zoology期刊最新论文

编译 | 李言

Science , 22 JANUARY 2021, VOL 371, ISSUE 6527

《科学》 2021年1月22日，第371卷，6527期

天文学 Astronomy

Bifurcation of planetary building blocks during Solar System formation

太阳系形成过程中行星构造版块的分岔

作者：Tim Lichtenberg, Joanna Dra żkowska, Maria Schönbächler, et al.

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摘要

地球化学和天文证据表明，行星的形成发生在两个时空分离的储层中。这种二分法的起源是未知的。我们使用数值模型来研究太阳原行星盘的演化如何影响原行星的形成及其内部演化的时间。来自不同的源区的水雪线迁移可以产生两种不同的星子形成的爆发。这些储层具有不同的地球物理演化模式，挥发物含量明显不同，这与吸积年代学、热化学和内外太阳系的质量差异有关。我们的模拟表明，太阳系的成分分馏和同位素分歧是由盘状动力学、非均匀吸积和形成原行星的内部演化之间的相互作用引起的。

化学 Chemistry

Unraveling CO adsorption on model single-atom catalysts

揭示单原子催化模型中的CO吸附

作者：Jan Hulva, Matthias Meier, Roland Bliem, Zdenek Jakub, Florian Kraushofer, et al.

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摘要

理解“单原子”催化的局部环境如何影响稳定性和反应性仍然是一个挑战。在室温下沉积时，所有金属在Fe3O4(001)上都占据相同的双配位吸附位点。我们使用它对对铜、银、金、镍、钯、铂、铑和铱进行了深入研究。表面科学技术表明，CO在单个金属位点上的吸附强度不同于各自的金属表面和支持的团簇。电荷转移到支撑改变了金属原子的d轨道和金属CO键的强度。这些效应可以增强键（对于Ag1-CO）或削弱键（对于Ni1-CO），但共诱导的结构畸变降低了仅基于电子结构的吸附能。弛豫的程度取决于局部几何，可以通过与配位化学类似的方法来预测。

Iridium-catalyzed Z -retentive asymmetric allylic substitution reactions

铱催化Z式保留不对称烯丙基取代反应

作者：Ru Jiang, Lu Ding, Chao Zheng, Shu-Li You

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摘要

由于 Z -烯烃的相对热力学不稳定性，它的合成具有挑战性。过渡金属催化的不对称烯丙基取代反应是在支链或线性烯烃附近安装立体中心的著名反应。然而，合成具有光学活性的 Z -烯烃产品的类似反应却很少。在此，我们报告铱催化的不对称烯丙基取代反应，保留 Z -烯烃的几何构型。我们观察到了瞬态 anti -π-烯丙基铱中间体的形成及其在异构化到热力学上更稳定的 syn -π-烯丙基铱对应体之前被外亲核试剂捕获的过程。这些结果为手性 Z -烯烃类化合物的制备提供了一种有前景的方法。

材料科学 Materials Science

Nanoscale localized contacts for high fill factors in polymer-passivated perovskite solar cells

聚合物钝化钙钛矿太阳能电池中高填充因子的纳米级局接触

作者：Jun Peng, Daniel Walter, Yuhao Ren, Mike Tebyetekerwa, et al.

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摘要

聚合物钝化层插入钙钛矿电荷传输层界面可以提高钙钛矿太阳能电池的开路电压。然而，许多这样的聚合物层是不良导体，导致钝化质量（电压）和串联电阻（填充系数，FF）之间的权衡。在此，我们介绍一种纳米模式的电子传输层，它可以通过修改钝化层的空间分布，形成通过钝化的界面，从而提供有效的钝化和出色的电荷提取。通过结合纳米图案化的电子传输层与无掺杂剂的空穴传输层，我们制备了实现了认证功率转换效率为21.6%的1平方厘米的电池，其在湿热暴露1000小时后仍保持约91.7％的初始效率。

Ultrafast nanoimaging of the order parameter in a structural phase transition

结构相变中有序参数的超快速纳米成像

作者：Thomas Danz, Till Domröse, Claus Ropers

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摘要

想要理解可以通过光进行开关的材料和设备的微观过程，需要在纳米长度和飞秒时间尺度上的动力学实验。在此，我们引入超快暗场电子显微镜来映射跨越结构相变的有序参数。我们利用超短激光脉冲局部激发1 T -TaS2薄膜，并利用超短电子脉冲对样品的瞬态成像。暗场孔径阵列允许我们以飞秒的时间分辨率和5纳米的空间分辨率跟踪材料中电荷-密度波畴的演化，解释弛豫路径和畴壁动力学。选择性对比度增强的独特优势将激发未来的超快透射电子显微镜束整形技术。

动物学 Zoology

Convergent evolution of pain-inducing defensive venom components in spitting cobras

眼镜蛇所含引起疼痛的防御性毒液成分的趋同进化

作者：T. D. Kazandjian, D. Petras, S. D. Robinson, J. van Thiel, et al.

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摘要

趋同进化提供了对进化变化背后的选择性驱动因素的理解。蛇毒具有直接的遗传基础和明确的功能表型，为 探索 适应性的重复进化提供了一个模型系统。虽然蛇主要利用毒液捕食，而且毒液的组成往往反映了饮食的专一性，但三种眼镜蛇已经独立进化出了向敌人吐毒液的能力。通过基因、蛋白质和功能分析，我们发现这三种毒液的特征是磷酸化酶A2(PLA2)毒素的上调，这增强了已经存在的毒液细胞毒素的作用，从而激活哺乳动物的感觉神经元，并导致疼痛增强。这些重复的独立变化提供了一个有趣的例子，在防御选择驱动的多个表型水平上趋同进化。

​这几年，“糖”似乎变成了过街老鼠，被人人喊打。各种精致大V、健身博主天天喊着吃糖毁一生，拒不吃糖的生酮饮食也成了许多减肥人士奉为圭臬的存在。 但其实， 关于糖的风险，早在上世纪50年代就有人提出了。 50年代，美国科学院发现，饮食中有导致冠心病的两大“疑凶”：一个是脂肪和胆固醇，另一个就是饮食里添加的糖分——像调味用的白糖、红糖、蜂蜜、糖浆，甚至果泥、果酱、浓缩果汁等等，统统都有罪。 但奇怪的是，很快，关于糖的危害的声音便越来越弱。 到80年代时，几乎所有人 都相信，糖是无辜的，脂肪和胆固醇才是健康杀手。 有一只看不见的手在悄悄动作，只为让人们吃下越来越多的糖。1943年，世界仍在二战的硝烟里摸索着未来。 那一年，意大利无条件投降，苏联取得了斯大林格勒战役的胜利，中美英三国发表《开罗宣言》。 那年的糖，是可以拿来“炫富”的金贵玩意儿。在美国，一磅（差不多9两）糖的价格，足可以买一加仑（差不多4升）牛奶。更重要的是，光有钱未必能吃到糖，还必须有“糖票”。即便如此，糖依然供不应求。 媒体只好发动宣传，号召大家少吃糖。 同样是在这一年，一个和“糖”息息相关的机构悄然成立了。它叫做糖业研究基金会，也就是未来的 美国糖业协会 。它的背后，是美国的整个制糖产业。 它不关心战乱，也不在意炫富。 它找到美国明尼苏达大学的安塞尔·基斯（Ancel Keys）教授，悄悄给了他 36000美元 （差不多等于 现在的约27万美元 ），请他研究“人体中糖的代谢”。 基斯拿了钱，但他之后最主要的研究却并不是糖的代谢。 毕竟，要让一样东西看起来更好，最简单的办法，就是让其它的东西看起来更差。就像咱们小时候，决定你爸妈认为你有多优秀的，往往是“别人家的孩子”的优秀程度。 对糖来说，也是如此。 基斯对糖的重大贡献，就是提出了“脂肪有害”的理论。 他说，脂类（脂肪和胆固醇）正是导致冠心病的元凶。 当时，科学家们正为冠心病的饮食原因争论不休，不光脂类日子不好过，糖也一样遭到了质疑，糖业大佬们因此颇为头疼。但糖业研究基金会的老大亨利·哈斯（Henry Hass）却从基斯的理论中看到了难得的商机。哈斯的计划，是推崇低脂饮食。 因为在当时的美国饮食里，脂肪提供了大概40%的热量，低脂饮食要把脂肪热量的比例降到20%。所以，这20%的热量差额，当然得通过吃点儿别的找补回来！因此，哪种食物能占据脂肪空出的这20%热量的江山，哪种食物就能获得更大的市场份额，也就能攫取更多的利润。 ——这正是哈斯的天才想法， 让糖来占据脂肪让出的这20%热量差额。 1954年，他在美国糖用甜菜技术协会大会上提出了这个设想，并表示，这个策略可以让每个人吃糖的平均量比当时增加33%。 这等大好前景，哪能坐视不理！于是，制糖产业决定投入60万美元（差不多相当于如今的500多万美元）来告诉“那些从未学过生物化学的人……正是因为糖，我们每个人才能得以生存，并有力气面对每天的生活。” 同时，1958年，基斯发表了著名的“七国研究”——他在全球7个不同国家都发现，饱和脂肪的摄入量和冠心病发病率相关。这进一步增强了“脂肪有害糖无害”的观念。 但不久，糖业协会就发现，高糖低脂的饮食并不像他们想象中那样美好健康。对于糖业协会来说，60年代是紧张而压抑的。他们急迫地寻觅着可能的出路。 1962年，美国医学协会食品与营养顾问团在美国医学协会会刊上发文表示， 低脂高糖的饮食可能会导致胆固醇升高。 紧接着，1964年，英国生理学家约翰·尤德金（John Yudkin）在顶级医学期刊《柳叶刀》上发表论文说， 导致冠心病的元凶并非只有脂肪， 蔗糖也是其中的重要因素。 对医学领域有点了解的人大概知道，这种论文的影响力，不是可以随随便便忽略掉的。 糖业协会相当发愁，内部会议和报告对此讨论了一轮又一轮。负责盯这事儿的是糖业协会的二把手兼科研总监，约翰·希克森（John Hickson），他建议“通过科研、宣传和立法方面的努力，来驳倒那些需要反击的公众观念”。 他还提议，找些营养方面的专家，一起看看这些说吃糖不好的论文里有些啥弱点，也好精确打击。 于是，1965年， 哈佛大学公共卫生学院营养系的系主任弗雷德里克·斯塔勒 （Frederick Stare）应糖业协会的邀请，作为特别委员加入了糖业协会科学顾问委员会。 斯塔勒在业内赫赫有名，美国科学院、美国国立心脏研究所、美国心脏协会都曾请他做过顾问。糖业研究基金会有他背书，无疑多了一块重量级的砝码。 而且，对于科学家在产业界任职及敛财，美国直到20世纪70年代才开始管控。所以当时，斯塔勒在糖业协会中的角色，一来没有管控，二来不用对公众披露。 也就没有人知道， 他的各种建议与看法背后，究竟是科学，还是交易。 只是从此，营养领域的科学研究背后，开始隐约浮现糖业协会的影子。就在斯塔勒加入糖业协会科学顾问委员会的这一年，糖业协会批准了一个“ 226号项目 ”。 226号项目披着“科研项目”的皮，但实质上可以说是个公关项目——说白了， 就是砸钱请科学家来制造对糖业有利的论文。    糖业协会财大气粗，为一篇论文砸下6500美元，接近现在的5万美元——差不多是如今一个博士后研究员在美国一年的工资。 当时那6500美元付给了 哈佛大学公共卫生学院营养系 的两位教授： D·马克·赫格斯特德 （D. Mark Hegsted）和 罗伯特·麦克甘迪 （Robert McGandy）。他们的任务是：搜集关于蔗糖和果糖代谢危害的论文，并写出一篇相关的综述——就是对这些论文进行一番评头论足。 这其实有点儿像现在的美妆博主，搜集一堆产品一一点评。至于评价的立场是客观事实还是钱钱，就只有他们自个儿知道了。 我们能了解到的，是其中一位教授赫格斯特德写给糖业协会的信： “我们非常清楚你们对碳水化合物（糖属于碳水化合物的一种）的特殊兴趣，我们会（在综述论文里）尽可能地覆盖这方面内容。” 哈佛大学公共卫生学院营养系的系主任，也就是已经加入糖业协会科学顾问委员会的斯塔勒，自然也未能置身事外。他负责指导这篇综述的写作。 但是，这篇综述的写作并不顺利。当时在美国爱荷华州有一个研究团队，每次几位哈佛教授写完综述准备结稿的时候，那个团队就会发点新论文出来，说吃糖和胆固醇升高有关。于是几位教授就只好再次改稿，以便将这些新论文囊括进来，进行评判。 这个过程估计比较苦逼，以至于赫格斯特德教授中途给糖业协会写信吐槽：“每次那个爱荷华州的研究团队发表一篇论文，我们就不得不重写一段来反驳他们……” 就这么反复修改了近一年半，终于有了一个令糖业协会满意的版本。糖业协会二把手兼科研总监希克森写给教授们的信件里，字里行间都洋溢着开心：“ 这正是我们想要的，非常期待它的刊出。 ” 1967年，这篇综述论文终于登上了著名医学期刊《新英格兰医学杂志》，署名是哈佛的那三位营养系教授。我特地扒出了这篇论文的全文： 一看之下，叹为观止。说真的，我们现在总说网上有些文章带节奏啥的，比起这篇论文，统，统，弱，爆，了！！！ 记不记得前面提到过，糖业协会二把手希克森曾经提议， 对说吃糖不好的论文实行“弱点精确打击” ？ 现在这个计划完美地变成了现实。 三位哈佛教授写的这篇综述论文，先通篇讲述脂肪摄入如何和胆固醇升高有关，然后仿佛不经意间提起某个关于糖的著名研究，用轻飘飘的语气开始历数这个研究各种或大或小的毛病。 至于这些研究有什么重要的发现？那当然是只能轻描淡写一笔带过的。更不会提起，这些研究都一致地发现了吃糖和胆固醇升高之间的关联。 那么，论文里浓墨重彩描写的，都是些什么内容？自然是脂类摄入与胆固醇升高的关联。这时候，作者们似乎完全换了一套标准，不再锱铢必较地挑剔研究的每一个细节，而是重点强调了这些研究的结论，以及它们对饮食指导的重要意义。 多么巧妙的笔法， 貌似无意地推崇了说脂类有害的研究，同时不着痕迹地打压了那些说吃糖不好的研究。 嗯，这套操作，完全可以去知乎上回答问题“什么是‘双重标准’？” 同时，三位写综述的哈佛教授按照科研惯例，在综述的末尾写下了自己接受的所有科研资助和经费，但不知为什么， 独独没写糖业协会的那笔钱。 这篇综述论文大大挫伤了学术界“反糖派”的元气，毕竟，“吃糖和冠心病有关”这一观点的提出者尤德金，他的研究正是这篇综述中重点打击挑刺儿的对象。 至此，糖业协会226号项目的目标完美达成。而且由于这几位教授没有披露这笔资金， 因此这背后的利益牵扯自然也瞒天过海，无人知晓。 而制糖产业也从此尝到了甜头，开始在科研领域频频动作。在那之后，制糖产业开始不断资助许多关于冠心病及慢性疾病的研究，以求让学界观点对自己有利。 同时，身为糖业协会科学顾问的哈佛营养学系系主任斯塔勒，也开始在媒体上公开为糖业协会站台。 1971年，美国国立牙科研究所发起了国家龋齿项目，本来的目标是限制民众的蔗糖摄入。制糖产业眼看大事不好，赶紧贴了上来。可是吃糖对牙不好，这是板上钉钉的事实了，怎么办呢？ 制糖产业依然有办法。他们资助并参与各种相关研究，同时借这个便利，偷偷排挤掉那些对自己不利的研究项目。最终，国家龋齿项目收到的研究报告里，近80%都拿了制糖产业的资助。 而国家龋齿项目的重点，也硬生生地从限制蔗糖摄入，给改成 了龋齿预防方面的牙科学研究。 不是没有反对吃糖的声音。像前面提到的英国生理学家尤德金（也是“反糖派”的领军人物），还有美国农业部的谢尔登·赖泽（Sheldon Reiser）和朱迪丝·哈尔弗林奇（Judith Hallfrisch），都指出过糖对健康的潜在危害。 但是，在弗雷德里克·斯塔勒、安塞尔·基斯等糖业研究基金会“自家”科学家的攻势之下，这些反对的声音也都渐渐沉寂了。 1973年， 当年收了糖业协会钱的哈佛教授之一， 赫格斯特德， 当选了 美国科学院院士 。 1976年，由制糖产业资助的论文影响了美国食品药品监督管理局（ FDA ）对糖的安全性的评估， 将糖评定为非常安全的食物。 FDA的认定给这场漫长的辩论暂时画上了一个句点。普通大众自然是听从FDA的意见——FDA都说吃糖安全，那肯定是特别安全了。于是，糖的消费量逐年攀升，不只是蔗糖，还有后来生产成本更低的高果糖浆。 同时，1978年，赫格斯特德加入了美国农业部，负责人类营养方面，并参与美国膳食指南的编写。后来，他还成为了世界卫生组织（WHO）和联合国粮食与农业组织的顾问委员会成员。 而美国，还有世界上许多其它国家， 肥胖及相关疾病的发病率也在逐年增长。 直到21世纪。2002年，《纽约时报》上发表了一篇文章，标题叫《What if It's All Been a Big Fat Lie?》（要是那些关于脂肪的说法是个弥天大谎，该怎么办？）。 渐渐地，有一些领域内的科学家开始发声，质疑糖对健康的安全性。而这，距离FDA在糖业协会的影响下认定吃糖无害，已经过去了近30年。 糖与脂肪的论战又一次登上了舞台。 2017年，权威医学期刊《柳叶刀》上发表了一项大规模研究，涉及五大洲的共18个国家，发现脂肪和心血管疾病之间并没有明显的关联性，反而是 高碳水化合物的饮食与死亡风险息息相关——而糖，正是碳水化合物的一种。 风向，似乎变了——也可能是因为当年那几位哈佛教授都已作古。在《柳叶刀》上这项大型研究发表之后，关于糖的负面消息便不断传来。仅仅今年一年，就有多项长期跟踪研究表明， 含糖饮料（包括纯果汁）不仅和高糖尿病风险相关，还和患癌风险增高有关。 还好“糖”是个死物。这要是个明星，恐怕经纪人要哭死了。 而在中国，这些年来，食糖的消费量一直在上涨。 近年来，中国全国每年食糖的消费量在 1500万吨 左右，每年 增长 最多可达 20万吨 。 而同时，“万圣节”的活动，也从美国流传到了国内大城市，“不给糖就捣蛋”的广告，带着浓烈的配色，闯入了我们的生活，刺激着所有人——包括孩子们的眼球。 可你知道吗？万圣节夜的活动，最初不过是穷苦的家庭，在这个纪念亡灵的深秋夜里沿街敲开各家的门，用为这家的亡灵祈祷为条件，换取一点果腹的食物。当这个习俗从爱尔兰传到美国后，孩子们开始借此在邻居家捣蛋， 而要想阻止孩子们捣蛋，给些甜甜的南瓜就足够。 不知是哪位天才的糖果商看出了其中的商机，渐渐地， 糖果取代了南瓜 ，“不给糖就捣蛋”成为了万圣节的固定口号。而每年10月各处的糖果大卖，也让糖果商们露出了心照不宣的笑容。 而这个 纯商业 的活动，如今已在中国渐渐铺开影响。而且按照目前的趋势，我们每年的食糖消费量，依然在不断增长。 制糖产业，不只在幕后操纵了科学，也悄无声息地影响着我们的生活。你吃下去的每一克糖，也许并不单纯是因为你想吃糖，还悄悄藏着制糖产业盈利的渴望。 但这一切对健康的影响，却终归得由我们自己承担。 致谢：感谢美国杜克大学博士生@花瓶为本文提出建设性建议。 参考资料： 1. 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