2014年08月15日《科学》杂志精选

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封面故事：
勒死草植物的混杂RNA
Genomic-scale exchange of mRNA between a parasitic plant and its hosts
据一项新的研究报告，一种像一个饥饿的吸血蝙蝠那样钩在其它植物茎干上的寄生性植物会与这些植物交换大量的RNA。菟丝子类也被称作勒死草，它们会用被称作吸根的专用器官从其不同的植物宿主那里获取食物与水。吸根会穿透宿主组织并建立联系，这些联系能让该寄生植物不仅能从其宿主那里吸入水与营养物质，而且还能吸取像信使RNA(mRNA)那样的更大的分子。这些分子控制着像叶子形状及开花时间等重要的植物生长过程。来自某宿主植物的小RNAs甚至能将某菟丝子基因沉默，从而影响该植物的发育。Gunjune Kim及其同事在此应用一个叫做转录组学的过程来调查菟丝子与其两种宿主之间的RNA转移；这两种宿主是小型、开花的拟南芥植物及一种番茄。研究人员在这两类宿主上生长该寄生植物并接着分别收获寄生植物-宿主联合部分的组织。应用先进技术，他们发现有更多的拟南芥RNA被转移到菟丝子植物之中，而不是相反的情况。番茄-菟丝子联合部显示了总体上较低的RNA转移率，但同样地，番茄RNA要比反向的输送更多地进入到该寄生组织之中。在菟丝子与拟南芥之间较自由的交换提示，调节菟丝子吸根选择性的机制可能是宿主特异性的。尽管研究人员不确定为什么不同品种植物之间的RNA转移是以如此大规模进行的，他们推测，这一活动的某些方面可被用作一种在寄生植物“了解”其宿主植物的生理状态时的由寄生植物进行的资讯收集工作，或者也许这是由寄生植物所做的，旨在使宿主更容易受到侵袭。（DOI:10.1126/science.1253122）
在一个以千计数的机器人群中的集体行为
Programmable self-assembly in a thousand-robot swarm
应用一种算法与实体设计的巧妙结合，研究人员创制了一个超过1000只小型机器人的群体，它们能在没有任何人类帮助的情况下自己组织成复杂的二维形状。这种自我组装的机器人系统正常情况下限于数十个或数百个机器人。但Michael Rubeinstein及其同事能够给被称作Kilobots的1024个简单的机器人编程，使其能自组装成不同的形状，如星星或字母表中的字母。这些Kilobots被设计成能模仿像蜜蜂及蚂蚁等昆虫的行为，它们用振动马达来滑行跨越表面并用红外光来与其它的Kilobots沟通。然而，他们的简单设计限制其通讯至仅仅3个机器人的直径范围。Rubenstein等人以一种依靠3种集体行为——定位、边界跟踪及梯度形成——的算法作为开始，但在注意到他们的某些Kilobots在应对碰撞及其它发生故障的机器人时有困难后，他们添加了合作性监控特征。他们允许这些云集的机器人应用与其相邻者的互动来发现机器人无法直接观察到的故障并从中得到恢复。尽管这些以千计的机器人群确实偶尔会犯错误，但研究人员说，它们的自组装过程却从未停过。Rubenstein及其他研究人员提出，更先进的算法可最终导致机器人群能够从大规模损害中恢复，并以军蚁用其身体形成桥梁的方式相互附着。（DOI:10.1126/science.1254295）
研究提示人类对冰川的影响正在增加
Attribution of global glacier mass loss to anthropogenic and natural causes
据一项新的研究披露，在过去20年左右时间中，人类的影响已经成为冰川融化的最强驱动因素。Ben Marzeion 及其同事报告了这一发现；他们解释说，世界上的冰川自19世纪中叶——当时是长达500年的被称作小冰期的寒冷期结束之时——以来一直在融化，而它们的回退一直是因为自然过程与人类影响的结合造成的。从1851年至2010年，研究人员提出，只有25%（+/-35%）的冰川冰质的丧失是对人类活动做出的反应。但他们说，在1991至2010年期间，这一由人产生的对冰川融化的影响增加至69%（+/-24%）。Marzeion和他的同事用电脑模型来模拟南极以外全世界冰川的演化。研究人员首先用了知名的来自Randolph冰川编目及耦合模式比较计划第5期的数据集来重建1851年每条冰川的面积与体积。他们接着预测那些冰川是如何在两种不同的情况下回退的：一种情况只涉及诸如太阳的变异性及火山爆发等自然气候因素，而另一种则包括像土地使用变化及温室气体排放等人为因素。他们的发现表明，人类活动在20世纪已经在对海平面上升和季节性可用水量方面的影响大大超过了在19世纪时的影响。（DOI:10.1126/science.1254702）
为挽救行将毁坏的下水道，请换化学物质而不是下水管
Reducing sewer corrosion through integrated urban water management
据一项新的研究报告，改变水处理的做法可防止影响世界上许多下水道的对混凝土的腐蚀。全球下水道系统正以惊人的速度受到侵蚀，并让各国政府花费数十亿美元来进行替换。这一侵蚀的主要原因是因为在污水中存在有硫化物，它是在添加硫酸盐化合物后形成的。在饮用水中添加硫酸盐是为了净化饮用水，它也在用于生产饮用水的水源中及在污水废料中自然存在。在像下水道等氧气少的环境中，它会转变为硫化物（并最终转变成为腐蚀性的硫酸）。有些供水公用事业部门会在其形成后尝试除去硫化物，但其资费巨大且收效甚微。现在，新的研究提出了一种替代做法--通过减少添加的硫酸盐而在源头控制硫化物的产出。根据在澳大利亚各地所做的一项广泛的业界调查及取样活动，Ilje Pikaar等人指出，硫酸铝——它是在饮用水处理时作为一种凝固剂或净化剂加入的——是污水中硫化物的主要来源（它们比来自地下水或废物中的硫酸盐产生了更多的硫化物）。他们说，在澳大利亚下水道中有50%的硫酸盐浓度来自它。在他们的模拟中，在饮用水处理阶段用无硫酸盐化合物来取代硫酸铝大大减少了对下水道混凝土的腐蚀--在10小时后减少腐蚀达35%并在更长的时间内减少腐蚀达60%。这项研究凸显了以无硫酸盐凝结剂取代基于硫酸盐凝结剂的裨益。由Wolfgang Rauch撰写的一则《视角》凸显了这一下水道腐蚀问题为什么在很大程度上是各自为政的城市水管理做法的一个结果，这些做法将供水与饮水消毒——两个看来独立的系统，但它们实际上应该被一同考虑——分开。（DOI:10.1126/science.1251418）
挖掘阿富汗的平民伤亡数据以及其稀有的矿产
尽管各国部队正从阿富汗撤退，但该国的平民伤亡继续在增加，因为阿富汗反叛军--他们决心看到本国中央政府垮台--的攻击一直在持续。从历史上看，计算任何战争的伤亡数字一直是困难的。对阿富汗伤亡数字的准确计数已经取得了进步。2011年，在公布其第一次计数时，有3个组织同意向《科学》提供从2008-2010年间的平民伤亡数据。在此之后，这些相同的数据来源一直处于沉默状态。如今，特约新闻通讯员John Bohannon推出了与《科学》分享的2010-2013年该国的新伤亡数据。该数据显示，这一时期在阿富汗的“增兵”并没有像一些人所希望的减少了平民的伤亡数字；相反，在阿富汗土地上的战争实际上变得对平民更加危险，尤其是反叛军增加了他们对简易爆炸装置的使用。据Bohannon报告，2013年是“有记录的最致命的一年”，而2014年可能会成为“更糟的一年”。《科学》会在禁发期结束后将这些平民的伤亡数据公开发布；这些数据是由美国领导的国际安全援助部队（ISAF）收集的。
在这组报道的第二个报告中，国际新闻编辑Richard Stone就开发阿富汗未开采的地质财富都做了些什么进行了探索。近些年中，美国与阿富汗的科学家应用先进技术--包括在2006年开始的一个空中地球物理勘察活动--来确认在阿富汗各地存在着金、铜、锂石油及其他珍贵资源。据美国国防部稳定行动特别工作组（TFBSO）披露，这些资源的综合价值近1万亿美元。在更为最近的时候，来自美国地址调查局（USGS）的地质学家曾经数十次地进入战区收集矿物标本并对地层的年代进行了鉴定--这些数据将帮助说服矿业公司考虑在该地区开始进行运作。Stone写道，尽管阿富汗在转变成为一个以矿物为基础的经济会面临巨大的挑战，但政府领导知道，采矿可能是该国未来繁荣的关键。他们已经颁发了开发两处矿藏的合同；该国最近通过的第一个矿业法应该启动了有关的进展过程。
在一则相关的社论中，《科学》杂志主编Marcia McNutt详细阐述了阿富汗地址调查局是如何与USGS合作来解读由空中感测使命中所收集到的数据；Marcia McNutt曾在2012年夏担任USGS的负责人。她说，在阿富汗展望一个以矿业为基础的经济时，这个国家可从避免了伴随自然资源开发而来的社会动荡、环境恶化及其它负面后果的其它资源丰富国家那里获取提示。McNutt承认阿富汗领导人将需要在教育、科研机构和人力资源方面进行投资以完成向矿业经济的转型；但她说，做出这样的投资可帮助“在非再生性自然资源耗尽之后很久维持一个国家的经济”。

出处：http://www.bio360.net/news/show/11243.html

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