1月18日《科学》精选

      北极脊椎动物与气候的联系

　　研究显示，极端天气事件可影响许多物种的种群动态，使得彼此独立的群体间的出生率和死亡率变得相互同步。但是，人们一直不清楚，气候是否还能够使一个群落中不同的物种间的这些种群动态同步化。为了搞清楚这种情况，Brage Hansen及其同事将注意力转向遥远的高纬度北极地区——具体说就是挪威的斯匹次卑尔根岛——在那里全年存在的只有3种食草动物以及它们单一、共同的天敌。研究人员对当地的驯鹿、被称作岩松鸡的野禽、被称为同胞田鼠的小型啮齿动物以及吃这些食草动物的北极狐的多年的种群数据进行了研究。Hansen及其同事接着将他们的种群数据与气候事件进行了比较;这些气候事件是在同时期中于一个地方气象站中记录的。他们发现，极端天气事件确实使这一越冬生态系统中的波动同步化，而北极狐的种群动态变化则滞后一年。他们提出，大雨下在积雪上面——这造成植被在冬天被冻住并阻止了动物的采食——是这一同步化的主要驱动因素，而北极狐种群的变化直接与可得到的驯鹿腐肉有关。他们说，一个多雨冰冷的冬天会限制驯鹿的种群并为北极狐提供大量的腐肉，而在这样的冬天之后可能接着是一个没有太多腐肉的冬天。他们的结果显示，一种间接、自下而上的气候强迫效应驱动了冬天在该岛屿上所有脊椎动物的种群动态变化。由于预计高纬度北极地区会变得更冷，因此Hansen和其他研究人员提出，极端天气事件会在将来对北极种群有着更为深刻的级联效应。

　　新方法可确认某些基因组物质捐赠者

　　据研究人员报告，某些为研究捐出个人基因组序列资料的志愿者身份只要用可公开获得的资讯就可披露。该检测方法依赖于来自公共遗传族谱数据库的Y染色体信息，且它只能用来直接确认男性捐赠者，尽管那些捐赠者的女性亲属也可被发现。目前至少有8个这样的数据库——它们中有些有着免费的、内置的搜索引擎——这些数据库全都含有无数男性的姓氏及其Y染色体序列。

　　Melissa Gymrek及其同事对这些数据库是否可用来确认男性志愿者的身份进行了调查，这些男性志愿者曾经为了诸如千人基因组计划等研究工作而捐出了个人基因组资料。他们使用了取自一组这样的志愿者的Y染色体序列资料并从族谱数据库中取出了若干相关的姓氏。他们接着通过寻求志愿者年龄和所在州——这些也是公共信息 ——的匹配对每一个姓氏的可能的个人进行了确认。他们用这种三角化方法能够确定大约50名志愿者的身份。文章的作者用另外一组试验估计，大约有12%的机会可以找到美国白人男性的姓氏。Gymrek及其同事没有披露这些志愿者的身份;这些志愿者在知情同意的过程中被告知，即使是在对他们的基因组序列不进行识别的情况下，他们的身份也有可能被确定。

　　在他们的总结性评论中，文章的作者说，让科学家们更难利用个人基因组资料会阻碍科学的进步。相反，他们提出建立明确的资料分享政策，教育参与者有关遗传学研究的风险和裨益，并制定有关恰当使用遗传学信息的法律。在一则相关的文章中，Laura Rodriguez及其同事还讨论了这一研究的意义以及国立卫生院的回应。《科学》杂志的副编辑Barbara Jasny说：“《科学》杂志非常仔细地考虑了发表这篇文章的可能的裨益和风险。最终，我们感到该文章的发表可帮助引起人们对这一重要问题的关注，并促进对如何最好地平衡对研究受试者保护的需要与大规模数据分享的需要的讨论，特别是对于可影响人类健康的研究而言是这样。”

　　新图像压缩器胜过JPEG

　　对压缩巨大的图像文件感到厌倦了吗?一种新的镜头可比目前的方法更有效地压缩图像。尽管像 JPEG这样的计算程序可压缩某一文件的大小，但这种工作必须要在图像拍摄之后才能完成。相反，由John Hunt及其同事研发的异向介质传感器可在它们被记录的时候压缩图像，并能更有效地收集有关图像的信息。异向介质是性质在自然界无法找到的、由设计而成的人工材料。这些发现提示，由异向介质传感器制备的照相机、X光扫描器及其他成像技术可以更快地拍照且其具有的测量或检测器比目前需要的要少。研究人员用异向介质传感器来压缩样本图像并显示，它能够以足够快的速度记录并运算性地重建图像以提供视频率成像，且不需要在成像后进行压缩。这些发现是旨在简化从智能手机的更高分辨率图像到三维医学MRI成像等各种形式图像处理的更加广泛的趋势中的一部分。

　　肠道微生物

　　通过性激素来影响自身免疫风险

　　据研究人员报告，在小鼠中，各种各样的居住在肠道中的微生物可影响性激素的水平并转而出现 I型糖尿病这一自身免疫性疾病。这些发现可能会提供线索让人们了解为什么像多发性硬化及类风湿关节炎等自身免疫性疾病在女性中往往要比在男性中更为常见。人们公认，遗传因素及环境因素都促成了一个人对自身免疫性疾病的易感性，但人们对可能起作用的特定环境影响并不十分了解。Janet Markle及其同事希望从会发生I型糖尿病的NOD系小鼠寻求启示。在通常的情况下，雌性小鼠比雄性对自身免疫性疾病更加易感，雄性似乎因为有较高的睾酮水平而得到保护。但是，这种差异在NOD小鼠于无菌环境下长大时则消失了。在发病之前，研究人员将雄性小鼠的肠道内容物转移到雌性小鼠的肠道中并发现，雌性小鼠这时得到了保护而不会有各种I型糖尿病的症状。抑制睾酮的活性可逆转这种保护性的作用。有必要做更多的工作来探索这些发现如何适用于人类——例如，它们与像类风湿关节炎和多发性硬化等性别偏倚性疾病的关系可能要大于它们与I型糖尿病的关系，I型糖尿病实际上以大致相同的频率影响着男女两性。但是，文章的作者提出，随着人们能够更容易地发现有着高自身免疫风险的婴儿和儿童，研究人员可评估以肠道微生物群为标靶来预防或延缓这些慢性疾病发生的可能性。