《自然—地球科学》

　　优化作物分布可供养亿万人口

　　根据本周《自然—地球科学》在线发表的一项研究，如果改造农业选择，优化作物分布，则可以在全球范围内额外供养8.25亿人口，并能节约水资源。虽然进行这种优化会在一定程度上受到文化障碍和饮食偏好的限制，但是它也有其优势——不需要大规模的技术投资，不会损失生物多样性，因此是一种实现可持续性农业集约化的可行策略。

　　考虑到未来几十年全球人口的增长、人们对于更丰富的饮食的需求，以及生物燃料的使用，我们需要扩大作物产量。但是由于资源有限，可持续性集约化要求现有农田增产，同时还要保护水、肥料和能源等。

　　美国纽约哥伦比亚大学的Kyle Davis及同事综合运用1个作物耗水量模型和14种主要粮食作物的产量地图，调查了通过重新调整这些作物在全球耕地上的空间分布，可以实现增产的潜力。作者发现重新调整作物分布可以使卡路里产量和蛋白质产量分别增加10%和19%，也就意味着它或有助于某些国家降低对粮食进口的依赖。除此之外，这还可以使作物的雨水消耗量减少14%，灌溉用水量减少12%。

　　《自然—通讯》

　　用太阳能生产甲烷

　　本周《自然—通讯》展示了利用太阳能将二氧化碳转化为甲烷的方法。用温室气体生产燃料或许能提供可持续能源。

　　太阳能清洁且可持续，但是要储存它十分困难，因为电池只有有限的存储容量和寿命。用太阳光的能量生产燃料是一种可能的解决方案。韩国大捷基础科学研究所的Hyunjoon Song及同事建立了一种利用太阳能将二氧化碳转化为甲烷的新系统。他们首先用到氧化锌—— 一种常见于防晒霜的矿物质，它可有效转移太阳光能。然后，他们添加氧化铜晶体。当阳光照射在混合物上时，电荷开始流动。在碳酸水（含二氧化碳）中，这些电荷推动一种复杂的化学反应，将二氧化碳转化为纯度达99%的甲烷。

　　虽然这样的转化之前也实现过，但是此前的尝试有诸多缺陷，比如需要罕见且昂贵的材料来产生化学反应，或产生的燃料不如甲烷易于使用。将太阳能储存于甲烷气体可使材料的每单位质量提供比普通电池更多的能量。作者总结，在未来优化该转换过程是可能的，目前的发现让我们更加了解强化性能所需要的因素。

　　《自然—通讯》

　　蝴蝶伪装演化史

　　本周《自然—通讯》发表的一篇论文描述了一组凤蝶中不同模拟图案的演化史。对比基因组分析揭示这组蝴蝶的拟态的起源，以及不同模仿类型的优点与缺点。

　　凤蝶科中玉带凤蝶的雌性无毒，但是它们能够模拟多种有毒物种的翅膀图案，以避免遭到捕食者袭击。此前的研究表明这种差异，又称多态性，由单个基因控制——双性基因。然而，我们对这种“超基因模仿”能力的演化并没有充分的理解。

　　通过重建双性基因的演化历史，美国芝加哥大学的Marcus Kronforst及同事发现玉带凤蝶和它们的近缘种的模拟技巧拥有同一个起源，它们的共同祖先已经具有多态性。然而，在200万年里，一些物种有可能在种群规模较小的阶段失去了模仿多态性。同时，某些特定的模拟图案多次独立演化。

　　虽然模仿多态性被认为是有适应性的，但是结果显示在模仿技能扩张和模仿形态丢失的过程中，机缘巧合也是重要因素。