古代DNA揭示了欧洲青铜时代的家庭不平等现象；自然将不再为人类贡献了吗？

来源：ScienceAAAS

古代DNA揭示了欧洲青铜时代的家庭不平等现象

据新的研究报告，在莱赫河谷附近的史前日耳曼家庭是由一个身份高贵的核心家庭及无血缘关系的地位低下的个人组成的，该报告为古时家庭内的不平等现象提供了一幅更清晰的画面。

这种社会结构与被研究时期一直以为存在的社会结构不同，但它与后来在古典希腊和罗马所见的社会结构类似——在那里，有亲缘关系的家人与他们的奴隶组成一户人家。

这些结果表明，一户人家之内的不平等要比人们所认为的要更为古老。尽管由考古学家挖掘出的文物为人们过去的生活提供了宝贵的线索，但它们在传达较为短暂的人类文化方面的能力有限。

因此，将史前社会的许多非物质的方方面面（如家庭结构或其不平等）拼凑在一起是一个相当大的挑战。但是，古代DNA为解决这些难懂的考古学问题提供了一种新方法。在欧洲中部，大多数考古遗传学研究已被用来解释大陆规模的模式并跨越很长的历史时期。

为了阐明区域范围内个人生活的细节，Alissa Mittnik和同事用古代DNA来探索新石器时代晚期（公元前2750年）与中石器时期（公元前1300年）之间生活在如今德国南部莱赫河谷小型农庄中的人的亲缘关系和社会组织。与传统的考古学和同位素数据相呼应，Mittnik等人分析了从与农庄相关的墓地中找到的104个人的全基因组范围的数据。

他们发现了一个复杂的家庭结构和一个基于亲缘的社会等级制度，后者过去在史前时代是不为人知的。在几乎所有的家庭中，女性与男性都没有亲缘关系，她们在结婚时离开了其更为遥远的故土。数据显示，一些非本地女性是从前-阿尔卑斯低地以外的地方来到莱赫河谷的。作者说，对墓葬“物品”（如武器等）的研究还显示，子女是从其父母那里继承财富和地位的，表明在这些人的一生中，他们的社会地位是承袭先人而非后天获得的。

全球模型揭示了一个对人类没有关键性自然贡献的未来

一个捕捉到大自然对人类福祉的贡献并将其与人类未来需求进行比较的新模型显示，在未来的30年内，有多达50亿人会面临水和粮食得不到保障的状况，尤其是在非洲和南亚。另外有数以亿计的人可能容易受到沿海严重风暴风险加剧的威胁。

这些是自然界对人类贡献的首次全球建模的结果。Patricia Balcanera在相关的《视角》文章中写道：“ (Rebecca) Chaplin-Kramer (和同事)的论文为失去自然的社会负担提供了一幅独特且令人深度忧虑的画面。”

人类的福祉取决于自然的贡献，其中包括干净的水或农作物授粉保障等生态系统的服务。但是，对全球环境冲击的日益增大导致了这些关键体系的衰退。为引起人们的注意，政府间“生物多样性和生态系统服务全球评估平台”最近发布了它们的第一份报告，该报告对自然贡献的状况进行了评估。

据作者披露，即便如此，仍然迫切需要确定的是自然界的贡献在哪里以及如何对人类最为重要以及如果这些贡献停止时谁会有最大的风险。为论述这个问题，Chaplin-Kramer等人研发了一个高分辨率的全球性空间模型，该模型可以独特地捕捉到生态系统服务的“供应方”（自然的贡献）和“需求方”（人类的需求）。他们在三种未来可能的场景中评估了水质、作物授粉和海岸保护的发展趋势。

结果显示，在人们对自然有着最大需求的地方，自然界满足这些需求的能力正在衰退。到2050年时，数十亿人将面临水污染加剧，容易受到沿海严重风暴影响及与作物授粉不足相关的食物保障缺乏的风险。更重要的是，非洲和南亚的发展中国家预计会在这些影响中首当其冲。

通过扭曲和卷绕“捻热”纱线来保持冷却

科学家们已经弄清楚了如何通过改变纱线或纤维的扭曲度而在材料中诱导冷却效应，他们称之为“捻热”冷却。他们的“扭曲式冰箱”可为家用冰箱和空调提供一种能效更高且具可持续性的替代方案。

世界能源预算中有相当大的部分被用于制冷，其过程主要通过使用蒸汽压缩制冷技术完成。尽管该技术颇为廉价，且通过一个多世纪的使用而得到高度优化，但就其功效和对制冷剂（是已知的强力温室气体）的依赖而言仍然有局限性。

随着全球对制冷需求的增加，对更高效能、更低成本和更可持续性制冷形式的需求也在增加。有吸引力的制冷替代品包括固态电热材料和磁热材料，它们分别会因应电场或磁场而冷却。但是，它们都没有显示出大规模应用所需的效能。

相比之下，机械热材料（可通过物理变形经历冷却的固体）已在理论上证明其效能比传统的蒸汽压缩技术高近20％。在这里，Run Wang和同事展示了机械热材料股线（如天然橡胶、聚乙烯钓鱼线和镍钛合金）在扭曲时的高冷却潜力，作者称这一现象为扭曲热制冷。为展示该技术的适用性，Wang等人构建了一个基于扭曲的制冷设备（一个“扭曲冰箱”），它能在单一循环周期内将流动水最多冷却4.7摄氏度，从而凸显了其高冷却效能。

无论是白天或黑夜，突触功能都与整体睡眠需求紧密相关

根据两项小鼠研究显示，对睡眠的自然需求与脑突触功能有密切的关联；这表明剥夺睡眠也可能剥夺大脑进行突触活动（包括可塑性）所需的关键蛋白。睡眠对我们的大脑是必不可少的，而剥夺这一至关重要的过程可能会导致严重的认知障碍—后者仅能通过安眠得到弥补。

我们的睡眠能力受每日节律和大脑对睡眠的需求或睡眠压力的支配，后者会随着我们保持清醒的时间变长而逐步增加。但是，人们对睡眠如何能恢复脑功能或如何计算对睡眠的需求却了解甚少。

在两项研究中，Sara Noya、Franziska Brüning和同事报告了对小鼠前脑（这是包括大脑皮层的脑的最大分部）中突触转录组和蛋白质组磷酸化每日变化的综合概述。Chiara Cirelli和Giulio Tononi写道：“ Noya、Brüning和同事的新发现以及先前的证据毫无疑问地证明了突触功能反映了清醒和睡眠所花的时间。”

Noya等人在睡眠正常小鼠和睡眠被剥夺小鼠中评估了突触的信使RNA（mRNA）和蛋白质丰度的昼夜变化节律。结果表明，近70％的突触mRNA以及许多蛋白和磷蛋白均显示了昼夜节律性振荡；那些与代谢和翻译有关的振荡会在近黎明时（这是夜间活动小鼠的就寝时间）达到顶峰，而那些与突触信号传导有关的振荡则会在它们于黄昏时醒来前达到巅峰。然而，在剥夺了睡眠的小鼠中，这一模式被发现出奇地不同。尽管mRNA的周期性变化在很大程度上未受影响，但几乎所有蛋白质的日常节律（对大多数的突触功能至关重要）都失去了，表明在该生物钟之外有一个驱动因子。

在这项工作的基础上，Brüning等人更仔细地检查了小鼠的睡眠—觉醒周期、睡眠压力与突触磷蛋白组学之间的关系。作者发现，睡眠不足会导致近1,000种磷蛋白的每日周期性变化突然终止，其中包括许多对突触功能（如可塑性和细胞健康）至关重要的激酶。总之，Noya等人和Brüning等人的研究结果证明了睡眠和觉醒压力（与昼夜节律机制无关）对维持突触功能至关重要的突触蛋白的磷酸化具有重要的作用。这些结果还表明精神功能障碍如何也可能与睡眠不足有关。