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真菌群落演替驱动草地恢复过程中土壤剖面养分循环的关键机制
土壤理化性质与微生物群落的垂直分异黄土高原36年草地恢复过程中,植被覆盖度从64.7%提升至90.3%,土壤有机碳(SOC)在表层(0-40 cm)和亚表层(40-100 cm)分别增加76.0%和91.6%。深度梯度分析显示,细菌群落主要受土壤深度驱动(R2=0.316),而真菌群落对恢复年限更敏感(R2=0.304)。值得注意的是,亚表层微生物α多样性虽低于表层,但其群落结构差异随恢复年限显著降低,表明深层土壤生态系统具有更强的恢复弹性。微生物生活史策略的生态转变通过核糖体RNA操纵子(rrn)拷贝数分析发现,微生物从早期恢复阶段的寡营养型(K-策略)向富营养型(r-策略)转变。基因功能检
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综述:环境污染物诱导的铁死亡及其健康影响
铁死亡的关键调控机制铁死亡是一种铁依赖的程序性细胞死亡形式,以脂质过氧化为主要特征。其调控机制涉及三大核心路径:铁代谢调控:铁离子通过转铁蛋白受体(TfR)内化,经NCOA4介导的铁蛋白自噬(ferritinophagy)释放,过量铁通过Fenton反应产生活性氧(ROS)。氧化还原系统:谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)依赖谷胱甘肽(GSH)还原脂质过氧化物,而系统Xc-(SLC7A11/SLC3A2)调控胱氨酸摄取以维持GSH合成。铁死亡抑制蛋白1(FSP1)通过还原辅酶Q10(CoQ)独立于GPX4途径抵抗铁死亡。脂质与氨基酸代谢:ACSL4介导的多不饱和脂肪酸(PUFA)酯化促进膜脂过氧
来源:Cell Death Discovery
时间:2025-01-25
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中国土壤磷动态优化管理:减半磷肥使用,守护粮食与环境安全
在全球生态环境和农业发展的大棋盘上,磷元素占据着关键的位置。它不仅是农作物生长不可或缺的养分,对保障粮食安全意义非凡,还是维持生态系统平衡的重要一环。然而,当下的磷资源管理却面临着诸多棘手难题。从全球范围来看,农业消耗了大量的磷矿资源,磷肥的过度使用使得许多地区土壤中的磷不断累积。这些多余的磷随着雨水冲刷等进入水体,引发了严重的淡水富营养化问题,破坏了水生生态系统的稳定。同时,磷矿资源在全球分布不均,且属于不可再生资源,价格波动影响着众多低收入国家农民获取磷肥,进一步降低了作物生产效率。中国在磷资源利用方面同样形势严峻。自 1978 年到 2017 年,为保障粮食供应,中国磷肥消费量增长了 5
来源:Nature Communications
时间:2025-01-25
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40 年追踪!马达加斯加竹狐猴种群动态研究揭示生物奥秘
在神秘的马达加斯加岛上,独特而丰富的动植物资源让这里成为生物多样性研究和保护的焦点。狐猴,作为岛上特有的灵长类动物,有着独特的生物学、行为学和人口统计学特征,对其研究有助于探索哺乳动物生命史和社会系统的演化。然而,残酷的现实是,107 种现存狐猴几乎都面临灭绝或极度濒危的困境。为了拯救这些可爱的生灵,深入了解其种群动态及影响因素迫在眉睫,这也成为开展此项研究的重要原因。来自马达加斯加安塔那那利佛大学(Université d’Antananarivo)、美国詹姆斯・麦迪逊大学(James Madison University)、耶鲁大学(Yale University)等机构的研究人员,自 1
来源:Scientific Data
时间:2025-01-25
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肽能清理微塑料
研究人员已经确定了可以通过结合生物物理建模、分子动力学、量子计算和强化学习来帮助从环境中去除微塑料的肽。这项工作的最终目标是基于肽的技术,可以发现、捕获和破坏微小的塑料颗粒。微塑料,即小于5毫米的塑料颗粒,是无处不在的污染物,从人类的母乳到南极的雪,无处不在。尤凤琪和他的同事们使用了一系列工具来识别能够捕获和保持微塑料的肽,这些肽可用于从各种环境中去除微小颗粒。作者使用生物物理模型在原子分辨率上预测肽-塑性相互作用,然后用分子动力学模拟验证结果。该过程通过添加量子退火和强化学习进行了优化,具体来说是一种称为近端策略优化的方法。利用这些工具,作者鉴定了一组对聚乙烯和聚丙烯具有高亲和力的塑料结合肽
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中国蝙蝠RNA病毒宏基因组大数据库揭示生态驱动因素与传播动态
这项突破性研究通过宏转录组测序(metatranscriptomic sequencing)技术,系统分析了来自中国52个地点、40种蝙蝠的4,143份器官和拭子样本,构建了规模空前的BtCN-Virome数据库——包含8,176个蝙蝠RNA病毒宏基因组。研究发现不仅将已知蝙蝠RNA病毒多样性扩展了惊人的3.4倍,更首次在分子水平证实这些病毒可跨越哺乳动物、鸟类、节肢动物、软体动物乃至植物等多类宿主。研究团队通过大数据分析揭示了病毒分布的生态驱动机制:蝙蝠食性、感染动态以及环境参数(如湿度、森林覆盖率)共同塑造了病毒群落结构。尤为值得注意的是,与野生环境相比,栖息在人类聚居区的蝙蝠携带更多样化
来源:Nature Microbiology
时间:2025-01-23
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种族歧视:乳腺癌治疗中的 “暗礁”—— 探究其对女性健康的深远影响
在乳腺癌的防治领域,尽管医学已经取得了诸多进步,像是在预防、早期检测和治疗方面都有了显著成果,但令人遗憾的是,种族不平等现象依旧顽固地存在着。其中,黑人女性的乳腺癌特异性死亡率比白人女性高出 40% 。这背后的原因十分复杂,肿瘤的特性、健康的社会决定因素以及治疗相关的因素都在其中起着作用。而歧视,这个看似无形却影响巨大的因素,正悄悄地在这一健康不平等问题中扮演着极为隐蔽却又至关重要的角色。歧视不仅可能破坏患者对医疗系统的信任,影响她们的治疗决策,进而对癌症治疗结果产生负面作用;还可能在基因、表观遗传以及生理层面引发改变,影响治疗的可及性、接受度、完成度和耐受性,最终导致乳腺癌治疗结果的差异。尽
来源:npj Breast Cancer
时间:2025-01-23
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探秘红树林沉积物:木质素降解微生物群落与有机碳处理的深度异质性奥秘
在神秘的海岸线上,红树林生态系统犹如一座蓝色碳库,虽仅占据全球沿海面积的 0.5%,却对沿海沉积物碳(C)存储贡献了 10 - 15%(24 Tg C yr-1) 。木质纤维素碎屑作为红树林沉积物的主要碳输入,其中木质素却因难以被多数微生物利用,在沉积物中缓慢降解,其从红树林落叶衍生的半衰期在沉积物上层 1.5 米约为 150 年。而且,以往对木质素的研究多集中于表层沉积物(0 - 20 cm),但大量的碎屑积累来自延伸至 100 cm 以下的细根。同时,对于木质素降解微生物及其相关途径,以及它们如何适应氧气波动,科学界仍知之甚少。为了揭开这些谜团,中山大学生态研究团队开展了深入研究。研究人员
来源:npj Biofilms and Microbiomes
时间:2025-01-23
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生理相关性牙龈组织模型中宿主-微生物组长期互作机制的突破性研究
口腔作为人体第二大微生物栖息地,其菌群失衡与阿尔茨海默病、关节炎等全身性疾病密切相关。然而传统培养方法难以模拟牙龈沟的解剖微环境,导致宿主-微生物互作研究长期局限于24小时内。美国马萨诸塞大学洛厄尔分校(University of Massachusetts Lowell)的M. Adelfio团队突破性构建了三维人源化牙龈模型,首次实现健康状态下宿主与口腔微生物组的7天稳态共培养。研究采用三大核心技术:1)丝蛋白基解剖支架模拟牙龈沟氧梯度(上中下层氧分压梯度达15%);2)定制生物反应器提供生理性唾液剪切力(1 mL/min);3)PMA(propidium monoazide)活菌DNA富
来源:npj Biofilms and Microbiomes
时间:2025-01-23
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综述:水蚤(Daphnia)模式系统中的母体效应:生态过去与表观遗传未来
引言母体效应指母亲通过非遗传方式影响后代表型,在生态和进化过程中意义重大,可分为母体遗传效应和母体环境效应,本文重点关注母体环境效应(以下简称母体效应)。水蚤是研究母体效应的理想模型,其优势如下:独特的繁殖方式:水蚤具有周期性孤雌生殖的生命周期。孤雌生殖产生的二倍体卵可直接发育成基因相同的后代,便于研究环境对表型变异的影响;而有性生殖阶段又使自然种群具有丰富的遗传多样性,利于探究表型可塑性的遗传变异。不过,孤雌生殖也限制了对母体遗传效应的研究15。丰富的生态信息:水蚤是淡水食物网的关键物种,其生态特征研究较为透彻,这为研究母体效应提供了真实的生态背景,且生理生态学家已明确部分环境变异影响水蚤表
来源:Heredity
时间:2025-01-23
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热传导网络增强氢氧化物交换膜原位稳定性实现持久水电解
在碳中和目标推动下,绿色制氢技术成为能源转型的关键。氢氧化物交换膜水电解(HEMWE)因其低成本和高效率备受关注,但核心组件氢氧化物交换膜(HEM)在强碱和高温工况下的快速降解成为技术瓶颈。传统研究聚焦于化学结构改性提升离子电导率,却忽视了电解过程中局部热积累对膜材料的致命损伤——商用HEM在静态碱液中可稳定工作1200小时,但在动态电解槽中寿命不足72小时,这种"原位稳定性困境"长期未获解决。天津大学化工学院的研究团队在《Nature Communications》发表突破性研究,首次揭示HEM降解的物理机制:低热导率(<1 W m-1 K-1)导致膜电极区域局部温度较环境温度升高9°C(2
来源:Nature Communications
时间:2025-01-23
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探秘北大西洋虎鲸种群:食物变迁如何重塑遗传结构?
在神秘的海洋世界里,虎鲸(Orcinus orca)作为顶级掠食者,一直吸引着人们的目光。它们分布广泛,却因地理分隔和生态差异,种群结构呈现出复杂的特点。在北大西洋,虎鲸与大西洋鲱鱼(Clupea harengus)关系紧密,鲱鱼是它们的主要食物来源。然而,过去几十年间,大西洋鲱鱼种群数量急剧下降,这不仅改变了虎鲸的食物供应,也可能对其种群结构产生深远影响。此前的研究虽然揭示了虎鲸种群结构的一些特征,但仍存在诸多未解之谜。例如,北大西洋虎鲸种群在遗传上如何连接,生态因素又怎样影响它们的基因流动和种群分化?为了解开这些谜团,来自瑞士联邦理工学院苏黎世分校、挪威奥斯陆大学等多个研究机构的研究人员展
来源:Heredity
时间:2025-01-23
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应用归一化过程理论(NPT)对无家可归且存在物质使用问题人群实施同伴提供的复杂健康干预研究
在社会的边缘角落,有这样一群人,他们居无定所,在街头流浪,同时还深受物质使用问题的困扰,比如酒精或毒品滥用。这些无家可归且存在物质使用问题的人,往往面临着糟糕的身心健康状况 。他们在获取医疗服务时困难重重,不仅会遭遇工作人员带有偏见的态度,还会被繁琐、不灵活的流程以及脱节的医疗系统所阻碍。以往针对这一群体的同伴提供的干预措施,其可接受性和有效性缺乏足够的研究证据。为了改善这一现状,为这一弱势群体带来希望,来自英国多所高校及研究机构(包括爱丁堡龙比亚大学、斯特灵大学等)的研究人员开展了一项名为 “支持性同伴互助减少伤害(SHARPS)” 的研究。该研究成果发表在《Communications M
来源:Communications Medicine
时间:2025-01-23
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欧洲农业生物多样性驱动因素的跨国评估:基于HCATv2层级作物分类体系的突破性研究
现代农业如同一把双刃剑——在养活全球人口的同时,也通过景观均质化和自然栖息地缩减,导致物种数量断崖式下降。欧盟作为全球农业集约化程度最高的区域之一,其成员国农民虽需按共同农业政策(CAP)申报作物种植数据,但这些数据却因各国分类标准不统一而成为"信息孤岛"。这种碎片化现状使得科学家们难以回答一个关键问题:不同耕作系统究竟如何影响生物多样性?为解决这一难题,德国慕尼黑工业大学(Technische Universität München)领衔的研究团队开发了第二代层级作物与农业分类体系(HCATv2)。这项发表于《npj Sustainable Agriculture》的研究,通过整合16个欧盟
来源:npj Sustainable Agriculture
时间:2025-01-23
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微生物群落动态模式:入侵成败与影响的精准预测
在大自然的微观世界里,微生物群落时刻都在上演着激烈的 “战争”—— 生态入侵。非本土物种闯入新环境,有的能成功扎根并大肆扩张,对原有群落造成巨大冲击,而有的却铩羽而归。就像肠道里的艰难梭菌(Clostridium difficile)入侵,可能引发腹泻、结肠炎等严重疾病,影响人体健康。然而,多年来,生态学家们一直在努力探寻影响入侵成败和后果的因素,却始终未能完全揭开其中的奥秘。从入侵者角度看,其自身的生长、扩散策略以及初始种群大小等似乎都起着关键作用;而从本土群落角度出发,群落的生物多样性、物种间相互作用以及整体的稳定性等因素也备受关注。比如生物抗性假说认为,高生物多样性的群落更能抵抗入侵,但
来源:Nature Ecology & Evolution
时间:2025-01-23
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温带落叶阔叶树种地下木质器官冬季持续生长的颠覆性发现
在温带地区,落叶树种的地上部分呈现明显的季节周期性——木质部生长在秋季停止标志着木材形成完成,直到次年春季才恢复活力。然而,粗根等地下木质器官的生长节律长期被学界忽视。这项针对西欧四种常见落叶树种的研究,结合野外监测与盆栽实验数据发现:当茎干生长在秋季按下暂停键时,粗根的木质部发育却持续整个冬季。令人惊讶的是,即便土壤温度长期低于3°C,地下木质生长仍不受明显抑制。显微镜下可见,根细胞在秋冬季节持续分化为木质部细胞,这意味着对于温带落叶阔叶树而言,"非生长季"的概念可能需要重新定义。该发现不仅刷新了对树木生长节律的认知,更为理解木材形成机制、环境因子对生长的调控以及碳储备动态提供了全新视角——
来源:Nature Ecology & Evolution
时间:2025-01-23
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寒温带森林恢复力对森林增减的不对称敏感性:为可持续森林管理提供关键依据
森林的增加和减少可能对森林恢复力产生不同影响,尤其是考虑到它们不同的时间动态。在这里,研究人员利用 2000 年至 2020 年核归一化植被指数(kernel normalized difference vegetation index)的时间自相关(Temporal Autocorrelation,TAC)得出的恢复力指标,量化了寒温带森林恢复力对森林覆盖增加和减少的敏感性。研究结果揭示了明显的不对称敏感性,对森林损失的敏感性更强(每 1% 森林覆盖损失,TAC 增加 -4.26 ± 0.14×10-3),比对森林增加的敏感性(每 1% 森林覆盖增加,TAC 减少 -1.65 ± 0.12×
来源:Nature Ecology & Evolution
时间:2025-01-23
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预暴露优势物种于干扰环境:提升微生物群落生态韧性的关键策略
理解影响群落对干扰恢复力(resilience)的因素,对于在不同尺度上减轻危害至关重要,这些危害包括药物对肠道微生物群(gut microbiota)的损害,以及人类活动对全球生物多样性的破坏。然而,目前缺乏大规模对照实验的数据。预计能增强恢复力的因素包括先前接触相同的干扰,以及从未受干扰的斑块进行扩散。在此,研究人员建立了一个体外系统,以测试干扰预暴露和以群落混合为代表的扩散的影响。研究人员对一个由 23 种细菌组成的模型群落进行了连续传代实验,在受到抗生素链霉素(streptomycin)不同程度干扰的三个集合群落(metacommunity)斑块之间,改变预暴露历史和扩散速率。正如预期
来源:Nature Ecology & Evolution
时间:2025-01-23
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综述:病原体与地球变化
引言人类活动引发了包括大流行病、气候变化和第六次物种大灭绝在内的多重危机。在人类历史的大部分时间里,大流行病较为罕见,但自 20 世纪以来,已发生了十次大流行病,且新发传染病负担不断上升,对人类、动物和生态系统健康造成了负面影响。传染病的出现、生物多样性丧失和人为全球变暖趋势相似,且存在许多共同的上游驱动因素,如农业扩张、栖息地丧失、野生动物贸易和气候变化等,这些变化相互关联,形成了 “多危机” 局面。本文将综合阐述生物多样性丧失与疾病出现之间的联系、共同的人为驱动因素,以及对未来流行病和大流行病风险的影响。生物多样性与传染病宿主生物多样性驱动病原体生物多样性:病原体和寄生虫在全球生物多样性中
来源:Nature Reviews Biodiversity
时间:2025-01-23
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综述:通过地方、区域和全球保护增强沿海湿地的恢复力
引言沿海湿地,像潮汐沼泽、红树林和潮滩,处在陆地和海洋之间人口密集的区域,为数百万人的生活提供支持。它不仅是众多幼鱼的育苗栖息地,还能向近海输送有机物,维持生物多样性。此外,沿海湿地能减弱风暴、净化污水、防止海岸线侵蚀,其固碳(蓝碳)能力比陆地森林和草原高出许多,是地球上最具价值的生态系统之一。不过,沿海湿地正遭受着越来越多且愈发强烈的人为影响。除了当地的开垦等威胁,还受到区域内相邻生态系统的影响,以及全球气候变化带来的海平面上升(SLR)等威胁。沿海湿地的丧失对渔业、濒危鸟类种群造成负面影响,增加碳排放,还加大了人类基础设施和生命面临的风暴、洪水风险。虽然针对沿海湿地的研究增多,但人们对其在
来源:Nature Reviews Biodiversity
时间:2025-01-23