4.22

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。

1. 海洋冷“致死事件”的强度和频率增加

2. 抗体或减慢部分帕金森病患者的运动症状进展

3. 追踪软体海洋物种

4. 昆虫翅膀铰链的肌肉控制

5. 气候变化的相应经济损失

6. 印度发现新的远古巨蛇

气候变化 | 海洋冷“致死事件”的强度和频率增加

Climate change-driven cooling can kill marine megafauna at their distributional limits

Nature Climate Change

《自然-气候变化》发表的一项研究显示，会导致不同海洋生物大规模死亡的极端冷上升流事件的频率和强度都在增加。这或使迁徙物种更易受到这类气候事件不利影响的伤害，比如公牛真鲨（Carcharhinus leucas）。

热浪对海洋物种的影响已得到大量研究，但对极端低温事件影响的研究却严重不足。气候变化导致的洋流和压强系统的改变被发现与上升流加强有关——上升流是指深部冷水被推到海面的过程。不过，我们一直不清楚这类事件会如何影响海洋物种的分布、移动和生存。

澳大利亚詹姆斯·库克大学的Nicolas Lubitz和同事分析了2021年南非海岸单次事件中来自81个不同物种的逾 260种海洋生物的死亡。此外，他们还利用41年的海表温度数据和33年的风记录研究了过去30年印度洋阿古拉斯海流和东澳大利亚洋流近岸的冷“致死事件”的发生频率和强度。作者随后以公牛真鲨为案例将这些事件与物种迁徙和生存联系起来。

作者将2021年的海洋死亡事件与一次较强的冷上升流联系起来，提醒我们这类事件会影响很多热生态位的大量物种。进一步分析发现，1981至2022年，这类事件在这些区域的发生频率和强度都在上升。被标记的公牛真鲨只在暖季才会出现在更冷的、向极分布的极限地带，这与它们避开19°C 以下温度的行为是一致的。不过，这些鲨也会通过行为策略来最小化温度骤降的风险，如通过上升流区域游到海面附近，以及增加在海湾或海口的栖息。作者认为，上升流事件风险增加或导致“诱导转向”（bait and switch）现象，即物种的范围随海洋变暖而扩大，但它们同时会暴露在这些新区域突发的极端冷事件中。

作者认为，公牛真鲨这类迁徙物种或正接近它们的长期热极限，对日益频繁的极端气候事件导致的温度快速变化尤其敏感。

2021年3月上升流事件中死亡的海洋分类群。来源：Lubitz, et al.

医学研究 | 抗体或减慢部分帕金森病患者的运动症状进展

Prasinezumab slows motor progression in rapidly progressing early-stage Parkinson’s disease

Nature Medicine

《自然-医学》发表的对一项大规模II期临床试验数据的探索性分析显示，单克隆抗体prasinezumab能减少进展较快的帕金森病患者的运动退化迹象。

帕金森病目前没有疾病修饰疗法，这种神经退行性疾病的特点为运动和非运动症状都会随时间推移而恶化。大脑内α-突触核蛋白的聚集是帕金森病的一个特征，已有多项临床前研究发现这种病理症状是推动疾病进展的一个关键因素。prasinezumab是首个被设计用来与聚集的α-突触核蛋白结合并使其降解的实验性治疗单克隆抗体。该抗体近来在PASADENA II期临床试验的316名帕金森病早期患者中进行了测试，但没有发现对该群体的疾病进展有实质性影响。不过，试验受试者的疾病进展具有高度变异性。

瑞士罗氏研究中心巴塞尔（Roche Innovation Center Basel）的Gennaro Pagano和同事分析了prasinezumab对PASADENA II期临床试验中运动症状进展较快的4个预先指定的亚组的潜在效果。对这些进展较快亚组的定义包括基线时使用单胺氧化酶B（MAO-B）抑制剂、患者疾病在Hoehn-Yahr分级量表上的分期、有快速眼动睡眠行为障碍，或是有弥漫性恶性表型。团队发现，相较于使用安慰剂患者的运动症状，prasinezumab能在治疗52周后缓解所有进展较快亚组的运动症状退化。在接受治疗的进展较慢的亚组中没有观察到这种效果。研究团队使用运动障碍协会统一帕金森病评定量表（MDS-UPDRS）第三部分评估运动症状，该量表是量化帕金森病运动症状的临床评估标准工具。

这些发现表明，prasinezumab的临床效果只在接受治疗一年的快速进展帕金森病患者中看到。仍需开展更多研究确定prasinezumab在疾病进展较慢的患者使用更长疗程后是否有效，PASEDENA的开放标签扩展试验正在探索这个问题。另外还需进一步临床试验证实在快速进展帕金森病患者中看到的这些效果，一项大规模II期试验（PADOVA研究）正在探索这个问题。

根据MDS-UPDRS第III部分（假设策略）测量的prasinezumab单抗对各主要预设亚群运动进展影响的森林图。来源：Pagano, et al.

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材料 | 追踪软体海洋物种

Bioadhesive interface for marine sensors on diverse soft fragile species

Nature Communications

《自然-通讯》的一篇论文描述了一种水凝胶胶水，可以将传感器粘在小型、脆弱的软体海洋动物（如乌贼和水母）身上进行追踪，而不会对它们造成损害。作者认为，追踪软体海洋生物有助于提升我们对海洋生态系统以及这些生物如何应对气候变化的理解。

软体海洋动物在海洋生物占很大比例，在海洋生态系统和商业捕捞中有着重要的作用，但目前我们监测这些物种的能力很有限。为了追踪海洋动物的移动，通常要用硬质胶水、吸盘或物理锚来固定传感器。但这些方法会导致这些动物行为改变或伤害它们，特别是对软体物种。

美国麻省理工学院的赵选贺、美国伍兹霍尔海洋研究所的Aran Mooney和同事用一种此前用于医用粘合剂的水凝胶，快速便捷地将生物传感器粘附在海洋动物的皮肤上。在实验室实验中，作者成功将传感器粘在18个不同物种的动物体表，这些动物包括乌贼、水母、鳐鱼、龙虾、黑海鲈、鲂鮄和比目鱼。实验发现，这种胶水在粘贴后能保持柔性，防止对动物皮肤造成伤害，而且这些动物看起来行为正常。为了进一步评估这些水凝胶在更自然环境中的使用，作者将传感器贴在了葡萄牙亚速尔群岛一只野生枪乌贼身上。他们发现这一标记过程只需要90秒，比传统缝合方法更高效。

作者认为，这一方法或可让我们更快更容易地标记海洋生物。他们提出，使用这种粘胶可以让海洋传感的功能从大型海洋哺乳动物和鱼类拓展到小型、软体和脆弱的海洋动物。例如，用于药物递送、保护受伤动物的伤口，或追踪动物的运动模式。

视频展示了伍兹霍尔海洋研究所大型水槽中在一只乌贼身上应用水凝胶粘合剂的情况。视频来自Camilo Duque Londono

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生物力学 | 昆虫翅膀铰链的肌肉控制

Machine learning reveals the control mechanics of an insect wing hinge

Nature

《自然》发表的一项研究通过结合成像技术、机器学习建模和一次机器人飞行，揭示了昆虫翅膀铰链的工作原理。对这种复杂关节的分析或促进我们理解推动昆虫飞行演化的生物力学创新。

昆虫是最早演化出飞行能力的动物。它们的翅膀与翼龙、鸟和蝙蝠等其他飞行动物有区别。昆虫的翅膀不是从四肢演化而来，而是用一种独特的复杂铰链连接翅膀和身体。这种铰链是一个由名为“骨片”的五个复杂元素组成的连锁系统，这些骨片能与肌肉相互作用，帮助翅膀煽动。翅膀铰链的力学机制非常神秘，因为翅膀根部的四个关键骨片很难从外部进行可视化，而且它们的移动速度很快，拍摄起来不够清晰。

美国加州理工学院的Michael Dickinson和同事将整组骨片控制肌肉的实时钙成像与同步3D超高速摄像相结合，捕捉了果蝇在一个电子飞行模拟器中飞行时的翅膀运动。他们在7.2万多次翅振数据的基础上，用机器学习设计了一个骨片肌肉如何控制翅膀运动的模型，再用一次微型机器人飞行测量了这些骨片肌肉的空气动力学作用。这个模型随后用一次自由飞行式飞行的物理模拟进行了验证，对骨片肌肉活动的调整囊括了自由飞行式飞行的所有已知操控。

这些结果共同提出了一个可信的铰链物理模型，以及可供进一步验证的多个假说。此外，随着果蝇神经连接详细图谱的完成，作者期待他们的结果能促进对果蝇飞行控制环路的更深理解。

从侧面和顶部拍摄的铰链高速合成视频。两台高速摄像机从顶部和侧面拍摄的飞行中的苍蝇胸部放大图。视频来自Dickinson实验室Sam Whitehead

气候变化 | 气候变化的相应经济损失

The economic commitment of climate change

Nature

根据《自然》发表的一项研究，最新预测显示，全球经济到2049年的平均收入或减少19%。这些模型进一步指出了碳排放不受限的潜在后果，以及这些后果对全球的不平均影响。

对气候变化导致的经济损失的预测对于公共和私营实体的适应规划都很重要。不过，模型常常受到长期气候结果骇人而多变性质的限制。德国波茨坦气候影响研究所的Leonie Wenz和同事将全球1600多个地区的当地气温和降水数据与过去40年的气候和收入数据相结合，模拟了不同气候情景对经济生产力的潜在影响。

这些预测显示，相较于没有气候变化影响的基线水平，到2049年全球经济或因之前的排放收入减少19%。这些估算损失将超过按《巴黎气候协定》限制变暖的相应成本的6倍，提示在本世纪下半叶缓解气候变化所能带来的经济获益。这些损失主要来自温度变化，但作者推断，如果考虑额外的气候变量，估算损失还会增加50%。此外，收入最低国家和历史上排放最低国家的收入损失估计比高收入国家多61%，比高排放国家多40%，提示进一步变暖会加剧气候不平等。

这些数据显示，全球经济或将受到人为导致的气候变化的严重影响，而收入最低国家或成为收入损失最大的国家。

与没有气候变化时的经济相比，2049年的预计收入变化。收入变化是由历史排放造成的。图片来自Maximilian Kotz

古生物学 | 印度发现新的远古巨蛇

Largest known madtsoiid snake from warm Eocene period of India suggests intercontinental Gondwana dispersal

Scientific Reports

《科学报告》发表的一项新研究表明，生活在距今约4700万年前的古吉拉特邦的一种被命名为Vasuki Indicus的古老蛇类，可能是有史以来最大的蛇类之一。这一新物种的体长据估在11米到15米之间，是现已灭绝的巨蛇科（madtsoiidae）成员，但其代表了一支起源于印度的独特世系。

印度理工学院鲁基分校的Debajit Datta和Sunil Bajpai描述了一个发现于印度古吉拉特邦卡奇县帕南德罗（Panandhro）褐煤矿的新样本，其年代可追溯至约4700万年前的中始新世时期。这一新物种被命名为Vasuki Indicus ，取自印度教神湿婆颈上的神话中的蛇，并提及发现国印度。作者描述了27段保存最好的脊椎，其中一些有关节连接，看上去来自一只完全成体的动物。

这些脊椎长度介于37.5毫米和62.7毫米之间，宽度则介于62.4毫米至111.4毫米之间，表明它有一个宽阔的圆柱形躯体。据此推断，作者估计V. Indicus 体长可能在10.9米到15.2米之间。这与已知存在过最长的蛇——已灭绝的泰坦巨蟒（Titanoboa）——体型相当，不过作者也强调这些估计值尚存不确定性。他们进一步推断，V. Indicus的巨大体型使其成为一种行动缓慢、类似于森蚺的伏击捕食者。

作者鉴定出V. Indicus 属于巨蛇科，该科在晚白垩世至晚更新世存在了约1亿年，地理分布广泛，分布区域包括非洲、欧洲和印度。他们认为，V. Indicus 代表起源于印度次大陆的大型巨蛇类动物的一个世系，在始新世（约5600万年至3400万年前）经由欧洲南部扩散到非洲。

Vasuki indicus的前躯干椎骨。来源：Datta, et al.

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