8月2日Science杂志精选
封面故事：苍茫云海间，翻越肯尼亚马加迪湖
在那里，地质学家们从古老的湖床上钻探核心收集详细的气候数据。过去的气候数据是至关重要的，它将有助于研究人员理解人类活动造成的气候变化将如何影响地球的生态系统和物种，甚至包括传染病和食品安全。
现代性别起源于大约相同的时间
哪个先出现：男人还是女人?在此之前，研究表明智人的最近的共同女性祖先--即线粒体“夏娃”-- 在地球上出现的时间比最近的共同男性祖先——或Y染色体“亚当”——要早得多。但是，在本期《科学》杂志上的2则新的报告对人类Y染色体的进化速度进行了检测并得出结论称它们合并的时间是相似的。这些结果还就人群是如何在世界各地分散开来及进化的提供了见解。Y染色体是男性特有的，而来自该染色体的DNA 可通过男性世系很容易地被追踪到。然而，线粒体DNA只能从某人的母亲那里继承，它能被用来重新追踪女性的世系。因此，G. David Poznik及其同事对来自世界各地的9个不同人群的69个男性的基因组进行了测序，记录了随着时间的推移对Y染色体有影响的数千个突变。他们的发现显示，具有某个Y染色体的最近的共同祖先是在12万至15万6000年前在地球上出现的。对线粒体DNA用同样的分析技术，研究人员还计算出线粒体及现代母体世系起源于大约9万9000年至14万8000年前。由Paolo Francalacci及其同事所做的另外一则报告描绘了对来自地中海中孤立的撒丁岛上的1204名男子所做的基因分析。这些研究人员同样发现了在其整个人群中数千个Y染色体上的基因突变--它们中有6751个突变之前从来没有被记录过--他们提出，人类父系世系是在18万年至20万年前合并在一起的。综合来看，这些发现提示，Y染色体“亚当”在地球上出现的时间没有像先前研究所暗示的比线粒体“夏娃”出现的时间显著要晚。
理解为什么雄性哺乳动物会选择单个配偶
在一个可能是迄今为止最全面且最确定的研究中，科学家们解释了驱使雄性哺乳动物采取社会单配偶性作为繁殖策略的过程。由于雄性哺乳动物在一个繁殖季节中比它们的雌性对等动物(雌性动物必须要承受长时间的孕育期)具有高得多的产生后代的可能性，因此看起来在每个周期中雄性与一个雌性动物进行交配是具有限制性的。然而，有一定百分比的雄性哺乳动物就是这样做的-- 而研究人员对其原因进行了数十年的辩论，希望能够找到社会单配偶性所能提供的选择性优势。更为近来的在哺乳动物中的社会单配偶性的演化受到2个著名的假设的解释，其中一个聚焦于父体的照顾，提示自然选择倾向于社会单配偶性配对的形成，因为来自父母双方的照顾会增加后代的健康程度。第二个假说提出，雄性会与雌性结成一对以保卫雌性配偶--这是当雌性动物分散时雄性必须要做的事情。如今，为了更好地理解哪个假说更为准确，D. Lukas 和 T. H. Clutton-Brock使用了超过2500个哺乳动物物种的数据对这两种假说进行了测试，并为第二种假说提供了强有力的支持。他们的研究得益于一种比较新的方法——基于基因的系统发生分析法展，它能让科学家们在不同物种中用遗传学数据来推断相互关系及共同的祖先。研究人员以编撰目前的哺乳动物物种的生命历史数据作为开始，将每一个物种分类为孤栖的、社会单配偶性的或群居性的动物。他们接着“迫使”群居性的雌性始祖及孤栖的雌性始祖分别过渡至社会单配偶性，他们使用了统计学模型来确定哪种过渡会进行得更好。研究人员发现了解释我们在当今哺乳动物中所见到的社会单配偶性分布所需的61种过渡。值得注意的是，这些过渡中除了一种之外，其余的过渡都来自于那些雌性单独生活在广大、独特的活动范围内——使得它们能够避免来自其它雌性竞争——的始祖物种。这些发现透露了社会单配偶演化的背景--它们不是从以群居方式的雌性始祖状况中演化而来，而是从雌性占据独立活动范围的系统中演化而来，在该系统中，雄性由于无法到处漫游以捍卫接触一个以上的雌性，因此就与雌性形成了一对。这些结果支持社会单配偶性的第二个假说--即作为一种配偶守护策略。文章的作者提示，与此同时，父体照顾的演化——尽管它描述了当今大多数的社会单配偶物种——是一种次生性的适应。
热与怒 -- 气候对冲突影响扩展数据的第一个综合分析
最近几年，关于气候变化与人类冲突之间潜在关联的研究的数量猛增;现在，在一个也许是迄今为止对这些研究结果最为全面的综合分析之中，科学家们揭示了一个主题：未来，人为的气候变化不仅仅会使海平面上升及空气变得更脏，它还可能会大大增加人类发生冲突的机率。跨越多学科——其中包括考古学、经济学、地理学及心理学——的研究人员长期以来一直在辩论：一个改变中的气候是否会影响人发生暴力行为的可能性。Solomon M. Hsiang及其同事就不断上升的温度和更为极端的降雨是否会分别影响个人之间及群体间的冲突的发生率进行了调查;这些冲突包括了从个人层面的攻击行为到国家层面的政治不稳及战争等范围广泛的事件。为了开展他们的分析，他们挑选了61个已经存在的将气候与暴力进行了关联的研究--这些研究来自44个不同的冲突数据集，它们被发表在了24种杂志上，代表了190多位研究人员的研究工作。这些发现具有综合性和全面性，他们所用的这些结果从时间上跨越了从公元前 8000年至当前的整个时期，所反映的数据来自全球所有主要的区域。Hsiang及其同事将他们所用的研究限于那些能够做出有关气候与冲突具有严格因果关系断言的研究。为了消除由具体作者所做的调整和偏见，他们没有从这些研究中直接使用其数据，而是用一种共同的统计框架来对其进行了重新分析。
按照他们的综合分析，这些作者得出结论，气候变化对暴力行为的影响是可观的。随着气候向更暖和气温或更极端降雨转变，个人之间的暴力及人群间冲突的频率会上升，因此，对到2050年时的展望，人类冲突的更高的频率可能代表了人为气候变化所带来的一个重大的影响。文章的作者承认，他们所作的假设是基于过去的人群是如何对气候变化做出反应的，而且人们不可能知道未来的人群是否会以同样的方式做出反应(他们也许会更好地适应他们所处的新的、较热的环境)。文章的作者还凸显了该领域中的下一个重要步骤：以更好地理解产生这些观测到的气候-冲突关系的机制。现在，研究人员已经研究了数个气候变量及数个冲突的结果，但他们说，某些气候变量可能会比其它的变量有着更大的影响，而某些冲突的结果可能与气候变化有着更直接的关联。
扭曲的多普勒效应
我们大多数人在救护车警笛声刺耳地呼啸而过时都经历过多普勒效应。当救护车通过其观察者时，这种现象改变了声波的音调。雷达测速枪也用这一频率的改变来判断一辆车在开过时的速度。现在，研究人员已经发现存在着一种多普勒频移的“角当量”。通过探索光的角动量，这种效应可被用来检测某物体的旋转(可想象旋转中的汽车轮子)。这些发现可能在遥感及天文学应用中有用。通过对一片旋转中的家用铝箔照射带有光学角动量的扭曲激光束，Martin Lavery及其同事展示，角旋转可用一种类似多普勒频移的效应被检测到。在第二种方法中，该研究小组用普通激光来照射该铝箔，并用光学角动量或OAM过滤器来分析相互作用;该过滤器可让研究人员仅仅看到扭曲的光。这些结果可产生出遥测天体旋转速度的新方法以及风力涡轮机(它可以帮助能源公司更有效地监测输出)的螺旋桨叶片技术。
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