11月28日《科学》杂志精选

土壤中生命的长期观察

对世界各地真菌的大规模遗传调查揭示了真菌分布和多样性的全球模式。然而，这项研究也表明，研究人员对这些微生物和人类活动如何影响它们知之甚少。Leho Tedersoo和他的同事从全球365个地方收集了近15，000份土壤样本，并使用焦磷酸测序技术研究其中包含的真菌基因。他们的结果表明，植物和真菌的进化并不像科学家过去认为的那样相互交织在一起，今天导致真菌多样化的主要驱动因素与气候有关。他们说，年降雨量似乎是真菌物种丰富度的最强驱动力，尽管酸碱度和钙浓度等因素对它们的生物多样性也有明显的影响。像植物和动物一样，真菌似乎集中在地球赤道附近。但是特德索和他的同事发现，一些主要的真菌物种违反了这一模式，包括一些外生菌根真菌物种，它们最丰富，位于中高纬度地区，而其他一些物种在离地球越来越近的极地地区数量越来越多。据研究人员称，外生菌根真菌需要大量的植物物种和高酸碱度的土壤才能茂盛生长。腐生真菌喜欢雨水丰富的环境，而病原体则避开高纬度地区，但它们往往富含氮。一般来说，真菌物种的丰富度不会像植物物种的多样性那样随着纬度的增加而急剧下降，这表明真菌在影响地球上的生命方面发挥着主要作用，特别是在气候更为恶劣的高纬度地区。即便如此，真菌的丰度在高纬度地区将会下降，这表明目前假设真菌在地球上恒定分布的预测实际上高估了真菌的丰度。总之，这些发现更好地描述了世界各地的土壤真菌群落及其对人类健康的影响。

表面结构中超排斥的秘密

研究人员设计了一种能排斥任何液体的表面，包括含氟溶剂等湿度最高的液体，他们在没有涂层的情况下实现了这种超级排斥性。刘廷仪和常描述了这种技术——仅仅通过改变材料表面的粗糙度，许多不同的材料就被赋予了对油和水的超强排斥性。(20世纪60年代开发的第一种防水材料也仅仅取决于表面的粗糙度。然而，最早在20世纪90年代后期开发的超疏水材料将这种粗糙与防水聚合物涂层结合在一起，产生了它的效果。刘(音)和金(音)从二氧化硅开始，在他们的表面蚀刻出一个“钉床”结构，这种结构可以赋予某些材料防水性。研究人员随后切下钉头，制成雨伞或高尔夫球座之类的突起。他们发现这种新结构在液体和二氧化硅表面之间几乎没有接触。他们在金属和聚合物上测试了这种超级排斥的表面结构，发现即使是最低能量的液体也会在这些材料上形成液珠并翻滚。据研究人员称，在没有疏水聚合物涂层的情况下，超疏水二氧化硅可以承受超过1000摄氏度的温度。他们说，他们的无聚合物超级排斥材料预计比传统的超级排斥材料在户外和工业环境中使用时间更长。

记忆研究

为什么人们能回忆起一些历史事件而不能回忆起其他的？例如，美国的总统——菲尔莫、布坎南和麦金利，仅举几个例子——曾经为所有美国成年人所知，现在很少被人记得。亨利·罗迪格尔和安德鲁·德索托据此证明文化知识的记忆是基于包括“最近”和过去接触时间在内的因素。他们的结果揭示了如何客观地研究文化事件的记忆。研究人员评估了一个美国公民样本随着时间的推移忘记美国总统的速度。他们关注两个群体:1974年、1991年和2009年接受测试的三代大学生，以及2014年接受测试的577名不同年龄的成年人——他们被选为当代大学生群体的代表(婴儿潮一代、X一代和千禧一代)。这些人被要求召回尽可能多的美国总统，并按照正确的顺序排列他们。研究人员发现，尽管这三个学生群体在35年的时间里接受了测试，但他们忘记的方式是一样的:他们能回忆起最早的总统(第一个原因效应)和最后一个总统(最近效应)，但他们记不起中间的总统。例如，每个小组都记得华盛顿(第一任总统)和最近的总统(如1974年的福特、1991年的老布什和2009年的奥巴马)，但是中间的总统——包括参加测试前的第八任或第九任总统——都被遗忘了。每个团体也都记得林肯，可能是因为他是美国内战中的关键人物。在577名接受测试的成年人中也发现了类似的结果。基于这些数据，研究人员预测，随着越来越多的总统被列入美国总统候选人名单，对最近几任总统的记忆将达到菲尔莫、布坎南和麦金利总统的水平(他们不会被很好地记住)。

通往甜黄瓜的基因之路

根据一项新的研究报告，现在更清楚的是甜的非野生黄瓜是如何从它们苦涩的野生祖先进化而来的。植物中的小分子会影响这些生物与其环境之间的重要关系。例如，葫芦科植物(包括黄瓜)中的葫芦素分子表现出苦味，这有助于抵御食草动物。如今，葫芦科植物的一些成员已经通过驯化过程失去了苦味，成为人类经常食用的食物。然而，对这种驯化过程的分子方面的理解仍然很不清楚。现在，通过对115种不同黄瓜品种的基因组学和生化分析，尚易等人揭示了与黄瓜家族栽培甜水果和蔬菜相关的生物合成途径，正如我们现在所知。他们的结果指出了与葫芦素生产相关的几个有影响的基因，包括两个主要的调节基因。研究人员发现，这些调节基因之一的突变有助于生产出我们今天吃的不苦的黄瓜品种。调节葫芦素产生的途径的其它变异有助于产生一种突变黄瓜品种，当暴露于低温时能保持甜味(而在一些黄瓜品种中，瓜和水果在这些胁迫条件下会变苦)。总之，尚等的结果表明，黄瓜驯化可以用葫芦素调节功能的丧失来解释。

(这篇专栏文章由美国科学促进会独家提供)

中国科学新闻(2014-12-09第二版国际版)