，这项技术并非依赖化石，而是利用3154个现代人的基因组序列来推断古代人类的基因多样性。结果表明，在90万至80万年前，人类祖先的遗传多样性显著下降，而遗传多样性的丧失只有一个可能原因，那就是人口比例锐减。通过公式计算远古祖先种群数量，图源：中国科学院然后，他们再用一个新公式，计算古代人口数量，结果表明在这段时间内，人类祖先的人口维持在1280人左右。该研究的研究人员还估算了在90万年前——也就是人口锐减之前的种群数量，大约维持在27000人左右。根据国际自然保护联盟（IUCN）的标准，物种只有1280个繁殖个体的话，它将被归入“濒危”和“极度濒危”之间。图源：Sciencee（AI翻译图片）你可能想知道，到底是什么让人类祖先突然变成了濒危物种呢？研究人员给出的解释是：极端的气候变化可能是主要原因。因为大约在同一时间，冰川事件导致气温剧烈波动，而这可能导致了严重的干旱事件，人类祖先赖以生存的食物——特别是动物资源因此灭绝，最终导致人口锐减至1280人左右。这段基因极度收缩的时期对人类谱系产生了深远的影响，据估计，由于这一关键的种群瓶颈，现代人类目前遗传多样性的大约65.85%可能已经丢失。那么，就像我们前面提到的，这么点点人口是怎么能存活下来的呢？缺少遗传多样性的它们又是如何应对持续11.7万年的恶劣条件呢？这么点点人难道不会因为近亲繁殖带来遗传病吗？关于人类祖先如何在极端环境下存活下来需要更多的证据才能知道，但关于为什么没有受到近亲繁殖的影响，答案还是比较明确的，那就是1200多个的繁殖个体还是比较充足的。澳洲的生态学家曾提出过一个模型，被称为50/500规则，也就是只要有50个繁殖个体就能避免近亲繁殖带来的危害，而只要500个繁殖个体就能消除遗传漂变（降低遗传多样性的因素）的影响。但是，这项研究并没有确定当时这些人都生活在哪里，如果是彼此远离的话，那么近亲繁殖的风险依然会很高。不过与很多人想得不一样，严重的近亲繁殖也不一定会使得一个物种灭绝，实际上在全球化的今天，有许多案例都是从极少数个体开始，最终演变成上亿数量的种群。图：澳大利亚投放兔粘液瘤病毒期间的一张经典照片比如最为出名的是澳大利亚的兔子，早期欧洲殖民者为了满足自己的打猎需求，在澳大利亚的土地上放生了13只欧洲穴兔，结果这些兔子在种群峰值的时候达到惊人的100亿只，不知道澳大利亚其它所有哺乳动物加起来有没有这么多。澳大利亚控制兔子数量已经不是什么新鲜事了，甚至投放了专门针对兔子的病毒，但是兔子至今还维持在上亿只的数量。近亲繁殖对它们肯定没起作用，因为事实证明，它们的遗传多样性并不比欧洲穴兔差。图：北美欧洲椋鸟抢食奶牛的饲料北美的欧洲椋鸟是另外一个例子，好吧，也是在欧洲人到达后，放生了几十只椋鸟，结果也变成了上亿只，对北美生态影响显著，和澳大利亚兔子如出一辙。近亲繁殖肯定会导致后代患遗传病的可能性显著增加，从而降低它们生存的几率，但是一个物种是否能够成功生存下来取决于许多因素，比如生态中的竞争关系，物种自身的适应能力等等。澳大利亚兔子能够从13只变成数亿只，最主要的原因被认为是它们到了澳大利亚之后没什么食草竞争者，同时他们生存能力也很强——靠超强的繁殖能力来能应对万变。反观人类祖先，从直立行走开始，人类祖先其实就已经在它们的生态系统中有着绝对优势了。直立之后，人类祖先更容易从低洼的树枝上采摘水果和其他食物；腾出手来搬运食物、工具或婴儿；看起来更大更吓人；视野更宽阔等等都是绝对的优势。“恐怖直立猿”不是白叫的！这样的一个物种估计即便存在比较严重的近亲繁殖，也有很大活下去的希望吧！参考：[1].https://www.zmescience.com/science/human-ancestors-almost-extinct/[2].https://doi.org/10.1126/science.abq7487...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381365.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381365.htm

被低估的苔藓如何制造更好的土壤并帮助应对气候变化？

被低估的苔藓如何制造更好的土壤并帮助应对气候变化？从沙漠到北极地区，苔藓随处可见。尽管苔藓无处不在，但它们常常被忽视，而维管束植物则在改善土壤、维持植物多样性和生态系统方面的作用已被充分研究。维管束植物既有木质化（类似木材）组织，用于在整个植物中运输水和矿物质，也有非木质化组织，用于帮助光合作用。相比之下，苔藓是无血管植物，通过其表面吸收水和营养。它们的根也是不同的，有被称为根状茎的生长物将它们固定在土壤表面。正如它们的名字所示，土壤苔藓生长在土壤的表面。它们也是分布最广泛的陆地植物之一，但它们如何影响生态系统却很少被研究。现在，由新南威尔士大学悉尼分校的研究人员领导的对苔藓进行的最全面的全球实地研究，考察了土壤苔藓的自然栖息地，以确定它对地球有多么重要。该研究的主要作者和通讯作者大卫-埃尔德里奇（DavidEldridge）说："我们最初对没有受到太多干扰的本地植被的自然系统与公园和花园等人类制造的系统--我们的绿色空间--有何不同感兴趣。"所以在这项研究中，我们想更详细地了解苔藓以及它们在为环境提供基本服务方面的实际作用。"研究人员收集了生长在地球上超过123个生态系统土壤上的苔藓样本，从茂盛的雨林到沙漠到冰雪景观。他们发现，苔藓覆盖了地球上令人难以置信的360万平方英里（940万平方公里）的面积，这接近于加拿大或中国的面积。研究人员发现，土壤中的苔藓在24个方面有利于土壤和邻近的植物，包括维持土壤的生物多样性、养分循环、有机物的分解、维持微生物种群和控制土壤病原体。埃尔德里奇说："我们研究了在以苔藓为主的土壤中发生了什么，以及在没有苔藓的土壤中发生了什么。我们惊奇地发现，苔藓正在做所有这些神奇的事情。"此外，研究人员发现，苔藓对于控制改变气候的二氧化碳至关重要，在全球范围内，与没有苔藓的土壤相比，土壤苔藓有可能从大气中吸取70.8亿吨（64.3亿吨）二氧化碳。基于他们的发现，研究人员敦促人们不要无视苔藓的好处，在把它从花园里扯出来之前要三思。埃尔德里奇说："人们认为如果苔藓生长在土壤上，就意味着土壤是不育的或有问题的。但它实际上在做伟大的事情，你知道，在土壤的化学方面，比如增加更多的碳和氮，以及在你受到大量干扰时成为主要的稳定剂。"研究人员打算继续他们的研究，观察苔藓是否能像在自然区域一样使城市环境中的土壤恢复活力。埃尔德里奇说："我们还热衷于制定战略，将苔藓重新引入退化的土壤，以加快再生过程。苔藓很可能为启动严重退化的城市和自然区土壤的恢复提供了完美的载体"。这项研究发表在《自然-地球科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357777.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357777.htm