性寄生有助于深海𩽾𩾌鱼适应黑暗的海洋深处 对免疫医学研究有潜在启示

性寄生有助于深海𩽾𩾌鱼适应黑暗的海洋深处 对免疫医学研究有潜在启示 深海𩽾𩾌鱼的独特繁殖策略作为地球上最广阔的生态系统，深海可能是一个很难找到伴侣的地方。然而，科学家发现，一些深海𩽾𩾌鱼已经形成了一种非凡的繁殖策略，确保它们一旦在浩瀚的水域中找到伴侣，就能终生保持联系（长在一起了）。这些𩽾𩾌鱼被称为 Ceratioids，它们通过性寄生繁殖后代，微小的雄𩽾𩾌会吸附在大得多的雌𩽾𩾌身上进行交配。在某些物种中，雄鱼会咬住雌鱼，一旦交配完成，雄鱼就会放开雌鱼。在其他物种中，雄性永远与雌性融合在一起。在一个称为强制性寄生的过程中，雄性的头部会溶入雌性体内，它们的循环系统也会合并。雄性变成了一个永久性的精子生产性器官。研究进化优势在5月23日发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的一项新研究中，耶鲁大学的研究人员探讨了性寄生如何与鱼类的其他相关特征协同作用，影响垂钓者鱼类的多样化。研究人员表示，了解性寄生的进化过程具有重要意义，有朝一日可以为医学进步提供参考。𩽾𩾌鱼免疫基因组退化的进化背景。图片来源：Current Biology/Brownstein et al.研究人员利用𩽾𩾌鱼基因组的遗传数据，展示了一些复杂的特征（如性寄生）是如何帮助一些𩽾𩾌鱼类群从珊瑚礁等浅海栖息地漫游过渡到在"午夜区"黑暗、开阔的水域（阳光无法穿透的深海生态系统）中游泳的。耶鲁大学生态学与进化生物学系研究生、该研究的共同第一作者切斯-布朗斯坦（Chase D. Brownstein）说："人们往往用单一性状来解释一群动物为何能在特定生态系统中茁壮成长，但在大多数生物中，几种独特的创新似乎能协同作用，开发新的栖息地。我们发现，包括性寄生所需的性状在内的一系列性状使得垂钓鱼能够在全球极端变暖时期入侵深海，当时地球上的海洋正处于生态动荡之中。"遗传学见解和对医学的影响在这项研究中，研究人员重建了深海物种的进化史。他们证明，在距今5000万年至3500万年前的古新世-始新世热极盛时期，𩽾𩾌鱼从底栖步行鱼（利用改良的鳍在浅海海底"行走"）迅速过渡到深海游泳鱼。布朗斯坦说，研究人员最终无法推断出深海𩽾𩾌鱼的清晰进化树，因为各系之间的分化太快，导致各系之间的关系无法确定。但他们发现，性寄生的起源与𩽾𩾌鱼过渡到深海的过程相吻合，尽管他们无法确定是暂时性依附还是强制性寄生这两种寄生形式中的哪一种首先出现。为了实现性寄生，多种性状同时进化。例如，栉水母需要进化出极端的性二型，即大型雌性和小型雄性。它们还需要脱落适应性免疫系统攻击和消灭病原体的特化免疫细胞和抗体系统以便雌性宿主的身体不会排斥寄生的雄性。通过重建参与适应性免疫的关键基因的进化史，研究人员了解到，多个深海𩽾𩾌鱼类群趋同地退化了它们的适应性免疫，从而实现了性寄生。虽然随着深海𩽾𩾌鱼进入深海，它们的性寄生也在不断进化，但研究人员认为，性寄生并不一定是驱动𩽾𩾌鱼物种多样化的关键特征。不过，布朗斯坦说，性寄生确实能让𩽾𩾌鱼在午夜区取得成功。他说："性寄生被认为对栖息在深海是有利的，因为深海是地球上最大和最同源的栖息地。一旦个体在那片广袤的海域找到了配偶，强制性的性寄生就能让它们永久地结合在一起，这似乎是深海𩽾𩾌进化的一个重要帮助。"该研究的资深作者、耶鲁大学文理学院生态学和进化生物学教授、耶鲁大学皮博迪博物馆宾厄姆海洋学脊椎动物馆馆长托马斯-近（Thomas Near）说，这项研究对人类健康具有潜在的影响。他说："更好地了解深海𩽾𩾌鱼是如何丧失适应性免疫力的，有朝一日可能有助于医疗程序的进步，例如器官移植和皮肤移植，在这些程序中，抑制免疫力至关重要。这是未来医学研究的一个有趣领域。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

顶级掠食者的黎明：远古食肉动物如何进化成陆地霸主

顶级掠食者的黎明：远古食肉动物如何进化成陆地霸主 异齿龙是二叠纪早期（约 2.98-2.72 亿年前）的一种早期掠食性合弓动物。(陈列于加拿大皇家泰尔博物馆）。资料来源：Suresh A. Singh。研究人员研究了肉食性合趾类动物的颌骨解剖和体型，利用这些特征重建了这些远古食肉动物可能的进食习惯，并绘制了它们的生态进化图。他们发现，大约在2.7亿年前，合趾目动物的颌骨功能发生了重大转变，这与捕食行为的重大转变有关，对我们最早祖先的进化具有重要影响。随着食草动物的体型越来越大，速度越来越快，食肉动物为了生存，开始适应成为体型更大、捕食能力更强的食肉动物。捕食适应性的关键进化转变第一作者、布里斯托尔地球科学学院的苏雷什-辛格博士解释说："早期的合弓动物，如著名的异齿龙，有很长的下颌和很多牙齿，以确保一旦捕获猎物，猎物就无法逃脱。然而，我们发现颌部功能发生了变化，颌部变得更短，肌肉效率更高，集中在颌部前端的牙齿更少这些颌部适应于进行深而有力的咬合。""这一变化表明，后来的合体食肉动物更注重重创猎物，从而更快地杀死猎物。在这些后来的合弓动物中，有最早的剑齿食肉动物！这一变化突出表明，捕食者面临着来自猎物的新的选择性压力。"二叠纪晚期（约 2.59-2.52 亿年前）的 狼蜥兽，一种更高级的肉食性合趾目动物，也是最早的剑齿食肉动物之一。(陈列于加拿大皇家安大略博物馆）。资料来源：Suresh A. Singh这一发现为合趾目动物进化的关键一步提供了重要的背景。"这项研究的合作者阿明-埃尔斯勒（Armin Elsler）博士补充说："一直以来，合趾目颌骨的重组都被认为是哺乳动物进化的重要一步。"这些变化不仅提高了颌骨的效率，还标志着颌骨最早的重新发育，这也造就了哺乳动物复杂的耳朵。是什么推动了这第一步？我们的研究表明，部分原因是来自猎物的生态压力"。对现代进化论认识的影响共同作者汤姆-斯塔布斯（Tom Stubbs）博士说："下颌功能转变的时间与新的更大更快的食草动物的进化相吻合，这种食草动物会给捕食者带来更大的挑战。食肉动物受伤或被杀的风险增加了，所以一些近体食肉动物变得更大、更善于杀戮，以克服这些风险"。这一转变反映了捕食者与猎物之间相互作用的新动态，表明陆地上的生命发展得更快了。信息图表展示了下颌功能解剖学和身体大小的差异，以及在研究中发现的古代食肉类合趾目动物更多类似哺乳动物行为的潜在生态推论。图片来源：Suresh A. Singh 的作品。图片插入来源：克鲁格目击高清。古生代晚期是动物首次开始完全在陆地上生活、进食和繁殖的时期，该研究的共同导师迈克-本顿（Mike Benton）教授说，"它们完全变成了陆生动物，在新的栖息地定居，并在远离它们以前依赖的水生环境的内陆开发新资源。我们的研究结果表明，随着这些早期陆生动物越来越适应陆地生活，它们所面临的选择性压力也发生了变化捕捉另一种能够快速移动并长得更大的动物要比捕捉滑溜溜的小鱼或两栖动物困难得多。"艾米丽-雷菲尔德（Emily Rayfield）教授也是这项研究的共同导师。她补充说："捕食者与猎物之间的相互作用是当今动物行为的重要驱动力，因此，通过数百万年的解剖进化看到这种影响，并发现它们有可能推动我们自身进化史上的一些重大飞跃，是一件非常了不起的事情。它凸显了古生物学家如何利用形式与功能之间的关系来探索不同的史前动物可能是如何生活的，这可以告诉我们很多关于地球上生命进化的信息。"研究人员还发现，合体食肉动物的形态多样性在这一转变之后有所增加，在二叠纪中晚期大约 2.65-2.51 亿年前增加了适应更快撕咬速度或更强撕咬力的新功能类群。通过评估这些新食肉动物物种的大小在不同群落中的比较，他们意识到这些群落可能已经开始与现代食肉哺乳动物的群落非常相似。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

进化的智慧：远古鲨鱼如何在地球最热的海洋中生存下来

进化的智慧：远古鲨鱼如何在地球最热的海洋中生存下来 研究表明，在过去的一次全球变暖事件中，鲨鱼从海底生物进化成了开阔海洋的掠食者，通过身体变化（如拉长鳍）来适应环境，从而成为更有效率的游泳者。我们今天所熟知的鲨鱼是公海上的顶级掠食者，它们是在数百万年前全球变暖的剧变中，从矮小的海底居民进化而来的。大约 9300 万年前，大量火山熔岩喷涌而出，导致二氧化碳含量飙升，形成了温室气候，将海洋温度推到了最高温。加利福尼亚大学河滨分校（UCR）的研究人员发现，一些鲨鱼用拉长的胸鳍来应对高温。今天（6 月 3 日）发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的一篇论文记录了这一发现。这项发现是通过对 500 多种鲨鱼活体和化石进行体长和鳍的测量而得出的。UCR生物学博士生、论文第一作者菲利普-斯特恩斯（Phillip Sternes）说："胸鳍是一种重要的结构，相当于我们人的手臂。我们在查阅大量数据集后发现，随着鲨鱼的栖息地从海底扩展到开阔的海洋，这些鳍的形状也发生了变化。"生活在海洋不同区域的鲨鱼及其各自的胸鳍。图片来源：Phillip Sternes/UCR较长的胸鳍有助于提高鲨鱼运动的效率。"它们的鳍堪比商用飞机的机翼，又长又窄，可以最大限度地减少运动所需的能量，"斯特恩斯说。研究人员还发现，与底栖鲨鱼相比，开阔水域生活的鲨鱼的速度更快，鲨鱼肌肉对温度非常敏感，UCR进化、生态和生物有机体生物学系教授、论文共同作者蒂姆-海勒姆（Tim Higham）介绍说："这些数据帮助我们在较高温度、尾部运动和游泳速度之间建立了关联。"大多数现存的鲨鱼物种仍然是底栖动物，占据着科学家们所说的海底区域。在大众文化中，这些底栖鲨鱼并不像它们凶猛的开阔水域亲戚那样高大。许多底栖鲨鱼是细长、扁平、中等体型的掠食者。现代鲨鱼中只有约 13% 是快速游泳的开放水域掠食者。研究人员认为，对于它们的远古亲戚来说，呼吸可能已经变得困难。白垩纪时期，随着热量的增加，海底附近的氧气含量可能会下降。现代海面平均温度约为华氏 68 度。在白垩纪，海面温度要高得多，平均达到 83 华氏度左右。白垩纪的高温并非一蹴而就，鲨鱼的进化也是如此。克莱蒙特麦肯纳学院副教授、论文合著者拉尔斯-施密茨（Lars Schmitz）说："在整个时代，我们的公海表面温度相当高，然后在一两百万年的时间里出现了一个明显的峰值。"全球变暖推动了包括鲨鱼在内的一些动物群体的进化，同时也导致了其他动物的灭绝。由于这些进化变化发生在过去较长的时间范围内，因此很难准确预测鲨鱼或其他海洋生物将如何应对当前的变暖趋势。生物学家看到一些鲨鱼，包括虎鲨和公牛鲨等热带物种，开始游向更北的地方。但目前还不清楚，受到威胁的鲨鱼能否再次适应它们生活的地方，并在迅速升温的环境中生存下来。斯特恩斯说："现在气温上升得如此之快，据我所知，地质记录中没有任何东西可以用来进行真正的比较。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期 红鳍柱颌针鱼（Strongylura notata）"躲藏"在加勒比海库拉索岛附近的海面下。资料来源：Juliette Jacquemont（该研究的共同作者）。领衔作者、荷兰皇家海洋研究所（NIOZ）的卡塔琳娜-阿尔特（Katharina Alter）解释了为什么对已发表的有关气候变化影响的研究结果进行总结和分析至关重要："为了更好地了解气候变化对全球的总体影响，海洋生物学家会计算气候变化对所有鱼类或所有无脊椎动物物种的影响。然而，在不同的单项研究中确定的影响可能会相互抵消：例如，如果蜗牛等无脊椎动物从某种环境变化中获益，而海胆等其他无脊椎动物则从中受损，那么尽管这两种动物群体都受到了影响，但无脊椎动物受到的总体影响却被认定为零"。事实上，由于气候变化，蜗牛吃得更多，而海胆吃得更少。这两种影响都很重要，甚至会产生连带效应：海胆的食物草皮藻会生长得更多，而腹足类的食物海带的生长则会减少。这两种无脊椎动物摄食量的不同导致生态系统从海带为主的生态系统转变为草皮藻为主的生态系统，从而改变了生活在这个生态系统中的所有其他动物的生存环境。"阿尔特博士与来自瓦赫宁根大学以及美国、法国、阿根廷、意大利和智利的其他12个研究机构的同事一起，开发出了新的研究方法，不再将看似矛盾的结果对立起来，而是利用这两种结果来确定气候变化对动物健康的影响。在使用这种方法之前，人们已经知道海洋变暖和海水酸性增强会在三个方面对鱼类和无脊椎动物产生负面影响：它们的生存机会减少，新陈代谢加快，无脊椎动物的骨骼变弱。利用这种新方法，国际海洋研究小组发现，气候变化对鱼类和无脊椎动物的其他重要生物反应产生了负面影响：生理、繁殖、行为和身体发育。阿尔特"因为这可能会导致影响海洋生态系统结构的生态转变，我们的研究结果表明，气候变化的影响可能会比之前想象的更大"。几十年来，空气中二氧化碳含量的增加导致海水温度升高、酸性增强，预计未来这一趋势还将继续。然而，其速度和程度尚不可知。阿尔特和她的同事们计算了三种预计的二氧化碳增加情景的后果，因此也计算了海洋变暖和海洋酸化的后果：极端增加、以目前速度适度增加以及由于可能采取的措施减缓增加。阿尔特介绍说："我们的新方法表明，如果海洋变暖和酸化继续按照目前的轨迹发展，鱼类和无脊椎动物物种中高达100%的生物过程都将受到影响，而之前的研究方法分别只发现了所有过程中约20%和25%的变化。"此外，研究还表明，减缓大气中二氧化碳含量的措施将有助于减少生物过程的变化：在低二氧化碳情况下，无脊椎动物中50%的反应和鱼类中30%的反应将受到影响。阿尔特认为，新方法的最大好处是，人们可以更详细地了解气候变化对物种的影响。"新的计算方法权衡了与当前状态的显著偏差，无论其方向如何是有利还是有害都将其视为海水变暖和酸化的影响。有了我们的新方法，您就可以纳入最广泛的测量反应，并发现传统方法中被掩盖的影响。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

剑桥研究表明物种间的竞争极大地影响了类人猿的进化轨迹

剑桥研究表明物种间的竞争极大地影响了类人猿的进化轨迹 最新研究表明，不仅仅是气候，竞争对智人的进化产生了重大影响，智人属表现出独特的物种分化模式，与其他脊椎动物明显不同。海德堡智人的头骨模型，海德堡智人是最新研究中分析的智人物种之一。资料来源：剑桥大学达克沃斯实验室通常认为，气候是造成类人物种出现和灭绝的原因。然而，在大多数脊椎动物中，种间竞争发挥着重要作用。现在，研究首次表明，在人类五百万年的进化过程中，竞争对于"物种分化"新物种出现的速度至关重要。发表在《自然-生态学与进化》杂志上的这项研究还表明，人类自身血统的物种形成模式几乎与其他任何东西都不同。第一作者、剑桥大学克莱尔学院的生物人类学家劳拉-范-霍尔斯坦博士说："我们一直忽视了物种之间的竞争是如何塑造我们自己的进化树的。气候对类人猿物种的影响只是故事的一部分。"最新研究中分析的类人猿物种之一弗洛里斯人的头骨铸模。资料来源：剑桥大学达克沃斯实验室范-霍尔施泰因说，在其他脊椎动物中，物种的形成是为了填补生态"壁龛"。就拿达尔文的雀类来说：一些雀类进化出了大嘴，用来啄坚果；而另一些雀类则进化出了小嘴，用来捕食某些昆虫。当每个资源"位"都被填满时，竞争就开始了，于是没有新的雀类出现，物种灭绝就接踵而至。Van Holstein利用贝叶斯建模和系统发育分析表明，与其他脊椎动物一样，大多数类人猿物种是在资源或空间竞争较少的情况下形成的。"我们在许多早期类人猿身上看到的模式与所有其他哺乳动物相似。物种分化率上升，然后趋于平稳，此时灭绝率开始上升。这表明，种间竞争是一个主要的进化因素。"人类独特的进化模式然而，当范-霍尔施泰因分析我们自己的族群智人时，他的发现却是"离奇的"。对于现代人的智人血统来说，进化模式表明，物种之间的竞争实际上导致了更多新物种的出现这与几乎所有其他脊椎动物的趋势完全相反。"智人的种类越多，物种分化的速度就越快。因此，当这些壁龛被填满后，就会有更多的物种出现。这在进化科学中几乎是绝无仅有的"。她所能找到的最接近的对比是生活在岛屿上的甲虫物种，那里的封闭生态系统会产生不寻常的进化趋势。"我们看到的直接导致现代人的智人跨物种进化模式更接近于岛居甲虫的进化模式，而不是其他灵长类动物，甚至是任何其他哺乳动物的进化模式"。近几十年来，人们发现了多个新的类人猿物种，从南猿（Australopithecus sediba）到浮人（Homo floresiensis）。范-霍尔施泰因建立了一个新的数据库，记录了类人猿化石中的"出现"情况：每次发现一个物种并确定其年代，总共约有385次。化石是衡量物种寿命的不可靠标准。"范-霍尔施泰因说："我们发现的最早化石不会是一个物种的最早成员。直立人头骨的铸模，直立人是最新研究中分析的类人猿物种之一。资料来源：剑桥大学达克沃斯实验室"生物化石的成活率取决于地质和气候条件：是炎热、干燥还是潮湿。随着研究工作集中在世界上的某些地方，我们很可能会因此而错过某个物种较年轻或较古老的化石"。范-霍尔施泰因利用数据模型来解决这个问题，并将每个物种在其存在之初和结束时的可能数量以及化石环境因素考虑在内，为大多数已知类人猿物种（共 17 种）生成了新的开始和结束日期。技术进步与人类进化她发现，一些被认为是通过"anagenesis"进化而来的物种当一个物种慢慢变成另一个物种，但血统并没有分裂实际上可能是"萌芽"：当一个新物种从现有物种分支出来时。这意味着比以前假设的更多的类人猿物种共存，因此可能存在竞争。人类的早期物种，如古人类，很可能是通过生理进化来扩大自己的生存环境例如，通过调整牙齿来利用新型食物而我们智人属中截然不同的模式的驱动力很可能是技术。"采用石器、火或密集的狩猎技术，都是极为灵活的行为。能够利用它们的物种可以迅速开辟新的生存空间，而不必在进化新的身体结构的同时度过漫长的岁月，"范-霍尔施泰因说。她认为，最新研究发现的智人物种数量呈指数级增长的背后，可能是智人利用技术进行泛化的能力，以及迅速超越迫使其他物种争夺栖息地和资源的生态位的能力。但这也造就了智人终极通才。在几乎所有的生态位中，与一个极其灵活的通才竞争，可能是导致所有其他智人物种灭绝的原因。范-霍尔施泰因补充道："这些结果表明，尽管竞争一直被人们所忽视，但它在整个人类进化过程中发挥了重要作用。也许最有趣的是，在我们这个种属中，竞争所起的作用与迄今所知的任何其他脊椎动物种系都不同。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

从蝙蝠到鼯鼠 新研究揭示哺乳动物如何进化出滑翔能力

从蝙蝠到鼯鼠 新研究揭示哺乳动物如何进化出滑翔能力 一项研究通过确定 Emx2 基因附近 DNA 增强子的关键变化，揭示了哺乳动物（尤其是有袋动物）滑翔能力背后的遗传基础，表明不同物种发展飞行能力的共同进化策略。资料来源：乔-麦克唐纳这是如何形成的？在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中，由普林斯顿大学和贝勒医学院领导的研究小组解释了"皮膜"的基因组和发育基础。"皮膜"是一层薄薄的皮膜，它使一些哺乳动物能够在空中翱翔。"从分子和遗传学的角度来看，我们还不太了解新的性状和适应性是如何产生的。"普林斯顿大学分子生物学助理教授 Ricardo Mallarino 博士说："我们想研究进化的新特性是如何产生的。"为了更好地了解有袋类动物的进化，研究小组重点研究了有袋类动物。这是因为滑翔能力是通过类似的解剖学变化在近亲有袋类动物身上反复发展出来的，比如蜜袋鼯一种小到可以装进口袋的有袋类动物，作为一种宠物很受人们的欢迎。贝勒研究小组领导了15种有袋类动物的基因组测序工作，确定了滑翔类动物和非滑翔类动物的DNA序列。比较这些序列发现，一个名为 Emx2 的基因附近的进化速度加快。"有趣的是，基因序列本身似乎并不是发生最相关变化的地方。相反，关键的变化发生在基因组附近被称为'增强子'的DNA短序列上。"共同通讯作者、贝勒大学分子和人类遗传学教授兼基因组结构中心主任埃雷兹-利伯曼-艾登博士说："正是这些不断变化的增强子改变了Emx2在体内活跃的方式和位置，并推动了滑行的进化。"马拉里诺实验室的共同第一作者、研究生豪尔赫-莫雷诺（Jorge Moreno）说："了解基因组水平上产生这些趋同性状的潜在变化非常重要，因为它能告诉我们进化是否选择了阻力最小的路径。可以有相同的结果，但却有不同的路径。"接下来，研究人员想要验证这些想法。为此，他们利用了有袋类动物最独特的特征之一它们的小袋。贝勒大学分子和人类遗传学助理教授、莱斯大学理论生物物理中心研究员奥尔加-杜德琴科（Olga Dudchenko）博士说："有袋类动物出生时的发育阶段比典型的哺乳动物要早得多。它们不是在母亲的子宫里继续发育，而是爬进母亲的育儿袋，一直待到它们准备好独立面对这个世界。事实上，它们就在袋中，这使得研究单个基因（如 Emx2）如何影响有袋动物的发育变得更加容易。"研究人员发现，Emx2利用一种可能存在于所有哺乳动物体内的遗传程序产生了有袋动物的皮囊。例如，Emx2在小鼠和蜜袋鼯两侧的皮肤中都很活跃，但在蜜袋鼯中，它的表达时间要长得多。贝勒大学基因组结构中心的杜德琴科指出："通过修改那些关键的Emx2增强子，一个又一个物种开发出了这种通用程序，从而发展出了滑行能力。"对于希望冲上云霄的猪来说，这是一个令人鼓舞的消息，有朝一日它们可能不需要风口了。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：