两种生命形式在亿万年一遇的进化事件中合并

两种生命形式在亿万年一遇的进化事件中合并 布拉鲁德磷藻（Braarudosphaera bigelowii ）吸收了一种名为 UCYN-A 的蓝藻，这可能是生物进化向前迈出的一大步细胞线粒体示意图 国家人类基因组研究所在地球上长达 40 亿年的生命史中，据我们所知，原生共生只发生过两次，而每一次都是进化史上的巨大突破。第一次发生在大约 22 亿年前，当时一个古细菌吞下了一个细菌，成为线粒体。这种专门生产能量的细胞器基本上使所有复杂的生命形式得以进化。时至今日，它仍被誉为"细胞的动力之源"。第二次发生在大约 16 亿年前，其中一些更先进的细胞吸收了能从阳光中获取能量的蓝藻。这些蓝藻变成了被称为叶绿体的细胞器，使植物这种你可能听说过的生命形式具备了收集阳光的能力，并呈现出迷人的绿色。显微镜下的活苔藓细胞，显示其叶绿体（绿色圆圈） Des_Callaghan/CC BY-SA 4.0现在，科学家们发现，这种情况又出现了。科学家发现，一种名为布拉鲁德磷藻（Braarudosphaera bigelowii）的藻类吞食了一种蓝藻，这种蓝藻能让藻类和一般植物做一些它们通常做不到的事情直接从空气中"固定"氮，并将氮与其他元素结合，创造出更有用的化合物。氮是一种关键的营养物质，植物和藻类通常是通过与细菌的共生关系来获得氮的，但两者是分开的。起初，人们认为比格洛藻与一种名为 UCYN-A 的细菌建立了这种共生关系，但仔细观察后，科学家发现两者的关系要亲密得多。在最近的一项研究中，一个研究小组发现，在不同的相关藻类物种中，藻类和 UCYN-A 之间的大小比例保持相似。它们的生长似乎受养分交换的控制，从而导致新陈代谢的联系。研究报告的作者乔纳森-泽尔（Jonathan Zehr）说："这正是细胞器的情况。如果你看看线粒体和叶绿体，也是同样的道理：它们会随着细胞的增大而增大。"在后续研究中，研究小组和其他合作者使用了一种强大的 X 射线成像技术来观察活藻细胞的内部结构。结果发现，宿主和共生体之间的复制和细胞分裂是同步进行的，这进一步证明了原生共生正在发挥作用。Braarudosphaera bigelowii 细胞分裂不同阶段的 X 射线图像。新发现的硝基原生质为青色，藻核为蓝色，线粒体为绿色，叶绿体为紫色。瓦伦蒂娜-洛孔特/伯克利实验室最后，研究小组将分离的 UCYN-A 与藻类细胞内的蛋白质进行了比较。他们发现，分离出来的细菌只能产生其所需蛋白质的一半左右，其余的都要依靠藻类宿主提供。Zehr说："这是由内共生体转变为细胞器的标志之一。它们开始丢弃DNA片段，基因组变得越来越小，开始依赖母细胞将这些基因产物或蛋白质本身运输到细胞中。"研究小组称，这表明 UCYN-A 是一个完整的细胞器，被命名为硝化细菌。它似乎是在大约 1 亿年前开始进化的，这听起来像是一段非常漫长的时间，但与线粒体和叶绿体相比，只是一眨眼的功夫。研究人员计划继续研究硝化细菌，以确定它们是否存在于其他细胞中，以及它们可能产生的影响。其中一个可能的好处是，它可以为科学家们提供一个新的途径，将固氮作用融入植物中，从而种植出更好的作物。这项研究发表在《细胞》和《科学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

当地球的磁屏蔽失效时：4.1万年前的宇宙射线入侵

当地球的磁屏蔽失效时：4.1万年前的宇宙射线入侵 但是，还有一种情况叫做磁场偏移，在这种情况下，磁场强度会短暂减弱，我们熟悉的偶极（或两个磁极）会消失，取而代之的是多个磁极。大约 4.1 万年前发生的拉斯汉普斯磁场偏移是研究得最好的一次。它的特点是磁场强度较低，这意味着地球表面对有害太空射线的保护较弱。低磁场强度时期可能与生物圈的重大动荡有关。要想知道宇宙射线何时对地球表面进行了猛烈轰击，科学家可以测量冰芯和海洋沉积物中的宇宙放射性核素。这些特殊的同位素是宇宙射线与地球大气相互作用产生的；它们诞生于宇宙射线，因此它们是宇宙源性的。古地磁场强度较低屏蔽较弱的时期应该与大气中宇宙成因放射性核素产生率较高相关联。德国波茨坦 GFZ 的研究员 Sanja Panovska 将在下周举行的欧洲地球科学联盟（EGU）2024 年大会上，介绍她在拉斯汉普斯考察期间发现的古地磁场强度与宇宙成因核素之间的关系，重点是空间气候。铍-10等宇宙放射性核素的变化为地球古地磁强度的变化提供了一个独立的代用指标。事实上，Panovska发现，拉斯汉普斯偏移期间铍-10的平均生产率是现在生产率的两倍，这意味着磁场强度非常低，大量宇宙射线进入地球大气层。为了从宇宙放射性核素和古地磁数据中获取更多信息，帕诺夫斯卡利用这两个数据集重建了地磁场。她的重建结果表明，在拉斯汉普斯偏移期间，当磁场急剧下降时，磁层缩小了，"从而降低了对我们星球的屏蔽"，了解这些极端事件对于未来发生这些事件、空间气候预测以及评估其对环境和地球系统的影响非常重要。要了解有关这项工作的更多信息，Panovska 将在 EGU 2024 会议的 EMRP3.3 会议上作口头报告，时间为欧洲中部时间 4 月 19 日星期五 14:05-14:15，地点为 -2.20 室。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

《 启蒙时代：人的觉醒与现代秩序的诞生 全三册[pdf]》

《 启蒙时代：人的觉醒与现代秩序的诞生 全三册[pdf]》 简介：本书系统解析 启蒙时代：人的觉醒与现代秩序的诞生 全三册[pdf]的核心内容，并结合实用案例帮助读者加深理解。内容涵盖其发展历程、关键概念及实际应用，提供深入的知识探索路径。适合对该主题有兴趣的学习者，帮助拓宽视野并提高专业素养。 标签：##启蒙时 #知识 #学习 文件大小：NG 链接：

有关远古豪猪的发现解开了1000万年前的进化之谜

有关远古豪猪的发现解开了1000万年前的进化之谜 长期以来，生物学家和古生物学家一直在争论北美豪猪的起源问题，DNA表明它们的历史有1000万年，而化石则表明它们可能在250万年前才开始进化。一项新的研究利用在佛罗里达州发现的一具近乎完整的豪猪骨骼，通过比较与南美物种的解剖学差异，澄清了这一时间线，并得出结论：北美豪猪确实是一个古老的群体。这项研究得到了一门独特的大学课程的支持，它还探索了豪猪和其他哺乳动物在各大洲之间更广泛的迁徙和进化模式，强调了环境变化是如何塑造它们的适应性和生存能力的。图片来源：佛罗里达博物馆，杰夫-盖奇摄发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的一项新研究声称，由于在佛罗里达州发现了一具异常罕见、几近完整的豪猪骨骼，这一争议得到了调和。作者通过研究北美豪猪和南美豪猪骨骼结构的关键差异得出结论，但要得出结论并非易事。这需要一整个班的研究生和本科生以及数年的精心准备和研究。第一作者娜塔莎-维特克（Natasha Vitek）说："即使是经验丰富、具备所有必要专业知识的馆长，也需要花费大量时间才能完全研究和处理一具完整的骨骼。在佛罗里达自然历史博物馆攻读博士期间，维特克与古脊椎动物馆馆长乔纳森-布洛赫（Jonathan Bloch）合作开设了一门大学课程，让学生们通过研究豪猪化石获得实践研究经验。"远古辐射孕育了世界上最大的啮齿动物豪猪是啮齿类动物的一种，它们的祖先可能起源于 3000 多万年前的非洲。此后，它们的后代通过陆路流浪到亚洲和欧洲部分地区，但它们前往南美洲的旅程是哺乳动物历史上一个特别具有决定性意义的事件。它们横渡大西洋很可能是通过漂流当时非洲和南美洲的距离比现在近得多。它们是第一批踏上南美大陆的啮齿类动物，并在那里进化成豚鼠、栗鼠、毛冠鼠和豪猪等著名的类群。有的动物长成了巨人。有一些像老鼠一样的笨重动物，体长可达 5 英尺，装有一个比李子还重的小脑袋。已经灭绝的水豚的近亲甚至长到了奶牛那么大。豪猪的体型相对较小，并进化出适应南美洲茂密雨林树梢生活的能力。如今，它们借助长长的手指在树冠中穿行，手指上长有钝尖的镰刀状爪子，角度恰到好处，可以抓住树枝。它们中的许多还长着能承受自身重量的长尾，在攀爬和摘取果实时使用。北美豪猪（左）和南美豪猪（右）在长达 1000 万年的时间里一直处于不同的进化轨迹上。图片来源：佛罗里达博物馆，克里斯汀-格雷斯拍摄尽管南美洲的动物有着良好的通行记录，但在数百万年的时间里，南美洲一直是个死胡同。南北美洲之间有一条水流湍急的巨大海道，大多数动物都无法穿越，只有对少数几种动物例外。大约 500 万年前，巴拿马地峡高出海平面，切断了太平洋与大西洋的联系。几百万年后，这座陆桥就成了古代拥堵的"公路"，车水马龙，川流不息。史前大象、剑齿虎、美洲虎、美洲驼、山雀、鹿、臭鼬和熊从北美洲流向南美洲。反向跋涉的有四种不同的树懒、超大的犰狳、恐怖鸟、水豚，甚至还有一种有袋动物。这两类动物的命运截然不同。南迁的哺乳动物表现相当不错；许多哺乳动物成功地在新的热带环境中站稳了脚跟，并存活至今。但是，几乎所有向北冒险进入寒冷环境的品系都灭绝了。如今，只有三种哺乳动物幸存下来：九带犰狳、弗吉尼亚负鼠和北美豪猪。新化石捕捉到进化的蛛丝马迹向北旅行的动物不得不面对新的环境，这些环境与它们离开时的环境几乎毫无相似之处。温暖的热带森林让位于开阔的草原、沙漠和寒冷的落叶林。对于豪猪来说，这意味着要应对残酷的冬天、更少的资源，以及从树上下来在陆地上行走。它们还没有完全掌握在陆地上行走的诀窍；北美豪猪的最大地面速度大约为每小时 2 英里。南美豪猪身上有一层中空、重叠的绒毛，很有威胁性，这些绒毛可以提供大量保护，但对调节体温作用不大。北美洲豪猪用隔热的毛皮和长长的针状绒毛取代了这些绒毛，当它们感到威胁时，绒毛就会竖起来。豪猪还不得不改变它们的饮食习惯，这也改变了它们下颌的形状。"冬天，当它们最喜欢的食物不在身边时，它们就会咬树皮，以获取树皮下的软组织。这不是很好的食物，但聊胜于无，"维特克说。"我们认为，这种进食方式选择了一种特殊的下颌结构，使它们更善于磨牙。"它们还失去了前伸的尾巴。尽管北美豪猪仍然喜欢攀爬，但这并不是它们的强项。博物馆中的标本经常有骨折愈合的痕迹，很可能是从树上摔下来造成的。在化石中可以观察到许多这些特征。问题是化石并不多。根据维特克的说法，大多数化石都是单个的牙齿或下巴碎片，研究人员经常将它们与南美豪猪混为一谈。那些被认为属于北美豪猪的化石缺乏关键特征，而这些特征可以为古生物学家提供豪猪如何进化的线索。因此，当佛罗里达博物馆古生物学家阿特-波耶在佛罗里达州的一个石灰岩采石场发现一具保存完好的豪猪骨架时，他们非常清楚这具骨架的意义。该研究的资深作者布洛赫说："当他们第一次把它带来时，我感到非常惊讶。像这样不仅有头骨和下颌，还有身体其他部位许多相关骨骼的化石骨骼非常罕见。通过它，我们可以更全面地了解这种已经灭绝的哺乳动物是如何与环境互动的。我们立刻注意到，它与现代北美豪猪的不同之处在于，它有一条专门用来抓住树枝的尾巴。"通过将化石骨骼与现代豪猪的骨骼进行比较，布洛赫和维特克相信他们能够确定豪猪的身份。但这需要大量的工作，一个人无法在短时间内独立完成。于是，他们共同开设了一门古生物学大学课程，整个学期唯一的作业就是研究豪猪骨骼。维特克说："只有像佛罗里达博物馆这样的地方才能教授这种东西，因为那里既有藏品，又有足够的学生来研究它们。我们的重点是下颌、四肢、脚和尾巴的细节。这需要进行一系列非常详细的比较，你可能在第一次看到时根本不会注意到。"研究结果令人吃惊。这具化石没有强化的吠咬颚，也没有前伸的尾巴，因此看起来与南美豪猪的关系更为密切。但维特克说，其他特征与北美豪猪更为相似，包括中耳骨的形状以及下部前牙和后牙的形状。综合所有数据，分析结果一致给出了相同的答案。这些化石属于一种已经灭绝的北美豪猪，这意味着这一群体的历史悠久，很可能在巴拿马地峡形成之前就已经开始了。但是，关于这个类群曾经有多少个物种，以及它们为什么会灭绝，仍然存在疑问。维特克说："我们的研究还没有解决的一个问题是，这些已经灭绝的物种是否是今天还活着的北美豪猪的直系祖先。豪猪也有可能两次进入温带地区，一次在墨西哥湾沿岸，一次在西部。我们还没有到达那里。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

为什么人类存在30万年的时间 却在最近12000年前才开始耕种?

为什么人类存在30万年的时间 却在最近12000年前才开始耕种? 关于这个问题，一些朋友想到的是人类是不停进化的，农耕是人类越来越聪明之后的产物，还有技术需要时间积累，所以没那么容易进入农耕。其实，和很多人想得不一样，人类的祖先比我们想象得要聪明的多，至少七八万年前开始，智人祖先的脑容量比现在还要大。我相信那个时候的人你让他生活在现代的话，他们一样可以学习相对论。之所以在很长一段时间里人类并没有开启农耕，其实主要是气候。现代智人开始语言天赋大爆发，有能力完成大规模协作时，地球开始进入了一个相对寒冷的阶段这个阶段被称为末次冰期或者第四纪冰川的最近一次冰期。这次冰期差不多是在7万年前开始，而在大约1.15万年前结束。其实第四纪冰川期至今还没有结束，只是我们现在处在了一个相对温暖的间冰期。在冰期，植物资源匮乏，所以人类的主要活动是狩猎，没有条件开启农耕。而到了1.2万年前，气候变得温暖，植物资源开始变得丰富，智人才抛弃了游牧生活，开始播下了文明的种子。不过，农耕对人类来说有利也有弊，并不是完全正向的。狩猎采集的生活方式，对于生物而言，真的一点都不糟糕，它非常简单且可持续，还能让人类保持健康（农耕是非常伤身体的活动）。一些现代依然过着狩猎采集生活的原始部落，他们对农耕通常是无法理解的，他们只会认为，明明每天花一点时间就能全家吃饱，凭啥要去辛苦耕作。所以只能说气候变化是人类开启农耕的先决条件，但不是全部因素。 ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜首次捕捉到宇宙最早期星系的诞生过程

韦伯望远镜首次捕捉到宇宙最早期星系的诞生过程 这幅插图显示了一个在宇宙大爆炸后几亿年才形成的星系，在重离子时代，气体是透明和不透明的混合体。来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据显示，这些早期星系附近存在大量冷的中性气体而且这些气体的密度可能比预想的要高。韦伯望远镜在2022年开始观测几个月后，作为其宇宙演化早期释放科学（CEERS）调查的一部分观测到了这些星系。CEERS包括图像和来自其NIRSpec（近红外摄谱仪）上微型遮光器的光谱数据。作为韦伯早期发布科学（ERS）计划的一部分，CEERS的数据被立即发布，以支持类似的发现。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）这一发现是利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）完成的，该望远镜为我们地球上的人们带来了对形成中星系的首次"实时观测"。通过这架望远镜，研究人员能够看到大量气体发出的信号，这些气体在形成过程中不断积累并吸附到一个小型星系上。虽然根据理论和计算机模拟，星系就是这样形成的，但实际情况却从未出现过。"可以说，这是我们看到的第一张'直接'拍摄的星系形成图像。詹姆斯-韦伯之前向我们展示的是处于演化后期的早期星系，而在这里，我们见证了它们的诞生，从而也见证了宇宙中第一批恒星系统的构建。"尼尔斯-玻尔研究所的卡斯帕-埃尔姆-海因茨助理教授说，他领导了这项新研究。这项研究发表在备受推崇的科学杂志《科学》上。他们是如何做到的：研究人员利用复杂的模型，研究了来自这些星系的光线是如何被其内部和周围的中性气体吸收的，从而能够测量出宇宙第一批星系的形成过程。这种转变被称为莱曼-阿尔法转变。通过测量光线，研究人员能够将新形成的星系中的气体与其他气体区分开来。这些测量结果之所以能够实现，要归功于詹姆斯-韦伯太空望远镜极其灵敏的红外摄谱仪功能。大爆炸后不久诞生的星系研究人员估计，这三个星系的诞生大约发生在宇宙大爆炸之后的 4-6 亿年。虽然这听起来像是一个很长的时间，但它相当于在宇宙 138 亿年总寿命的前 3% 到 4% 的时间里形成的星系。宇宙大爆炸后不久，宇宙还是一团由氢原子组成的巨大不透明气体与今天不同的是，今天的夜空中布满了轮廓分明的恒星。"在宇宙大爆炸后的几亿年里，第一批恒星形成，之后恒星和气体开始凝聚成星系。"达拉赫-沃森（Darach Watson）副教授解释说："这就是我们在观测中看到的开始过程。"星系的诞生发生在宇宙历史上被称为"再电离纪元"的时期，当时一些第一批星系的能量和光线冲破了氢气迷雾。研究人员正是利用詹姆斯-韦伯太空望远镜的红外视觉捕捉到了这些大量的氢气。这是迄今为止科研人员发现的对寒冷的中性氢气最遥远的测量，氢气是恒星和星系的组成部分。关于早期宇宙宇宙的"生命"始于大约 138 亿年前的一次巨大爆炸宇宙大爆炸。这一事件产生了大量的亚原子粒子，如夸克和电子。这些粒子聚集在一起形成质子和中子，随后凝聚成原子核。宇宙大爆炸后大约 38 万年，电子开始围绕原子核运行，宇宙中最简单的原子逐渐形成。第一批恒星是在几亿年后形成的。在这些恒星的内部，形成了我们周围更大、更复杂的原子。后来，恒星凝聚成星系。我们已知最古老的星系是在宇宙大爆炸后大约 3-4 亿年形成的。我们的太阳系诞生于大约 46 亿年前宇宙大爆炸后 90 多亿年。进一步了解我们的起源这项研究是由卡斯帕-埃尔姆-海因茨（Kasper Elm Heintz）与哥本哈根大学尼尔斯-玻尔研究所宇宙曙光中心的研究同事达拉赫-沃森（Darach Watson）、加布里埃尔-布拉莫尔（Gabriel Brammer）和博士生西蒙妮-维加尔（Simone Vejlgaard）等人密切合作完成的。这项最新成果让他们离实现这一目标更近了一步。研究小组已经申请了更多的詹姆斯-韦伯太空望远镜的观测时间，希望能够扩大他们的新成果，了解更多关于星系形成的最早时代的信息。"目前，我们正在绘制新观测到的星系形成图，其细节比以前更加丰富。与此同时，我们也在不断尝试突破我们所能看到的宇宙的极限。因此，也许我们会走得更远，"Simone Vejlgaard 说。研究人员认为，新知识有助于回答人类最基本的问题之一。"我们人类一直在问的一个最基本的问题是：'我们从哪里来？'在这里，我们通过揭示宇宙中一些最初的结构产生的时刻，拼凑出了更多的答案。"加布里埃尔-布拉莫尔（Gabriel Brammer）副教授总结说："我们将进一步研究这个过程，希望能够拼凑出更多的拼图碎片。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：