2015年01月16日《科学》杂志精选

yhs210

封面故事：斑头雁用“过山车”策略飞越喜马拉雅山
The roller coaster flight strategy of bar-headed geese conserves energy during Himalayan migrations
通过远程监控喜马拉雅山脉区域内的斑头雁，Charles Bishop和同事显示，这些斑头雁会挨着地面飞行，就像乘过山车经过上升和下降的轨道一样飞过山峰与低谷。这种令人意想不到的飞行模式可帮助斑头雁比它们持续在8000多米的极端海拔飞行时（过去，观察者预计它们可能会如此飞行）保存更多能量。在研究人员的这一巧妙的试验中，他们在7只迁徙飞行的斑头雁中植入了能监控其心率、腹部温度和压力（用于确定海拔高度）及身体运动的装置以获取其翅振频率。当斑头雁努力通过空气较稀薄的较高海拔地区时，其翅振频率会增加。Bishop和同事发现，斑头雁的心率及估计的代谢力会随翅振频率增加而呈指数性增加，表明它会让斑头雁在维持高海拔水平飞行时消耗过多能量。相反，斑头雁在近地低空飞行，并以失去及重获飞行高度（在某些情况下会得到山脉产生的向上气流的帮助）飞行时会更有效率。
肿胀组织突破了显微镜的局限
Expansion Microscopy
光学显微镜在放大细胞或组织内的微小细节的有效程度上存在着局限性。那么，为什么不将生物材料本身放大到一个较大的尺度呢？这就是Fei Chen和同事提出的解决方法，他们设计了一种用一种可膨胀的聚合物来扩大细胞和脑组织的方法。他们报告了一种在某生物样本中合成这种聚合物凝胶网络并接着用化学方法触发凝胶膨胀的方法。用荧光标记来帮助查明样本内的界标，研究人员的“膨胀显微术”方法可通过使用光学显微镜在培养的实验室细胞和小鼠脑组织中取得多达70纳米的分辨率。这种技术让Chen和同事能在小鼠的海马中看到纳米尺度的特征，这对理解神经结构和功能具有重要的意义。
有关能力的看法或影响女性的学术参与
Expectations of brilliance underlie gender distributions across academic disciplines
美国的一个全国性调查结果表明，女性在学术界的参与情况可能反映了人们有关在不同学科中需要具备什么才能出类拔萃的总体看法。具体而言，研究人员提出，女性在那些被视作需要先天或天然才能的领域中参与较少，而女性往往倾向于进入那些被认为心理共鸣或刻苦才是成功关键的领域。尽管远非定论，但这些发现对有关为什么女性在许多STEM（即科学、技术、工程与数学）领域中代表不足的长期争论提出了许多新问题。Sarah-Jane Leslie和同事调查了全美多个公立和私立大学的30个不同STEM、社会科学及人文学科中的教师、博士后研究人员及研究生（共1820人）。他们要求参与者对有关他们所在具体领域的陈述有多大的认同进行评价，这些陈述例如：“要成为我的领域的顶尖学者需要一种无法教会的特别资质。”调查的结果揭示，人们认为某些领域需要有如“才华横溢”和“天才”等特性，而其它领域则可通过努力和锲而不舍来掌握。值得注意的是，研究人员观察到，被调查的参与者认为需要天然及与生俱来才能的学术部门人员中的女性也有着较低的百分比。鉴于这些发现，Leslie和其他研究人员提出，提示女性不具备这些天生才能的定式思维可能部分造成了在各学科中的性别分布特征。他们说，研究人员提出的这种新的领域特异性能力的信念假说还可扩展至非洲裔美国人，后者面临类似的刻板观念。由Andrew Penner撰写的一篇《视角》文章更详细地解释了这项研究，并鼓励人们对性别平等问题做更广泛的观察。
与新生代气候记录同步的新植被记录
Linked canopy, climate, and faunal change in the Cenozoic of Patagonia
研究人员研发出了一种重建植被结构（或开放森林郁闭度）的方法，他们用它来估计巴塔哥尼亚在中新生代（4900万年至1100万年前）时期的植被可能是什么样子的。究人员说，他们的结果可帮助将地球的那个特别的时间和地点的林冠、气候甚至动物特征的变化联系起来——且它们或还能被用来对不同时期及世界其它地方的植被结构做类似的了解。Regan Dunn和同事用来自得到保存植物组织的阳光依赖性铺列细胞的形状来研发一种可估计一种叫做叶面积指数（LAI）的方法。有了这一数值，研究人员能显示巴塔哥尼亚的植被结果的可能变化，它被描述为开放的茂密森林，随着灌丛带栖息地波动，并接着经历了再次绿化期。他们用这一LAI记录来测试植物对新生代气候反应的预测，他们也将该记录与南美远古食草动物牙齿的演化改变进行关联。据研究人员披露，LAI的记录或能提供一种用于研究陆地生态系统对历史性气候变化做出反应的敏感工具。