科学家观察到蜘蛛模仿蚂蚁以吓退捕食者的生存策略

科学家观察到蜘蛛模仿蚂蚁以吓退捕食者的生存策略  一只模仿蚂蚁的蜘蛛化石揭示了蜘蛛躲避捕食者的进化策略，强调了模仿在蜘蛛王国的适应性优势。Myrmarachne colombiana.资料来源：George Poinar Jr.在俄勒冈州立大学理学院任职的波伊纳尔说："蚂蚁是特别适合蜘蛛假扮的生物许多动物都觉得蚂蚁令人讨厌或吃起来很危险。蚂蚁有很强的自卫能力它们有很强的咬合力和刺痛毒液，它们可以召集几十上百个同伴作为盟友。与此同时，蜘蛛没有太多的化学防御能力，而且独来独往，这使它们很容易被更大的蜘蛛、黄蜂和鸟类猎杀这些捕食者宁愿避开蚂蚁。因此，如果蜘蛛能像蚂蚁一样，它就更有可能不被打扰"。伪装成蚂蚁的蜘蛛生活在全球许多地方，但直到现在，大多数蜘蛛都能躲过化石研究人员和捕食者的发现。波因纳尔描述的标本被命名为"Myrmarachne colombiana"，它被埋在一种被称为"copal"的树脂化石中。与琥珀相比，科帕尔是一种不太成熟的树脂化石，琥珀的年代通常在 2500 万年或更久之前。不过，科帕尔的历史可长达 300 万年。利用保存在琥珀中的动植物生命形式来了解遥远过去的生物学和生态学的国际专家波伊纳尔说，但是，这种树脂的年龄还无法确定。研究人员正在使用的树脂块来自哥伦比亚麦德林，体积太小，无法进行老化测试，否则有可能损坏里面的蜘蛛。波伊纳尔指出，目前没有任何记录表明哥伦比亚有模仿蚂蚁的蜘蛛。他说："蜘蛛要完成向蚂蚁的神奇转变是一项挑战。蚂蚁有六条腿和两根长触角，而蜘蛛有八条腿，没有触角。"波伊纳尔说，为了避免这些解剖学上的差异，蜘蛛通常会把两条前腿摆成近似触角的样子。但是，腿的数量和触角的有无并不是区分蚂蚁和蜘蛛外观的唯一特征。蜘蛛的腹部和头胸部紧密相连，而在蚂蚁中，相当于这些身体部位的部分被称为叶柄的狭窄部分隔开。蜘蛛还有许多其他较小的结构需要改变，才能与蚂蚁非常相似。这是如何实现的？大多数科学家认为，首先是蜘蛛的变异、适应，然后是自然选择。不过，这大概也涉及到蜘蛛的一些推理和智慧，因为蜘蛛经常模仿同一环境中特定蚂蚁的身体变化。在早期，我们被告知昆虫的所有习性都是本能的结果，但现在已经不是这样了。他补充说，有几类蜘蛛已经发展出了外形和行为酷似各种蚂蚁的能力。还有一些蜘蛛试图伪装成其他昆虫，如苍蝇、甲虫和黄蜂。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

绿色革命2.0：科学家利用人工智能创造碳捕捉植物

绿色革命2.0：科学家利用人工智能创造碳捕捉植物 索尔克研究所的科学家们正在利用一款名为 SLEAP 的人工智能软件来开发具有增强根系的植物，这些植物能够捕获和储存更多的碳，与全球应对气候变化的努力相一致。该工具大大提高了植物表型和基因型分析的效率和准确性，加快了有效碳封存植物的培育速度。资料来源：索尔克研究所为了设计这些拯救气候的植物，索尔克"利用植物计划"（Harnessing Plants Initiative）的科学家们正在使用一种名为SLEAP的先进的新型研究工具一种易于使用的人工智能（AI）软件，可以跟踪根系生长的多种特征。SLEAP 由索尔克研究员塔尔莫-佩雷拉（Talmo Pereira）创建，最初设计用于跟踪实验室中的动物运动。现在，佩雷拉与植物科学家、索尔克同事沃尔夫冈-布施（Wolfgang Busch）教授合作，将 SLEAP 应用于植物。SLEAP 和 sleap-roots 通过分析根的几何形状，预测植物根的不同部分如何相互连接。资料来源：索尔克研究所在发表于《植物表型组学》（Plant Phenomics）的一项研究中，Busch 和 Pereira 首次提出了一种使用 SLEAP 分析植物根系表型的新方案植物根系生长的深度和宽度、根系的庞大程度以及其他物理特性，而在使用 SLEAP 之前，对这些表型的测量非常繁琐。将 SLEAP 应用于植物已使研究人员建立了迄今为止最广泛的植物根系表型目录。此外，跟踪这些物理根系特征有助于科学家找到与这些特征相关的基因，以及多种根系特征是由相同基因决定的还是独立决定的。这样，索尔克团队就能确定哪些基因对他们的植物设计最有利。"这次合作真正证明了索尔克科学的特殊性和影响力，"佩雷拉说。"我们不只是'借用'不同学科的知识，而是真正把它们放在平等的地位上，以创造出比各部分之和更伟大的东西"。左起Talmo Pereira、Elizabeth Berrigan 和 Wolfgang Busch。资料来源：索尔克研究所在使用 SLEAP 之前，追踪植物和动物的物理特征需要耗费大量人力，从而减缓了科研进程。如果研究人员想要分析植物的图像，他们需要手动标记图像中属于植物和不属于植物的部分逐帧、逐部分、逐像素。只有这样，才能应用较早的人工智能模型来处理图像，并收集有关植物结构的数据。SLEAP 的独特之处在于它同时使用了计算机视觉（计算机理解图像的能力）和深度学习（训练计算机像人脑一样学习和工作的人工智能方法）。这两种方法的结合使研究人员能够在不逐个像素移动的情况下处理图像，而跳过中间的劳动密集型步骤，直接从图像输入跳转到定义的植物特征。第一作者 Elizabeth Berrigan 是 Busch 实验室的生物信息学分析师，她说："我们创建了一个在多种植物类型中验证过的强大协议，它减少了分析时间和人为错误，同时强调了可访问性和易用性 ，而且不需要对实际的 SLEAP 软件进行任何修改。"在不修改 SLEAP 基线技术的情况下，研究人员为 SLEAP 开发了一个可下载的工具包，名为sleap-roots（可在此处下载开源软件）。 有了sleap-roots，SLEAP 可以处理根系的生物特征，如深度、质量和生长角度。索尔克团队在多种植物中测试了sleap-roots软件包，其中包括大豆、水稻和油菜等农作物，以及模式植物拟南芥芥科开花杂草。在测试的各种植物中，他们发现基于SLEAP的新方法优于现有方法，注释速度快1.5倍，训练人工智能模型的速度快10倍，在新数据上预测植物结构的速度快10倍，而且准确率与以前相同或更高。这些表型数据，如植物根系在土壤中长得特别深，可以通过推断了解形成这种特别深的根系的基因。SLEAP 和 sleap-roots 可自动检测整个根系结构中的地标。资料来源：索尔克研究所这一步连接表型和基因型对于索尔克的任务至关重要，即创造出能更持久地保持更多碳的植物，因为这些植物需要根系设计得更深、更强壮。实施这一精确高效的软件将使"利用植物计划"能够以突破性的便捷和速度将理想的表型与目标基因联系起来。"我们已经能够创建迄今为止最广泛的植物根系表型目录，这确实加速了我们的研究，以创造出能应对气候变化的碳捕捉植物，"索尔克大学赫斯植物科学讲座教授布施说。"得益于 Talmo 专业的软件设计，SLEAP 的应用和使用非常简单，它将成为我实验室未来不可或缺的工具。"在创建SLEAP和sleap-roots时，可访问性和可重复性是Pereira考虑的首要问题。由于软件和sleap-ro ots工具包都是免费使用的，研究人员非常期待看到sleap- roots在世界各地的应用。他们已经开始与美国国家航空航天局（NASA）的科学家讨论，希望利用该工具不仅帮助指导地球上的碳吸收植物，还能研究太空中的植物。在索尔克，合作团队还没有准备好解散他们已经开始迎接新的挑战，利用 SLEAP 分析三维数据。在未来几年中，SLEAP 和sleap-roots 的完善、扩展和共享工作仍将继续，但其在索尔克"利用植物计划"中的应用已经在加速植物设计，并帮助研究所对气候变化产生影响。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现1.8 亿年前第一批"温血"恐龙的潜在起源

科学家发现1.8 亿年前第一批"温血"恐龙的潜在起源 最新研究表明，在侏罗纪早期，一些恐龙可能已经发展出内部调节体温的能力，使它们能够适应寒冷的气候，在环境挑战中生存下来。这幅艺术家的印象图显示的是雪地里的单脊龙，一种有羽毛的兽脚类恐龙。电影《侏罗纪公园》中的迅猛龙就是一种著名的单脊龙。图片来源：Davide Bonadonna/Universidade de Vigo/UCL发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的这项新研究利用1000块化石、气候模型和该时期的地理环境以及恐龙进化树，考察了恐龙在整个中生代（距今2.3亿年至6600万年前的恐龙时代）地球上不同气候条件下的分布情况。研究小组发现，在侏罗纪早期，恐龙三大类群中的两个类群兽脚类恐龙（如霸王龙和迅猛龙）和鸟脚类恐龙（包括食植物的剑龙和三角龙的近亲）迁移到了气候寒冷的地区，这表明它们可能在此时发展出了内热（内部产生热量的能力）。相比之下，包括雷龙和Diplodocus 在内的另一个主要类群剑龙，则一直生活在地球上较温暖的地区。以前的研究发现，鸟脚类和兽脚类具有与温血动物有关的特征，其中一些已知具有羽毛或原羽，可以隔绝体内的热量。第一作者、伦敦大学洛杉矶分校地球科学学院的阿尔菲奥-亚历山德罗-奇亚伦扎博士说："我们的分析表明，在距今1.83亿年前的缺氧事件（Jenkyns event）前后，主要恐龙类群出现了不同的气候偏好，当时强烈的火山活动导致全球变暖和植物类群灭绝。在这个时期，出现了许多新的恐龙类群。内热的采用也许是这场环境危机的结果，它可能使兽脚类恐龙和鸟脚类恐龙能够在更寒冷的环境中茁壮成长，使它们能够高度活跃并维持更长时间的活动，更快地发育和成长，并产生更多的后代"。共同作者、西班牙维哥大学的萨拉-瓦雷拉（Sara Varela）博士说："我们的研究表明，鸟类独特的温度调节能力可能起源于侏罗纪早期。另一方面，长脚类动物生活在气候温暖的地区，大约在这个时期长到了巨大的体型这可能是环境压力造成的另一种适应。它们较小的表面积与体积比意味着这些较大的生物散失热量的速度会降低，从而使它们能够更长时间地保持活跃"。在这篇论文中，研究人员还研究了鸟脚类恐龙是否可能停留在低纬度地区，以食用在寒冷的极地地区无法获得的更丰富的树叶。相反，他们发现鸟脚类恐龙似乎在干旱的、类似热带草原的环境中茁壮成长，这支持了这样一种观点，即鸟脚类恐龙被限制在较温暖的气候中更多地与较高的温度有关，然后才是更冷血的生理机能。在那个时期，极地地区较为温暖，植被丰富。缺氧事件发生在熔岩和火山气体从地球表面长长的裂缝中喷出，覆盖了地球的大片区域之后。共同作者、西班牙马德里国家自然科学博物馆的胡安-L-坎塔拉皮埃德拉博士说："这项研究表明，气候与恐龙的进化过程密切相关。它揭示了鸟类如何从恐龙祖先那里继承了一种独特的生物特征，以及恐龙适应复杂和长期环境变化的不同方式。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家揭示火蚁用身躯搭建“蚁筏”背后的科学原理

科学家揭示火蚁用身躯搭建“蚁筏”背后的科学原理 宾汉姆顿大学（Binghamton University）的研究人员正在探索火蚁如何形成浮筏在洪水中生存，目的是将这些生物机制应用到材料科学中。研究小组对这些蚂蚁浮筏的适应性和机械特性进行了研究，发现它们表现出一种独特的"捕捉粘合"行为，能在压力下增强强度。这项研究可能会开发出能在机械应力作用下自我强化的创新材料，有望应用于生物医学植入物和软机器人等多个领域。资料来源：罗伯特-瓦格纳当洪水侵袭火蚁生活的地区时，火蚁的生存对策是把蚁群螯合在一起，形成一个有浮力的"筏子"，漂浮在水面上，使蚁群团结在一起。把它想象成一种浓缩的、适应性强的材料，其中的构件单个的蚂蚁实际上是有生命的。宾汉姆顿大学助理教授罗布-瓦格纳（Rob Wagner）作为科罗拉多大学博尔德分校弗内里软物质力学实验室（Vernerey Soft Matter Mechanics Lab）的成员领导了这项研究，他们在研究中调查了这些活体筏的适应性反应。研究目标是了解它们如何自主变形和改变机械特性，然后将最简单、最有用的发现融入人造材料中。他说："生命系统一直让我着迷，因为它们能实现我们目前的工程材料无法实现的东西甚至差得很远。我们制造大块聚合物系统、金属和陶瓷，但它们都是被动的。这些成分不能像每一个生命系统那样储存能量，然后将能量转化为机械功。"瓦格纳认为，这种能量的储存和转换对于模仿生命系统的智能和自适应行为至关重要。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的论文中，科罗拉多大学的瓦格纳和他的合著者研究了火蚁蚁排在拉伸时对机械负荷的反应，并将这些蚁排的反应与动态自愈聚合物进行了比较。瓦格纳说："许多聚合物是通过动态键结合在一起的，这些键会断裂，但可以重组。如果拉得足够慢，这些键就有时间重组材料，这样它就不会断裂，而是像孩子们玩的粘液或软冰淇淋一样流动。如果拉得很快，它就会像粉笔一样断裂。由于筏子是由蚂蚁相互粘连在一起的，它们之间的粘结可以断裂，也可以重组。所以，我和我的同事认为它们也会做同样的事情。"但瓦格纳和他的合作者发现，无论他们以何种速度拉动蚂蚁排，它们的机械反应几乎都是一样的，而且它们从未流动过。瓦格纳推测，蚂蚁在感觉到力的时候会反射性地收紧并延长抓握的时间，因为它们想保持在一起。它们要么减弱，要么关闭动态行为。测试火蚁筏在拉伸时对机械负荷的反应的实验。资料来源：罗伯特-瓦格纳这种受力后粘结力增强的现象被称为"捕捉粘结行为"，它很可能会增强蚁群的凝聚力，这对蚁群的生存是有意义的。"当你用一定的力量拉动典型的粘合剂时，它们会更快松开，寿命也会缩短你拉动粘合剂，就是在削弱它。这就是你在几乎所有被动系统中看到的情况，"瓦格纳说。"但在生命系统中，由于其复杂性，有时你会发现在一定范围的外力作用下，捕捉到的键能保持更长的时间。有些蛋白质会自动机械地做到这一点，但这并不是蛋白质在做决定。它们只是以这样一种方式排列，当施加外力时，就会显示出这些锁定或'捕捉'的结合位点。"瓦格纳认为，在工程系统中模仿这些捕捉键，可以制造出在机械应力较大的区域表现出自主、局部自强的人造材料。这可以延长生物医学植入物、粘合剂、纤维复合材料、软机器人组件和许多其他系统的寿命。像火蚁蚁排这样的昆虫集体聚集体已经在启发研究人员开发具有刺激响应机械特性和行为的材料。今年早些时候发表在《自然-材料》（Nature Materials ）上的一篇论文由德克萨斯农工大学的瓦尔响应生物材料实验室（Ware Responsive Biomaterials Lab）领导，论文作者包括瓦格纳（Wagner）和他的前论文导师弗朗克-J.Vernerey 教授的贡献该论文展示了由被称为液晶弹性体的特殊凝胶或材料制成的带子如何在加热过程中盘旋，然后相互缠绕，形成类似固体的凝结结构，其灵感正是来自于这些蚂蚁。瓦格纳说："这项工作的一个自然进展就是回答我们如何才能让这些带子或其他软构件之间的相互作用像火蚁和一些生物分子相互作用那样在负载下'接住'。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家在澳大利亚发现独特的蚂蚁物种 以伏地魔命名

科学家在澳大利亚发现独特的蚂蚁物种 以伏地魔命名 在澳大利亚的皮尔巴拉地区发现了一种新的蚂蚁物种Leptanilla voldemort。它的特征是苍白、细长的体型和地下栖息地，揭示了这片古老土地上独特的生物多样性和生态奥秘。资料来源：Mark K. L. Wong, Jane M. McRae伏地魔是《哈利-波特》系列中令人生畏的反面人物，这与这种蚂蚁鬼魅般纤细的外表以及它所处的黑暗地下环境相似。科学家西澳大利亚大学的马克-黄博士（Dr. Mark Wong）和本内隆尼亚环境顾问公司的简-麦克雷（Jane McRae）在开放存取期刊《动物学钥匙》（ZooKeys）上发表的一篇论文中描述了这一神秘的新物种。Leptanilla voldemort 的全貌，显示其锋利的下颚。图片来源：Mark K. L. Wong, Jane M. McRaeLeptanilla voldemort 是在一次生态调查中发现的，该调查旨在记录生活在澳大利亚西北部干旱的皮尔巴拉地区地下的动物。这种奇异的蚂蚁新物种只发现了两只标本。这两只标本都是用网收集的，网从一个 25 米长的钻孔中放下，在钻孔内表面刮擦的同时巧妙地捞上来的这种收集地下生物的创新技术被称为"地下刮擦"。独特的特征和推测与其他 Leptanilla 蚂蚁物种相比，L. voldemort 的身体极其纤细，触角和腿又长又细。再加上它是从一个 25 米深的钻孔中采集到的，这种不寻常的形态让专家们猜测，它是否真的像其他 Leptanilla 种类一样生活在土壤中，还是利用了不同的地下避难所，如地下深处岩石层中形成的充满空气的空隙和裂缝。不过，L. voldemort的长而锋利的下颚几乎没有给人留下任何想象空间。在皮尔巴拉采集到的两只 Leptanilla voldemort。资料来源：Mark K. L. Wong, Jane M. McRae"Leptanilla voldemort 几乎肯定是一种捕食者，是黑暗中可怕的猎手。"该研究的第一作者黄博士说："我们从对其他 Leptanilla 蚂蚁物种的少数专门狩猎行为的观察中了解到，这些小工蚁用它们锋利的下颚和强大的螫针固定住比它们大得多的土栖蜈蚣，然后带着它们的幼虫去吃蜈蚣的尸体。"不过，伏地魔的确切猎物尚不清楚，不过从同一地点收集到了多种其他地下无脊椎动物，包括蜈蚣、甲虫和苍蝇。发现的背景全世界有超过 14000 种蚂蚁，但只有约 60 种属于 Leptanilla 属。与大多数蚂蚁不同，Leptanilla 的所有种类都是地下蚁它们的蚁群很小，通常由一只蚁后和一百来只工蚁组成，只在地下筑巢和觅食。为了适应黑暗中的生活，Leptanilla 工蚁是无色的。作为蚂蚁世界中的小人国成员，这些蚂蚁的体型只有 1 到 2 毫米，比一粒沙子大不了多少，因此它们可以毫不费力地在土壤中移动。由于它们体型微小、体色苍白以及独特的地下居所，即使是蚂蚁专家也很难找到 Leptanilla 种类，而且它们的许多生物学知识仍被蒙上一层神秘的面纱。皮尔巴拉地区的总体景观。资料来源：Mark K. L. Wong, Jane M. McRae澳大利亚拥有世界上最高水平的蚂蚁多样性据估计有 1300 到 5000 多个物种而 L. voldemort 只是在澳大利亚大陆发现的第二个 Leptanilla 物种。第一个物种 Leptanilla swani 是近一个世纪前描述的1931 年从岩石下发现的一个小蚁穴中发现的此后几乎从未见过。皮尔巴拉的形成始于大约 36 亿年前，是地球上最古老的陆地之一。尽管这里夏季炎热，降雨量稀少，但却孕育着全球重要的地下无脊椎动物。神秘蚂蚁 L. voldemort 的发现进一步丰富了这片古老土地独特的生物多样性，证明了大自然的神奇和黑暗深处生命的奥秘。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

科学家们追溯到德国小蠊起源于大约2100年前的亚洲

科学家们追溯到德国小蠊起源于大约2100年前的亚洲 弗吉尼亚理工大学的沃伦-布斯（Warren Booth）等人组成的研究小组发现，德国德国蜚蠊起源于大约 2100 年前的亚洲，而不是通常认为的德国。这一发现是通过分析来自六大洲的280多个标本得出的。该物种以其对杀虫剂的抗药性和与人类栖息地的关联而闻名，它传播疾病并引发过敏和哮喘，对公共健康构成严重威胁。图片来源：Matthew Bertone 和 Coby Schal 提供包括弗吉尼亚理工大学昆虫学家沃伦-布斯（Warren Booth）在内的一个国际科学家小组，解开了关于最普遍的城市室内害虫德国蜚蠊起源的一个具有 250 年历史的谜团。研究小组对来自 17 个国家和六大洲的 280 多个标本进行了基因组分析，研究结果表明，这一物种是在大约 2100 年前从亚洲的一个外来物种进化而来的，研究结果发表在本周的《美国国家科学院院刊》上。从名字上看，德国蜚蠊（Blattella germanica）的起源令人费解，部分原因是它在世界各地的人类建筑中无处不在，但在任何自然栖息地都不存在。该物种最早的历史记录是大约 250 年前（雅）来自中欧（因此得名）。然而，最近的研究表明，该属的多样性中心在亚洲，因为那里有它的近亲。为了解决这一矛盾，研究人员对来自六大洲 17 个国家的 281 只蟑螂进行了全基因组标记取样。最后证实，B. germanica是在大约 2100 年前从亚洲蟑螂Blattella asahinai演化而来的，很可能是适应了印度或缅甸的人类居住地。基因组分析重建了两条主要的全球传播路线，一条是较早的西向中东路线，与各个伊斯兰王朝相吻合（约 1200 年），另一条是较早的东向路线，与欧洲殖民时期相吻合（约 390 年）。虽然欧洲并不是德国蟑螂早期驯化和传播的中心，但欧洲在长途运输和温控饲养方面的进步很可能对德国蟑螂近期的全球传播起到了重要作用，增加了其成功扩散到新地区并在新地区立足的机会。德国蜚蠊的全球遗传结构进一步支持了这一模型，因为它与地缘政治边界基本一致，这表明在国际商贸出现后，区域桥头堡种群得以建立。德国蜚蠊进化之后，从东南亚扩散到世界各地，与人类为伴。除了迅速传播之外，德国蜚蠊还对多种杀虫剂产生了抗药性，因此很难使用非处方产品对其进行控制。布斯认为，德国蜚蠊是一个重大的公共卫生问题，因为它与疾病传播、食物污染以及引发哮喘和过敏症有关。编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1073/pnas.2401185121 ... PC版： 手机版：