2015年02月13日《科学》杂志精选

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封面故事：藏民来自哪里？
Who are the Tibetans?
微量矿物质可强化牙釉质
Amorphous intergranular phases control the properties of rodent tooth enamel
据Lyle Gordon和同事透露，在牙釉质颗粒间发现的如镁和铁等微量矿物质可极大地影响牙釉质的强度和耐酸性。尽管当涉及强固牙齿时首先会想到氟化物，但研究人员说，在考虑蛀牙治疗时其它矿物质也可能是有用的。牙釉质大部分是由组装成杆状的羟基磷灰石小晶体组成的。Gordon和同事用原子分辨率显微镜和其它技术在纳米尺度来检查小鼠、兔子及海狸的牙釉质以确定这些纳米晶体间的材料组成。在如小鼠的普通牙釉质中，这一材料是由镁无定形磷酸钙组成的，而在像海狸等牙齿的着色牙釉质中则含有氧化铁混合物。牙釉质会对机械应力做出不同反应，而酸对其的浸蚀则取决于牙釉质在纳米线颗粒间所含的微量矿物质类型。Yael Politi 和 James Weaver 在一则相关的《视角》文章中讨论了这些发现。
即时观看活跃的神经元
Labeling of active neural circuits in vivo with designed calcium integrators
研究人员开发出了一种对活生物体（包括斑马鱼、蝇类及小鼠等）脑中活跃神经元拍摄快照的方法。类似的方法一直无法及时地对特定时刻的大群活跃神经元进行标记。但这种新的传感器（一种被称作CaMPARI的荧光蛋白）恰能做到这一点。Benjamin Fosque和同事的方法建立在两种传统的方法之上：基因编码的钙指示剂（其只能在有限视野范围内标记活性神经元）以及即刻早期基因（它可扩大视野范围，但仅限在长时间尺度内能做到这一点）。当该蛋白被紫色光照射时，他们的新型蛋白传感器CaMPARI可在某神经元内钙浓度变化时从绿色转为红色（表明它被激活）。例如，通过对标记了CaMPARI的斑马鱼幼体使用这种光脉冲，研究人员能够在大容量的脑组织内拍摄神经元的“活动快照”。他们在斑马鱼幼体在热、冷时及在被放置于湍急水中时拍摄了这些快照，并比较了斑马鱼在每种情况下不同的神经元活动。他们说，该技术最终可帮助研究人员了解脑中涉及更复杂行为（如求偶和社会性互动等）的回路。
新的哺乳动物化石凸显了早期的多元化
Evolutionary development in basal mammaliaforms as revealed by a docodontan
两项来自侏罗世中期至晚期（在1.7亿年至1.45亿年前）的化石发现显示，哺乳动物即使在其如此早的演化阶段就已经适应了范围广泛的各种环境生境。这两种来自一组已灭绝的被称作柱齿兽的早期哺乳动物凸显了专门化的特征，而这些特征比研究人员之前确认的时间要早数百万年。Zhe-Xi Luo和同事对Docofossor brachydactylus进行了描述，这是一种在许多方面与如今的金毛鼹鼠相似但体型要小得多的穴居动物。Docofossor有着缩短的指趾、可向四周伸展的肢体以及一个腰肋的移位，这些都能在现存的刨挖哺乳动物中被发现。有几个这样的特征被追溯到特定的基因和发育通路，所以这些特征在新化石中的存在表明这些通路在现代哺乳动物兴起之前很久就已是活跃的了。由Qing-Jin Meng和同事描述的新的柱齿兽物种Agilodocodon scansorius似乎已经适应了树上生活，其有着独特形状的刮齿表明，它会像绒猴和其它小型灵长动物那样吃树胶和树汁。研究人员说，这些专门化营养生境的早期出现表明，早期的哺乳动物快速地对范围广泛的可能的栖息地做出了适应性改变。
海洋中的塑胶——来源与解决方法
Plastic waste inputs from land into the ocean
每年会有500万吨至1300万吨的塑胶垃圾最终以进入地球的海洋作为结局，对此，研究人员警告说，除非国际社会能改善废物管理措施，否则这个数量会在未来10年中增加10倍。Jenna Jambeck和同事将来自192个不同沿海国家的固态废物数据与诸如人口密度和经济状况等因素结合而得出了他们的结论。他们估算了在2010年从陆地移向海洋的塑胶量，并确认了这一向海洋移动的塑胶废物的主要来源，列出了在那一年向海洋排放了最多的塑胶废物的20个国家的名单，其中包括中国和美国。尽管许多研究强调了地球的海洋中多年来塑胶碎片的存在及位置，但每年进入海洋的塑胶量仍不为人所知。Jambeck和其他研究人员用其新的模型提出，他们所研究的沿海国家在2010年产生了大约2.75亿吨的塑胶废物，有480万吨至1270吨的塑胶废物最终进入了地球的海洋。据研究人员透露，一个国家人口的多寡，连同其废物管理系统的品质，大体上决定了其所产生的可能会到达海洋的废物量。他们说，为了防止全球海洋中的塑胶碎片量在2025年时增加整整一个数量级，全世界各个国家需要减少废物的产生并采取更好的管理策略（如扩大废物回收系统等）。