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实验绘制细菌适应度景观图谱揭示生态进化指纹:营养谱系塑造微生物动态的新视角
微生物在自然环境中的动态规律一直是生态学研究的重大挑战。虽然野外调查能反映真实生态场景,但其复杂性往往难以解析机制性规律。实验生态学通过受控的"瓶装实验"(bottle experiment)为理解自然系统提供了新途径,其中微生物系统因其惊人的多样性和适应性成为理想模型。然而,现有研究多局限于大肠杆菌等模式生物,或在有限环境中测试高遗传变异性,或在广泛化学梯度中考察有限遗传变异性,这种局限性制约了微生物适应度景观(fitness landscape)研究的普适性。更关键的是,实验室培养获得的微生物生长特征能否真实反映自然生态动态,仍是悬而未决的核心问题。针对这些挑战,张舒阳和应蓓雯研究人员在《
来源:Scientific Reports
时间:2025-09-24
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室内农业的能源困境:全球能源需求的新兴驱动因素及其可持续性挑战
随着全球人口增长和气候变化加剧,传统农业面临土地资源稀缺、极端天气频发等挑战。受控环境农业(Controlled Environment Agriculture, CEA)——包括机械化温室和无窗植物工厂——被广泛推崇为可持续农业的解决方案。然而,这种看似先进的种植方式是否真正环保?最新研究发现,CEA正成为全球能源需求的隐形驱动力量。在《npj Sustainable Agriculture》发表的一项突破性研究中,研究人员通过荟萃分析揭示:CEA虽然仅提供美国不到1%的粮食作物,但其能耗已超过所有露地栽培的总和,若扩张十倍可能达到全国能源用量的7%。这项研究分析了覆盖40个国家及南极洲的1
来源:npj Sustainable Agriculture
时间:2025-09-24
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基于自然解决方案的概念框架:系统性综述与共现分析
随着气候变化加剧、生态退化、经济衰退和灾害频发等全球性挑战日益严峻,自然解决方案(Nature-based Solutions, NbS)作为一种利用自然过程和生态系统应对复杂社会问题的可持续途径,近年来受到国际社会的高度关注。从恢复红树林实现海岸带保护,到绿色建筑促进能源效率,NbS不仅能够应对环境挑战,还能带来显著的社会经济效益。尽管国际自然保护联盟(IUCN)和欧盟委员会等机构已建立NbS实施框架,联合国环境大会(UNEA)第5/5号决议也明确了NbS的国际定义,但现有研究仍缺乏对NbS各类别间协同关系的系统性梳理,特别是在经济维度存在明显的研究空白。为填补这一空白,来自国立台湾大学的气
来源:Nature Conservation
时间:2025-09-24
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综述:福祉经济及其对人口健康的影响
福祉经济:重塑经济体系以应对多重危机并促进人口健康引言当前全球正面临多重危机(polycrisis),包括生态退化、社会不平等、经济不稳定和健康威胁等交织性挑战。这些危机的根源被归结于以经济增长(GDP导向)为核心的传统经济模式。福祉经济(Wellbeing Economy)作为一种新兴经济范式,提出将经济系统重新设计为服务于人类和地球的需求,而非盲目追求增长。其核心目标是实现尊严、自然和谐、社会连接、公平与参与五大价值,通过目标重置、预防优先、预分配和民主化四大领域变革推动系统性转型。为何需要福祉经济:多重危机的背景气候变化的加速、生物多样性丧失、冲突频发及日益加剧的社会不平等,均与传统经济
来源:The Lancet Public Health
时间:2025-09-24
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濒危沟腹魟(Dasyatis hypostigma)食用健康风险评估:巴西东南部重金属污染与公共卫生警示
研究亮点沟腹魟采样与处理通过获ICMBio授权的艺术渔业偶然捕捞,从里约热内卢三个渔区(雷克莱乌、巴拉蒂茹卡、科帕卡巴纳)采集28尾沟腹魟样本,包括12雌16雄。肌肉样本经冷冻干燥后采用ICP-MS分析16种元素(铝、砷、镉等),汞和甲基汞通过CV-AFS测定,质量控制采用CRM(DORM-4)和标准添加法。沟腹魟形态数据形态计量数据如表2所示。虽然巴拉蒂茹卡的成年雄鱼(1.145-2.780 kg)和科帕卡巴纳的成年雌鱼(3.125-5.220 kg)体型最大,但性别、年龄和采样点间未发现显著差异。雌性体型通常更大以优化繁殖能力,而雄性较早性成熟可能解释其较小体型。结论本研究首次评估沟腹魟金
来源:Journal of Trace Elements in Medicine and Biology
时间:2025-09-24
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智利洪堡海流系统工业化海湾中近危物种秘鲁鸬鹚体内重金属与微量元素积累特征及生态毒理学意义
在世界海洋生态系统中,智利北部的梅希约内斯湾正面临着工业化发展带来的严峻挑战。这个位于洪堡海流系统(Humboldt Current System)核心地带的海湾,虽然拥有得天独厚的海洋生产力,却也因此成为了重金属污染的重灾区。沿岸的铜矿开采和其他采掘工业不断向海洋环境排放着包括铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)和铅(Pb)在内的多种重金属,这些污染物在沉积物和海洋生物体中不断积累,最终通过食物链向上传递,威胁着整个生态系统的健康。在这个背景下,秘鲁鸬鹚(Leucocarbo bougainvilliorum)的命运引起了科学家的高度关注。这种 endemic(特有种)于洪堡海流系统的海鸟,曾
来源:Journal of Trace Elements in Medicine and Biology
时间:2025-09-24
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基于蛋白质序列与深度学习预测微生物碳氮源代谢偏好及其精准培养应用
HighlightMaterials and methods本研究整体工作流程分为三大阶段(图1)。首先,通过系统性物种筛选、培养基检索及蛋白质序列获取完成数据库构建,随后进行注释与过滤以保证数据质量。利用位置特异性评分矩阵(PSSM)和伪位置特异性评分矩阵(PsePSSM)对序列特征进行编码,并采用主成分分析(PCA)实现统一降维。其次,模型构建阶段将数据集划分为训练集与测试集,并运用多种机器学习算法(如随机森林、支持向量机、XGBoost和LightGBM)训练碳源、氮源和C/N比的分类模型。最后,通过SHAP框架解析模型预测结果,识别关键特征及其相互作用。Analysis of medi
来源:Journal of Microbiological Methods
时间:2025-09-24
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中国近海棕囊藻遗传多样性揭示环境适应性分化机制及其生态意义
Highlight微藻培养与野外样品及环境因子采集本研究对32株微藻(含4株源自中美沿海的褐潮藻及28株非目标藻类)进行实验室培养(表S1)。藻类在18±1°C、光强100 μE/m2·s、光暗周期14h:10h条件下培养。取20mL藻液经0.40μm HTTP膜(Millipore, USA)在40kPa真空度下过滤,后续进行DNA提取。褐潮藻叶绿体与线粒体DNA的基因组变异不同褐潮藻株系的cpDNA长度介于89559-89602bp,仅存在12个分散分布的SNP变异。核苷酸多样性Pi最大值仅为0.00333,表明其叶绿体遗传高度保守(图2)。而mtDNA长度范围40283-42621bp,
来源:Harmful Algae
时间:2025-09-24
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城市公共开放空间对社交连结的保护效应:一项基于加拿大三城市的自然实验队列研究
在全球城市化进程加速的背景下,社会隔离和孤独感已成为威胁公共健康的严峻挑战。世界卫生组织(WHO)在2023年专门成立了社会连结委员会,将这一问题提升为全球健康优先事项。尽管城市规划领域长期理论认为公共开放空间(Public Open Space, POS)能促进社会互动和社区凝聚力,但关于建成环境对社交连结影响的因果证据仍然匮乏。COVID-19大流行的出现为研究人员提供了一个独特的自然实验机会,由于社交限制措施的实施,公共开放空间成为少数允许安全社交的场所,这为研究其保护效应创造了理想条件。发表在《Haematologica》的这项研究利用了加拿大城市健康干预研究团队(INTERACT)的
来源:Haematologica
时间:2025-09-24
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微生物无国界:全球联动应对气候危机的科学行动
随着全球气候危机日益加剧,寻找创新性的解决方案已成为科学界的当务之急。尽管微生物是地球上最古老且数量最庞大的生命形式,在调节生物地球化学循环中发挥着至关重要的作用,但它们在气候模型和政策框架中的代表性却严重不足。微生物对温度升高和降水模式改变等环境驱动因素高度敏感,这些变化会对作物健康、牲畜生产和人类健康产生深远影响。同时,气候变化也可能破坏微生物协助调控的生物地球化学循环,从而改变影响地球系统过程的反馈机制。然而,微生物也提供了强大而独特的气候变化缓解机遇——无论是在自然环境中还是工业背景下,微生物生命都能被用来减少排放、恢复生态系统和增强恢复力。为了充分发挥这一潜力,需要跨社会、利益相关者
来源:Sustainable Microbiology
时间:2025-09-24
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基于UHPLC-MS/MS代谢组学技术揭示野生与养殖鳙鱼生物标志物差异及溯源鉴别策略
亮点采用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)代谢组学技术,首次建立长江流域野生与养殖鳙鱼的精准鉴别体系,为打击非法捕捞和水产品溯源提供创新解决方案。多元统计分析及模型验证UHPLC-MS/MS凭借其卓越的灵敏度和特异性,已成为代谢组学研究不可或缺的分析平台。本研究重点考察了该技术在区分野生与养殖鳙鱼方面的应用潜力。如图2A所示,PCA得分图表明野生和养殖鳙鱼可根据代谢特征大致分为两个明显群体。OPLS-DA模型进一步强化了这种区分,展现出优异的分类准确性(图2B),其可靠性通过置换检验得到验证(图2C)。模型参数(R2X=0.312, R2Y=0.995, Q2=0.918)表明
来源:Food Chemistry
时间:2025-09-24
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豆科作物整合水稻轮作系统缓冲表土功能潜力抵御微生物多样性丧失
Highlight我们的研究强调了不同种植制度对土壤功能潜力响应微生物多样性丧失的差异性影响。在稻-麦和稻-休耕系统中,表土层微生物多样性的丧失导致与碳降解(C degradation)、碳固定(C fixation)、氮矿化(N mineralization)、硝化(nitrification)和反硝化(denitrification)相关的基因丰度降低。相比之下,稻-紫云英系统中这些功能基因的丰度在微生物多样性丧失后保持不变,凸显了豆科作物在维持土壤功能潜力方面的作用。此外,虽然底土层中与硝化作用相关的基因丰度也因微生物多样性丧失而减少,但与碳降解和反硝化相关的基因丰度在所有种植制度中普遍
来源:European Journal of Soil Biology
时间:2025-09-24
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土壤微量元素综合环境风险预测新方法及其污染源解析研究
中文标题:基于机器学习与受体模型的土壤微量元素综合环境风险预测及源解析研究
随着工业化和城市化的快速发展,土壤中微量元素(Trace Elements, TEs)污染已成为威胁生态系统安全和公众健康的重大环境问题。铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)和铅(Pb)等重金属通过食物链生物累积和生物放大,可导致土壤肥力下降、水质恶化、食品安全风险,甚至引发人类出生缺陷、神经系统损伤和多种癌症。尽管以往研究多聚焦于单一类型的污染评估或风险评价,但全面量化土壤TEs的综合环境风险仍面临挑战。当前风险评估往往孤立处理生态风险或健康风险,未能充分捕捉其交互复杂性,可能导致风险低估或高估。此外,明确污染来源及其特定风险贡献,是实现针对性风险管控的关键前提。为应对这些挑战,北
来源:Environmental Chemistry and Ecotoxicology
时间:2025-09-24
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综述:动态微管作为动物细胞中的传感器
微管动态性作为细胞行为调控核心近年研究发现,微管的动态不稳定性与细胞迁移过程存在精密耦合。当微管处于生长相(Growth Phase)时,其末端会向细胞边界发送促进局部肌动蛋白(Actin)聚合的信号;而在收缩相(Shrink Phase)时则触发局部肌动球蛋白(Actomyosin)网络的收缩。这种双向信号传递机制构成了细胞极性建立和方向性迁移的动力学基础。力学-化学耦合的细胞模型构建研究者开发了整合微管动态性、力学相互作用与化学信号传导的全细胞计算模型。该模型重点关注微管末端与细胞边界间的机械作用(如分子马达和交联蛋白介导的力传导)以及化学信号通路(如微管介导的Rho GTP酶激活)。模拟
来源:Biophysical Journal
时间:2025-09-24
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6-PPD的分子转运与毒性机制:与人血清白蛋白(HSA)及α-葡萄糖苷酶(AG)的相互作用研究
Highlight本研究通过多学科方法揭示了6-PPD与生物大分子的相互作用机制。荧光寿命测定证实静态淬灭主导结合过程(Fig. 2A-B)。温度依赖性荧光实验表明HSA-6-PPD体系通过静态机制淬灭(Fig. 1C-D),而AG-6-PPD在低浓度时表现为动态淬灭,高浓度转为静态淬灭(Fig. 1E-F)。结合常数显示6-PPD与HSA的亲和力显著高于AG(Table 1)。热力学参数(ΔH0)证实疏水作用力是主要驱动力量(Table 2)。分子对接与分子动力学模拟分子对接显示6-PPD结合于HSA的IIA亚结构域(Fig. 3A),与TYR161/ILE142形成稳定相互作用(Fig.
来源:Biophysical Chemistry
时间:2025-09-24
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基于多重交联网络的高保水导电水凝胶(PBSS)在超灵敏传感平台中的创新应用与性能研究
HighlightMaterials and characterization材料与表征相关详情见补充材料。Pretreatment of bacterial cellulose参考方法制备细菌纤维素(BC)分散液:将BC浸泡于1.0 M NaOH溶液(80℃)4小时去除杂质,经去离子水洗至中性后切碎分散。Characterization of PBSS hydrogel water-retention properties为优化PBSS水凝胶保水性,研究了甘油/水比例与SBMA含量的影响。当甘油:水=1.4:1时保水性最佳(图1A),继续增加SBMA未显著提升性能。Conclusion通过构
来源:Bioelectrochemistry
时间:2025-09-24
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基于树莓派的经济型操作式播放系统在鸣禽听觉偏好研究中的应用与验证
在动物行为学研究领域,鸣禽的听觉偏好一直是揭示认知过程与学习机制的重要窗口。从20世纪50年代起,科学家们就通过操作式条件反射实验研究鸟类对鸣声的选择性响应,这些偏好不仅关系到物种识别、配偶选择等生存关键行为,更是理解听觉认知神经机制的模型系统。然而传统研究面临着一个现实困境:商业化的操作式播放设备价格昂贵,且系统封闭难以定制,这大大限制了研究机构的设备可及性和实验设计的灵活性。正是在这样的背景下,阿尔伯塔大学心理学系的研究团队开展了一项创新性研究。他们利用开源硬件Raspberry Pi Zero 2 W构建了一套总成本仅180-200加元的操作式音频播放系统,并通过黑顶山雀的听觉偏好实验验
来源:Behavioural Processes
时间:2025-09-24
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利用CRISPR/Cas9技术敲除vasa基因培育不育型转基因荧光海水青鳉以规避生态风险
随着绿色荧光蛋白(GFP)技术的突破,转基因荧光观赏鱼已成为水族市场的新宠。自2003年美国FDA批准首例转基因荧光斑马鱼上市以来,这类通过基因工程手段携带荧光蛋白的观赏鱼类因其独特的观赏性受到广泛关注。然而,其潜在生态风险始终是悬而未解的达摩克利斯之剑——一旦逃逸至自然水域,可能通过竞争资源或与野生种群杂交破坏本地生态系统平衡。尽管国际鱼类入侵性筛查工具(FISK)评估显示转基因荧光鱼入侵风险较低,但巴西和美国均已发现逃逸的转基因斑马鱼建立野外种群的现象,这为全球生态安全敲响了警钟。传统不育化技术如种间杂交或三倍体诱导存在缺陷,部分个体仍可能产生功能性配子。近年来,CRISPR/Cas9基因
来源:Aquaculture and Fisheries
时间:2025-09-24
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急性温度胁迫对瘤背石磺行为、呼吸代谢、组织结构及氧化应激的影响研究
随着全球气候变化的加剧,极端天气事件如热浪与寒潮频发,导致海洋环境温度剧烈波动,对海洋生物特别是变温动物(poikilotherms)的生存与繁衍构成严重威胁。温度作为关键环境因子,直接影响海洋生物的生长、发育、分布及代谢过程。热带海参瘤背石磺(Stichopus monotuberculatus)是中国南海地区具有重要经济价值的海洋物种,但由于过度捕捞和栖息地破坏,其野生资源量显著下降。人工养殖成为保障资源与市场需求的重要途径,然而养殖池塘多位于潮间带,水温日变化可达4 ℃以上,极端温度事件极易引发海参的应激反应,甚至导致死亡。目前,关于温带海参(如刺参Apostichopus japoni
来源:Aquaculture and Fisheries
时间:2025-09-24
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热带河口食物网中多环芳烃(PAHs)生物累积模式与物种特异性毒理响应研究
ABSTRACT本研究旨在调查尼日利亚Cross River河口三个不同人为污染程度站点(Adiabo对照点、Obutong和Nsidung)热带河口食物网中多环芳烃(PAHs)的氧化应激、生物转化和生物累积特征。研究对象包括鱼类(Chrysicthys nigrodigitatus)、招潮蟹(Uca tangeri)、蓝蟹(Calinectis amnicola)、虾(Macrobrachium vollenhovenii)、海螺(Tympanotonus fuscatus)及沉积物样本。通过测定肝脏氧化应激和生物转化酶活性——谷胱甘肽 peroxidase(Gpx)、谷胱甘肽 reduct
来源:Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A
时间:2025-09-24