2014年06月27日《科学》杂志精选

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封面故事：页岩气革命
The gas surge
随着页岩气在全球的兴起，其开发过程中所采用的水力压裂法也得到了迅速推广。然而,这一技术从应用之初即因污染问题饱受诟病。（DOI: 10.1126/science.344.6191.1464）

在对抗性气味中寻找花朵会变得更难
Flower discrimination by pollinators in a dynamic chemical environment
昆虫会循着花的气味来寻找它们下一个采蜜的地方，但一项新的研究报告，对抗性气味，其中包括人造的气味会通过改变这些昆虫脑中的对靶气味的气味感知而让这一作业变得较为困难。在此之前，科学家们一直对昆虫是如何在空气中的各种自然及人造气味中辨别出某些花的气味所知不多。Jeffrey Riffell等人在此对烟草天蛾的飞蛾进行了行为学及神经生物学测试。这些飞蛾所采食的是怀特曼陀罗花的花蜜，而这些花常常相隔几百码。这些花常常生长在杂酚油灌木中，后者会发出闻上去像是曼陀罗发出的气味，从而挑战那些寻找曼陀罗花蜜的昆虫的嗅觉情状导航。为了确定曼陀罗花气味化合物的不断变化的频率是如何影响该飞蛾找到这种植物的能力，研究人员将飞蛾放入风洞内并测试它们在1-20赫兹（Hz）的频率范围内对曼陀罗混合物的反应。飞蛾会对在1-2Hz之间的花的气味脉动做出最强的反应。在更高的频率时，它们会毫无反应。研究人员还测试了飞蛾对在不同气味背景——其中包括那些组成杂酚油灌木气味及来自人造污染物气味的气味背景——中的花混合物的反应。他们发现，改变背景气味可阻止飞蛾对曼陀罗的探究。他们说，这是因为不同的气味背景会影响脑中处理气味的神经元。Riffell等人的工作揭示，靶气味频率及气味背景内容都会支配某个昆虫探究某靶气味的能力。自然气味背景的改变——可能通过人造气味而改变——会让传粉昆虫更难找到标靶花朵。一篇《观点栏目》文章提出了更多的见解。（DOI:10.1126/science.1251041）

动物构建礁石的一个更古老的起源
Ediacaran metazoan reefs from the Nama Group, Namibia
在纳米比亚发现了一个大约有5.48亿年之久的珊瑚礁，它们是由已知的世界上最早的骨骼动物构成的，这提示，这些水生生物在寒武纪大爆发之前就已经在构建珊瑚礁了。在此之前，记录在案的由这种后生动物组成的最老的珊瑚礁可追溯到大约5.3亿年前，而研究人员一直认为某些防御性策略，如形成骨骼或构建珊瑚礁的出现主要是为了因应大约5.4亿万年前大多数主要动物门相对快速出现的情况。但Amelia Penny及其同事在纳米比亚发现了这一更古老的珊瑚礁；他们说，它是由附着并粘结在一起的克劳德物种组成的。他们说，在某后生动物中的这种行为代表了一个重要的生态创新，个体生物通过这种共同协作能更好地进食并维持较好的被保护状态。研究人员的这些发现意味着后生动物在寒武纪大爆发之前几百万年就已经在构建珊瑚礁了——而且导致动物产生如骨骼及珊瑚礁等坚硬部分的进化压力在物种大爆发事件之前的数百万年时就已经存在了。（DOI:10.1126/science.1253393）

为什么在相互无关的鱼中会出现相同的电器官
Genomic basis for the convergent evolution of electric organs
据一项新的研究报告，鱼用于导航及通讯的电器官——它们让科学家们感到困惑，因为它们一再地出现于相互没有关系的鱼类中——在其宿主体内进行演化，因为特定的发育通路在每种鱼中发生了改变。Jason Gallant及其同事组装了电鳗的基因组。为了帮助理解在电器官或EOs中表达的基因的演化，研究人员对来自3种独立演化出这些电击器官的鱼谱系的EO组织中的RNA产物进行了测序。它们中包括了电鲇——它与其它谱系一样，在某一独特的路径上演化了数百万年之久。研究人员发现，尽管它们有着不同的进化轨迹，但是这些谱系共有相似的基因表达模式。在每一谱系中，与肌肉中导引电流有关的基因表达有所增加，而与将电刺激转化为肌肉收缩——这种活动在电器官中并不那么需要——的基因表达则有所减少。Gallant及其同事的工作提示，某种共同的基因调节网络被自然选择反复地作为标靶，从而塑造了需要有电器官才能生存的生物中的电器官的发育。它可帮助解释导致趋同进化的遗传机制。（DOI:10.1126/science.1254432）

破坏海洋循环延长了地球的冰川周期
Thermohaline circulation crisis andimpacts during the mid-Pleistocene transition
一项新的研究提示，对热盐环流（THC）——这是海洋大规模循环模式的一个特别特征——的一个重大干扰启动了在中更新世过渡中的一个变化，该过渡将地球的冰期-间冰期周期从大约每周期4万1000年增加至每周期10万年。这一发现可帮助解释地球为什么会在中更新世过渡中在其轨道没有明显改变或倾斜时经历了如此剧烈的变化。Leopoldo Pena 和 Steven Goldstein 对南大西洋深海岩芯中的钕同位素进行了检测并发现了在THC中的一个从大约95万年前持续至86万年前的中断。具体而言，他们说，THC在大约90万年前变得非常弱。据这些研究人员披露，在中更新世过渡之后，THC在冰期旋回中仍然不甚活跃。（THC在间冰期中总是弱的。）鉴于他们的发现，Pena 和 Goldstein 提出，一个较弱的THC会导致大气中较少的二氧化碳及在较高纬度更多的冰盖生长，而这转而会为10万年的冰期-间冰期周期创造了条件。（DOI:10.1126/science.1249770）