2014年11月14日《科学》杂志精选

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封面故事：全球暖化对美国闪电活动的影响
Projected increase in lightning strikes in the United States due to global warming
据一项新的研究报告，随着这个世界变得更热，地球平均气温每上升1摄氏度，雷击将会增加约12%。观察结果表明，气温较热时闪电会比较冷时更为频繁，但要知道随着全球气温持续增加，我们应该预计闪电会增加多少是困难的。先前的雷击对温度变化敏感性的估计所用的是间接的方法，这些方法对像降雨率等物理因素不甚敏感；这些估计值曾经预测全球平均气温每升高1摄氏度，雷击率会增加，其增加范围可以是位于5-100%之间的任何数字。David Romps和同事现在构建了一个新的代理系统来模拟整个美国大陆的雷击频率；美国大陆是一个雷击发生频繁的区域，而且对其有着详细的记录。关键的是，他们的新方法所根据的是物理特性--即可得到的使大气中空气上升的能量及沉降速度。研究人员将其代理系统用观察结果进行了验证，并接着将其应用于11个全球气候模型来预测未来雷击的增加。他们的结果提示，地球平均气温增加每1摄氏度，雷击数会（从目前每年2500万次左右）增加约12%。由于闪电是野火的主要促发因素，并会产生影响大气含量的氮氧化物，因此Romps等人研发的方法对野火的发生及大气化学都有重要的意义。它也可用来评估未来世界其它地区闪电发生率的变化。（DOI:10.1126/science.1259100）
对细菌的免疫反应治愈了感染轮状病毒的小鼠
Prevention and cure of rotavirus infection via TLR5/NLRC4–mediated production of IL-22 and IL-18
研究人员发现，一种被称作鞭毛素的细菌蛋白会在小鼠体内激活一种能同时防止及治愈轮状病毒感染的先天免疫反应；轮状病毒感染是每年在全世界引起腹泻并令约60万儿童丧生的疾患。据研究人员披露，这一特别的免疫反应——它仅能被某些细菌所触发——可能会对治疗其它病毒感染也有效。Benyue Zhang和同事就鞭毛素——它是鞭毛的主要成分，鞭毛是能让细菌四处移动并感测其环境的毛发样附器——对感染轮状病毒小鼠的作用进行了研究并发现，该蛋白可触发一种能防止病毒感染健康细胞并同时能消除已被感染细胞的免疫反应。通过探索参与该免疫反应的基因，Zhang和其他研究人员能够确定鞭毛素激活了一种先前未被认识到的在啮齿类动物细胞中的抗病毒途径--一个可导致被称为白细胞介素-18和白细胞介素-22的两种特定细胞因子产生的途径。他们说，白细胞介素-18可清除感染细胞中的病毒，而白细胞介素-22则可在一开始就防止病毒进入细胞。当研究人员用这两种细胞因子——而非鞭毛素——来治疗其感染轮状病毒的小鼠时，他们观察到了相同的治愈效果，而这种疗效甚至出现在小鼠的幼婴中，后者尤其容易受到该病毒的侵害。综上所述，这些结果提示，鞭毛素或白细胞介素-18与白细胞介素-22的组合可对一系列宿主提供广泛的抗病毒保护。研究人员如今正在计划在人体中的相关研究。（DOI: 10.1126/science.1256999）
为什么雄性哺乳动物会杀死本物种的幼婴
The evolution of infanticide by males in mammalian societies
雄性哺乳动物会在它们的社会体系展示出某些像雌性有可能在任何季节都可繁殖的特征时杀害本物种的幼婴。这提示雄性的杀婴行为是社会结构——即雄性在需要竞争繁殖的社会结构中——的一种结果（而非一种原因）。雄性杀婴行为是如此常见，它可能是在某些哺乳动物种群中幼婴死亡的主要驱动因素，然而科学家们对为什么这种现象发生在某些选定的社会性哺乳动物中而不存在于另外一些社会性哺乳动物中的原因仍不清楚。有些人提出，像每窝产仔数等生活史特性扮演着某种角色。另外一些人则说，影响雄性与雄性间竞争的交配体系是具有支配性的因素。为了确定有利于或会阻止雄性杀婴行为演化的各种因素，Dieter Lukas和Elise Huchard在此对整个有着各种交配行为和社会结构的260个哺乳动物物种进行了观察，它们包括119个展现杀婴行为及141个没有杀婴行为的物种。研究人员说，唯一可解释显著更为常见的雄性杀婴特性的生活史特征是雌性能在任何时候繁殖的可能性。在这样的体系中，有杀婴行为的雄性会通过杀死与自己无关幼婴而获得优势，因为这样做会加快该幼婴母亲返回其生殖状态，这样该雄性动物能与其交配并将雌兽的投入从无关后代再转向自己的后代。研究人员发现，在这类体系中的繁殖是由少数雄性垄断的，这些雄性中的每一个只会在某短时间内占支配地位。雌性动物唯一能成功对抗这些支配性、会杀婴雄性动物的抵御方法似乎是杂乱性交，即与多个雄性交配而使任何一个雄性难以了解某雌性的后代是否是该雄性的后代。可是，雌性不会制定任何其它的对策。这些发现提示，杀婴行为是哺乳动物社会体系中差异存在的一种结果而不是一种原因。（DOI:10.1126/science.1257226）
砍伐森林--会让世界变得更潮湿
The hydrological legacy of deforestation on global wetlands
据一项新的研究报道，将世界上湿地——如沼泽和湖泊——中的树木清除会让那些环境变得显著更湿。但研究人员说，这种现象在很大程度上未被人们所意识，因为大多数的有关人类对环境影响的研究不是设计成观察这种现象的。（养分载荷和流域侵蚀是最常报道的砍伐湿地森林所造成的影响。）Craig Woodward及其同事如今显示，砍伐世界湿地森林的主要作用是每年降雨量上扬15%。研究人员应用一个地球与大气间水交换的详细模型、一个对全世界24万5000个湿地的荟萃分析以及来自澳大利亚和新西兰的化石记录显示，砍伐森林一直在制造新的湿地，并增加了已经存在数千年之久的湿地的水含量。他们的结果表明，湿地保护及管理措施因为这一作用而需加以修订，而湿地森林再造--一个目前在世界许多地区计划实施的策略--可能会有意想不到的后果。据研究人员披露，有时，9-12%的世界湿地森林被砍伐，其中包括由1971年Ramsar条约列为重要湿地中的20-40%。他们说，在那些地方，水产出量已经增加多达460毫米。（DOI:10.1126/science.1260510）