量子磁感应：生物学家探寻鸟类导航的进化秘密

量子磁感应：生物学家探寻鸟类导航的进化秘密 黄腹纹霸鹟（Empidonax flaviventris）是一种小型食虫鸟，它不能产生隐花色素 4 蛋白。这种鸟在北美洲繁殖，冬季迁徙到墨西哥南部和中美洲。图片来源：Corinna Langebrake一项新的基因研究表明，鸟类眼睛中的隐花色素 4 蛋白是鸟类磁导航能力的关键，其进化变化凸显了它在适应不同环境中的作用。研究小组在最近发表于英国皇家学会研究期刊《英国皇家学会生物科学院院刊》（Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences）上的一篇论文中报告说，这些发现表明隐花色素 4 能够适应不同的环境条件，并支持隐花色素 4 具有传感器蛋白功能的理论。奥尔登堡大学和牛津大学的研究表明，磁感应是基于候鸟视网膜上某些细胞中发生的复杂量子力学过程。这些研究成果于 2021 年发表在科学杂志《自然 》上，为隐花色素 4 就是他们一直在寻找的磁感受器这一假设提供了支持证据。他们证明了隐花色素 4 存在于鸟类的视网膜中。此外，用细菌生产的蛋白质进行的实验和模型计算都表明，隐花色素 4 在对磁场做出反应时表现出可疑的量子效应。之前的研究还发现，知更鸟等候鸟体内的隐花色素 4 对磁场的敏感性要高于鸡和鸽子等留鸟。"因此，隐花色素 4 在知更鸟身上比在鸡和鸽子身上更敏感的原因必须从该蛋白质的DNA序列中找到，"该研究的第一作者兰格布拉克说。"她补充说："在这些夜间迁徙的鸟类中，该序列可能在进化过程中得到了优化。"在目前的研究中，研究小组首次从进化的角度研究了磁感应。研究人员分析了 363 种鸟类的隐花色素 4 基因。首先，他们比较了该蛋白质与两种相关隐花色素的进化速度，发现用于比较的隐花色素基因序列在所有鸟类物种中都非常相似。它们在进化过程中似乎变化很小。这很可能是由于它们在调节体内时钟方面起着关键作用这种机制对所有鸟类来说都是必不可少的，改变这种机制会产生极其不利的影响。与此相反，隐花色素 4 被证明具有高度可变性。奥尔登堡大学鸟类学教授、鸟类研究所所长利德沃格尔解释说："这表明，这种蛋白质对于适应特定环境条件非常重要。由此产生的特殊化可能就是磁感应。在其他感官蛋白中也观察到了类似的模式，例如眼睛中的光敏色素。"研究人员随后仔细研究了隐花色素 4 的基因序列在鸟类进化史中的演变过程。他们的分析揭示了一个值得注意的趋势，尤其是在雀形目（Passeriformes）中，这种蛋白质通过快速选择经历了重大优化。研究结果表明，进化过程可能导致隐花色素4在鸣禽中专门用作磁感受器。研究发现，某些鸟类支系中不存在隐花色素 4，如鹦鹉、蜂鸟和霸鹟（Suboscines）。这表明隐花色素 4 在它们的生存中并不起重要作用。然而，鹦鹉和蜂鸟是定居型鸟类，而一些霸鹟鸟类则是长途迁徙型鸟类，它们与欧洲的小型鸣禽一样，白天和晚上都会飞行。这就提出了一个问题：霸鹟是否发展出了一种独立于隐花色素 4 之外的磁感，或者它们是否能够在没有磁感的情况下确定自己的方向？另一种可能是，它们的磁感与知更鸟的磁感具有相同的特性，后者依赖于光线，并且会被无线电波干扰。这位生物学家强调说："前两种情况将有力地证实隐色4假说，而第三种情况则会给这一理论带来问题。"Liedvogel说："霸鹟亚目为我们了解隐花色素4的功能和候鸟磁感应的重要性提供了一个天然的工具。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

人类造成1400种鸟类灭绝 是之前估计的两倍

人类造成1400种鸟类灭绝 是之前估计的两倍 虽然自 1500 年代以来许多鸟类的灭绝都有记录，但我们对此前物种命运的了解依赖于化石，而这些记录是有限的，因为鸟类的骨头轻而薄，会随着时间的推移而解体。这就掩盖了全球物种灭绝的真实情况。研究人员目前认为，自大约 13 万年前的晚更新世以来，已有 1430 种鸟类（近 12%）在现代人类历史上灭绝，其中绝大多数直接或间接地因人类活动而灭绝。这项研究由英国生态学与水文学中心（UKCEH）领导，发表在《自然通讯》（Nature Communications）上，研究人员利用统计建模估算了未被发现的鸟类灭绝数量。该研究的主要作者、英国生态研究中心的生态建模师罗布-库克（Rob Cooke）博士说："我们的研究表明，人类对鸟类多样性的影响远远超过了以往的认识。人类通过丧失栖息地、过度开发、引进鼠、猪和狗等方式迅速破坏了鸟类种群，这些动物袭击鸟巢并与鸟类争夺食物。我们的研究表明，许多物种在有文字记载之前就已经灭绝，没有留下任何痕迹，从历史上消失了"。该研究的合著者之一、哥德堡大学的索伦-福尔比博士补充说："这些历史性的物种灭绝对当前的生物多样性危机有着重大影响。"上图是人工智能生成的未知灭绝鸟类的图像。图片来源：UKCEH"世界可能不仅失去了许多迷人的鸟类，还失去了它们的各种生态作用，其中很可能包括种子传播和授粉等关键功能。这将对生态系统产生一连串的有害影响，因此，除了鸟类灭绝之外，我们还将失去许多依赖这些物种生存的动植物。"观察和化石显示，自更新世晚期以来，已有 640 种鸟类灭绝，其中 90% 发生在有人居住的岛屿上。这些鸟类包括毛里求斯的标志性鸟类渡渡鸟，北大西洋的大海雀，以及鲜为人知的圣赫勒拿岛燕鹱。但据研究人员估计，还有 790 个未知物种灭绝，这意味着总共有 1430 个物种消失如今只剩下不到 11000 个物种。科学家们说，他们的研究揭示了历史上最大的由人类驱动的脊椎动物灭绝事件（14世纪），据估计，在人类首次到达东太平洋（包括夏威夷和库克群岛）之后，有 570 种鸟类灭绝，几乎是自然灭绝率的 100 倍。他们认为，公元前九世纪还发生过一次大灭绝事件，主要原因是人类来到了西太平洋，包括斐济和马里亚纳群岛以及加那利群岛，并强调了始于十八世纪中叶的持续灭绝事件。从那时起，除了森林砍伐加剧和外来物种蔓延之外，鸟类还面临着气候变化、集约农业和污染等人为因素造成的威胁。作者之前的研究表明，在未来几百年中，我们可能会失去多达 700 种新的鸟类，这将是人类造成的史无前例的物种灭绝规模。但库克博士指出"更多的鸟类物种是否会灭绝取决于我们。最近的保护工作挽救了一些物种，我们现在必须加大保护鸟类的力度，由当地社区主导栖息地的恢复工作"。研究小组根据已知的鸟类灭绝情况以及与新西兰相比较的地区的相关研究工作程度进行了模拟估算。据信，新西兰是世界上唯一一个完全了解人类以前鸟类动物群落的地方，那里所有鸟类的遗骸都保存完好。一个地区的研究越少，化石记录预计就越不完整，估计未被发现的灭绝数量也就越多。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究：骨骼更复杂鸟类 灭绝风险相对更高

研究：骨骼更复杂鸟类 灭绝风险相对更高 一个国际研究团队通过分析鸟类的前后肢骨骼推断，鸟类的骨骼越复杂，其物种多样性就越少，面临的灭绝风险也就相对更高。 新华社星期六（9月30日）报道，英国巴斯大学等机构的国际研究团队日前在英国《自然-通讯》杂志上发表论文称，这项研究主要透过观察983种主要鸟类，并比较它们前肢（翅膀）和后肢（腿）的内在结构来分析鸟类骨骼的复杂性。 研究发现，骨骼较不复杂的鸟类，即前肢和后肢差异较小的鸟类，比那些骨骼复杂性较高、前后肢差异大的鸟类拥有更多的物种多样性。例如，鸽子、海鸥等鸟类骨骼复杂性低，物种多样性高，生活在世界各地不同的栖息地。相反，火烈鸟和鸵鸟等鸟类具有更复杂的骨骼，它们占据的栖息地更少，觅食的方式也较少。 研究员说，人们普遍认为物种的演化没有方向，对演化的“选择”可朝任何方向进行。但这项研究表明，至少在鸟类中，物种越是“专业化”，其进一步演化的路线数量就越受限制，意味着它们对栖息地丧失、食物链被破坏等环境变化的适应能力可能较弱。 研究员据此推断，骨骼更复杂、物种多样性更少的鸟类，其灭绝风险相对更高。他们下一步计划研究这一规律是否也适用于其他动物。

科学家在距今1200万年前的蜗牛壳化石中发现第一种多烯色素

科学家在距今1200万年前的蜗牛壳化石中发现第一种多烯色素 彩色蜗牛壳化石（左）和现代蜗牛壳（右边的大标本）。图片来源：Klaus Wolkenstein这使得哥廷根大学和维也纳自然历史博物馆（NHMW）的研究人员的这一新发现更加令人吃惊：他们在距今 1200 万年前的蜗牛壳化石中发现了色素。这是世界上首次在化石中发现的几乎原封不动保存下来的多烯类色素。这项研究发表在《古生物学》杂志上。奥地利 Nexing 中新世沉积物中的 Pithocerithium rubiginosum 贝壳化石（高 1.5 厘米）（左）和氟化钙圆盘（圆盘直径 2 厘米）上分离出的红色多烯色素（右）。资料来源：Klaus WolkensteinNHMW 的古生物学家在奥地利布尔根兰州发现了蜗牛超科 Cerithioidea 的蜗牛壳。这些蜗牛生活在一千二百万年前的热带海边。参与这项发现的 NHMW 教授马蒂亚斯-哈扎豪泽（Mathias Harzhauser）解释说："他说："目前还不清楚这些淡红色的花纹是来自原始的贝壳，还是后来在沉积物中形成的。哥廷根大学地球科学中心的研究人员解开了这个谜团。他们利用拉曼光谱分析了这些色素。这包括用激光照射样品。样品反射出的散射光可以用来清楚地识别化合物。他们在贝壳化石中检测到了属于多烯类化学物质的色素。这些有机化合物包括众所周知的"类胡萝卜素"，例如，鸟类羽毛、胡萝卜和蛋黄中鲜艳的红色、橙色和黄色就是由类胡萝卜素产生的。领导这项研究的克劳斯-沃肯斯坦（Klaus Wolkenstein）博士多年来一直在哥廷根大学研究化石颜料的化学性质："通常情况下，经过这么长的时间，我们所能希望的是这些化学物质降解产物的痕迹。但是，如果降解，这些化合物就会失去颜色。因此，在距今 1200 万年前的化石中发现这些几乎完好无损的色素确实令人惊讶。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家为困惑古生物学家150年的神秘巨骨揭开新谜底

科学家为困惑古生物学家150年的神秘巨骨揭开新谜底 巨大的鱼龙浮尸在海面上的复原图。在欧洲各地的海洋沉积物中都发现了鱼龙的残骸。图片来源：Marcello Perillo / 波恩大学1850 年，英国博物学家塞缪尔-斯塔奇伯里在一份科学杂志上报告了一个神秘的发现：在布里斯托尔附近的化石矿藏 Aust Cliff 发现了一块巨大的圆柱形骨头碎片。此后，类似的骨头碎片在欧洲各地都有发现，包括北莱茵-威斯特法伦州的博嫩堡和法国普罗旺斯地区。2 亿多年前，这些地区被淹没在巨大的海洋之下，海洋覆盖了西欧和中欧的大片地区。沉积物中保存着当时动物世界的化石遗骸，包括海洋和沿海居民。关于这些大型骨骼化石属于哪一类动物至今仍存在一些争议。斯塔奇伯里在对首次发现的化石进行研究时认为，这些化石来自一种已灭绝的类似鳄鱼的陆地生物迷齿亚纲（labyrinthodontia）。然而，这一假设遭到了其他研究人员的质疑，他们认为这些化石来自长颈龙、剑龙或一个仍然完全未知的恐龙类群。长期以来，人们一直不清楚这些骨骼化石来自哪种动物。现在的新研究表明，它们来自鱼龙。图片来源：Marcello Perillo/波恩大学由蛋白质纤维组成的不寻常组织马塞洛-佩里洛解释说："早在 20 世纪初，其他一些研究人员就已经推测这些化石可能是巨大鱼龙的化石。"这位年轻的研究员在波恩大学地球科学研究所马丁-桑德（Martin Sander）教授领导的研究小组中对这一理论进行了研究，这是他硕士论文的一部分。作为工作的一部分，他研究了化石骨组织的微观结构。他说："相似物种的骨骼一般具有相似的结构。因此，骨组织学骨组织分析可以用来得出结论，说明该发现源自哪个动物群。"研究人员使用改装过的钻头，能够在不破坏珍贵化石的情况下取出骨头碎片。由此获得的薄薄的骨骼横截面使研究微观结构成为可能。图片来源：Deborah Hutchinson/布里斯托尔博物馆和艺术馆佩里洛首先从至今尚未分类的骨骼中提取样本。他说："我比较了英格兰西南部、法国和博嫩堡的标本。它们都显示出一种非常特殊的特性组合。这一发现表明，它们可能来自同一动物群"。然后，他用一种特殊的显微镜证明，骨壁具有非常不寻常的结构：它含有矿化胶原蛋白（一种蛋白质纤维）的长链，这些长链以一种独特的方式交织在一起，而这种交织方式在其他骨骼中尚未发现。具有类似结构的鱼龙骨骼有趣的是，加拿大的大型鱼龙化石也具有非常相似的骨壁结构。佩里洛强调说："然而，这种结构在我研究过的其他动物群的化石样本中并没有发现。因此，看来这些碎片也极有可能属于鱼龙，而且这些发现驳斥了这些骨头来自陆生恐龙的说法"。这些化石很可能来自海洋生物的下颚。通过将化石碎片的大小与该动物群中其他物种的下颚进行比较，可以推断出这些动物的长度：正如鱼龙理论的支持者在早些时候的一项研究中最初推测的那样，它们的长度可能达到 25 米到 30 米。佩里洛说："不过，这个数字只是估计，还远远不能确定直到我们找到更完整的化石遗骸。尽管如此，这些化石肯定异常巨大。"最早的鱼龙生活在距今约 2.5 亿年前的三叠纪早期的古海洋中。像鲸鱼一样大的鱼龙很早就出现了，但最大的鱼龙大约在 2.15 亿年前才出现。在 2 亿多年前的三叠纪末期，几乎所有鱼龙物种都灭绝了。它们骨壁的不寻常结构类似于碳纤维增强材料可能使骨骼非常稳定，同时允许快速生长。佩里洛说："即使动物正常进食，这些巨大的下颚也会受到强大的剪切力。这些动物也有可能用鼻子撞击猎物，类似于今天的虎鲸。不过，目前这还只是纯粹的推测。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家研制出第一种无阳极钠固态电池

科学家研制出第一种无阳极钠固态电池 根据发表在《Nature Energy》期刊上的一项研究，芝加哥大学的科学家研制出第一种无阳极钠固态电池。阳极会逐渐磨损，一旦磨损掉电池就没用了，无阳极不存在该问题；今天广泛使用的电池都是锂电池，而锂是稀缺性矿物质，相比下钠既丰富又价格便宜。钠电池、固态电池和无阳极电池都已经存在，但将三者组合起来还是第一次。研究人员研制出的这种新电池能稳定循环数百次，用钠代替锂使得其制造更便宜和环保，新的固态设计使其更安全。 via Solidot