揭开大规模灭绝的秘密：生态学、进化和生物多样性会带来什么？

揭开大规模灭绝的秘密：生态学、进化和生物多样性会带来什么？Brisson研究了发生在大约3.7亿年前晚泥盆纪的大规模灭绝事件，目的是了解生态系统和其中的生物群落如何应对。在这项研究中，布里森通过研究从纽约和宾夕法尼亚州的阿巴拉契亚盆地收集的化石，将重点放在被称为腕足类的小型、有壳、海栖生物上。"'大灭绝事件'这个名字吸引了人们的注意力。Brisson说："这些是环境发生重大变化的时期，这些变化如何影响生物体，与了解我们目前的环境和环境变化有关。"在泥盆纪晚期，阿巴拉契亚盆地是一个浅海，在不断增长的山脉之后形成。当时的海底可能覆盖着腕足类动物，这些动物在这组样本中非常丰富。在水中，鱼类也变得更加丰富，而在陆地上，一场巨大的绿化正在发生，新的植物在地球的历史上第一次进化。"泥盆纪的世界非常不同；数百万年来都没有开花植物。"Brisson说："我们只是为进入中生代--恐龙时代--奠定了基础，在那里我们有大的蕨类植物和大的、木质的树木。在研究这些生态系统的动态时，Brisson把地球看成一个系统，生态位的变化只是整个结构的一个方面。一个生态位空间是一个生物体生活的环境，在这种情况下，就是基质干扰的程度，以及沿着深度剖面生物体最适应的地方。需要考虑的两个概念是生态位保守主义和生态位进化。Brisson解释说，在生态位保守主义中，生物体保持在原地并保留其特征，而在生态位进化中，生物体随着时间的推移会发生变化，并以某种方式进化为喜欢新环境参数。"在生物学中，有很多关于生态位动态的讨论，以及我们是否看到生态位进化或生态位保守主义，没有那么多研究人员深入研究这个问题。"在艰苦地鉴定了大约20000个腕足类动物化石并分析了它们在整个深度梯度上的偏好之后，Brisson收集了一个数据集，并使用非计量多维缩放法（nMDS）来观察不同物种在整个地层范围内随着时间的推移被分组的位置，以解释生物在大灭绝事件之前和之后的反应。Brisson说，结果有点让人吃惊。"我看到了很多的更替，一些物种灭绝了，但是一些物种幸存下来并留在原地，它们的壁龛被保存下来。一些科学家认为在大规模的灭绝事件中不是这样的，我没有想到这里会显示出利基的保守性"。在像这样的灭绝事件中，估计有35%的海洋物种灭绝了，Brisson解释说，预计这么多壁龛的开放会鼓励附近的幸存物种搬进来，占据新的自由空间，结果确实在某种程度上显示了这种情况。"然而，作为一项规则，我们在这个区域看到了利基保守主义。在你可能在岩石记录中看到生态位演变的情况下，可能有不同的压力在生物体上。我认为留下这个问题很重要，因为有许多不同的选择压力，而且不是所有的选择压力都能适用于每一种情况。"Brisson说，推动晚泥盆纪灭绝脉冲的因素仍然存在争议。一些工作，包括合著者和康涅狄格大学毕业生JaleighPier'18（CLAS）的研究，表明发生了全球冷却事件。其他证据显示，广泛的缺氧可能是由营养物质的涌入造成的，就像我们今天看到的近海海洋和水生环境中形成的死区。"我喜欢泥盆纪的部分原因是，有些大规模灭绝事件已经被研究得非常透彻，特别是中生代的大规模灭绝事件，但围绕晚泥盆纪的确定性较低。随着时间的推移，很难确定，因为在中生代使用的一些代用指标并不适用于泥盆纪。这是一个整洁的、动态的研究时间"。这项工作只是Brisson论文的一个章节，未来的分析将进一步研究这些数据，包括稳定同位素分析，以了解氮可能如何影响这一地区。对过去进行如此深入的探究，可能会对今天加速的物种灭绝有所了解。"我确实预见到在未来的研究中使用这种方法，因为它是了解我们的生态系统在过去是什么样子的有力工具。把这些生物概念，通过时间的推移应用到过去，真的很吸引人。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356695.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356695.htm

为什么有些物种能在大规模灭绝中幸存？"全基因组复制"可能是秘密所在

为什么有些物种能在大规模灭绝中幸存？"全基因组复制"可能是秘密所在这一重大发现暗示了在整个地球动荡的历史中，在环境剧烈动荡的时期之前，其他物种中可能存在许多未被发现的共享WGD。这项研究由都柏林三一学院遗传学和微生物学学院的AoifeMcLysaght教授和AnthonyRedmond博士领导，刚刚发表在国际领先期刊《自然通讯》上。AoifeMcLysaght教授说："全基因组复制和它听起来一模一样--这是一个迷人的进化事件，整个基因组被复制和粘贴，从而使一个物种突然拥有两倍于它之前的遗传物质。而大多数物种，像我们一样，都是'二倍体'--拥有成对的染色体，来自父母各一条--在全基因组复制之后，所有的东西都有四个副本。这实际上为突变--和进化--的发生提供了大量的原材料。最终，一个物种的基因组将通过一个被称为再二倍体化的过程恢复到典型的对。""我们知道全基因组复制和再二倍体化已经有很长一段时间了，但新的和令人兴奋的是，我们的研究已经表明，该过程的第二部分完成的时间非常重要。在这种情况下，它需要很长很长的时间--长到一些基因复制似乎是特定物种的，发生在两个物种在生命树上分道扬镳之后。""因此，在物种分离之前发生的古老的原始全基因组复制直到现在才被错过。我们相信同样的事情可能发生在许多其他物种系中，鉴于它产生了帮助物种在大规模灭绝中生存的基因组条件的可能性，这一点很重要。"从遗传学上看，鲟鱼和桨鱼显示了共享和非共享基因复制的证据，这些基因复制本身来自古老的WGD，当时间戳到刚刚超过2.5亿年前时，它就在二叠纪-三叠纪大灭绝之前，那次大灭绝消灭了所有生物的一半以上的家族。这似乎增加了理论的分量，即WGD事件为物种提供了更多的进化画布；更多的遗传物质意味着在一定时间内有更多的变异能力，这反过来又增加了一些赋予优势的机会，以应对困难或变化的环境条件。在2亿年前与三叠纪-侏罗纪大灭绝相重叠的再二倍体化时期，这些肯定是存在的。AnthonyRedmond博士说："多个全基因组复制事件在我们古老的早期脊椎动物祖先中发生，这些事件塑造了我们现代人类基因组的面貌。这一发现令人振奋，因为除了照亮鲟鱼和桨鱼的基因组进化之外，它们还提供了一个比较快照，说明我们早期脊椎动物祖先的基因组和复制的基因在这些复制事件之后是如何进化的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365089.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365089.htm

研究人员为地球上第一次已知的大规模灭绝事件带来了新的启示

研究人员为地球上第一次已知的大规模灭绝事件带来了新的启示这项研究由弗吉尼亚理工学院地球科学系的博士后研究员斯科特-埃文斯领导，显示了在这个区间内最早的大规模灭绝的约80%的动物。"埃文斯说："这包括许多不同类型的动物的损失，然而那些身体计划和行为表明它们依赖大量氧气的动物似乎受到了特别严重的打击。这表明这次灭绝事件是由环境控制的，就像地质记录中的所有其他大规模灭绝事件一样。"埃文斯的工作最近发表在《美国国家科学院院刊》上。这项研究的共同作者是XiaoShuhai，他也是地球科学系的教授，以及由加州大学河滨分校地球和行星科学系的MaryDroser领导的几位研究人员，埃文斯在那里获得了他的硕士和博士学位。震旦纪化石Dickinsonia（左图）和相关但罕见的Andiva（右图）在南澳大利亚Nilpena震旦纪国家公园的震旦纪成员的砂岩中的印象。"环境变化，如全球变暖和脱氧事件，可以导致动物的大规模灭绝和生态系统的深刻破坏和重组，"Xiao说，他是全球变化中心的附属成员，该中心隶属于弗吉尼亚理工大学弗拉林生命科学研究所。"这在地球历史的研究中已经被反复证明，包括这项关于化石记录中记录的第一次灭绝的工作。因此，这项研究让我们了解到当前环境变化对生物圈的长期影响"。究竟是什么导致了全球氧气的下降？这还有待商榷。"对于这种情况是如何发生的，简短的回答是我们并不真正知道，"埃文斯说。"它可能是火山爆发、构造板块运动、小行星撞击等的任何数量和组合，但我们看到的是，灭绝的动物似乎是对全球氧气供应的减少做出的反应。"埃文斯和肖的研究比人们想象的更及时。在一项不相关的研究中，弗吉尼亚理工大学的科学家们最近发现，缺氧，即氧气供应的减少正在影响世界上的淡水水域。其原因是什么？气候变化带来的水域变暖和土地使用带来的过量污染物径流。水体变暖降低了淡水的持氧能力，而淡水微生物对径流中的营养物质的分解则吞噬了氧气。埃文斯说："我们的研究表明，与地球上过去的所有其他大规模灭绝一样，这种新的、第一次大规模的动物灭绝是由重大的气候变化造成的--这是一长串警示性故事中的另一个，证明了我们目前的气候危机对动物生命的危险。"震旦纪时期大约跨越了9600万年，两边分别是6.35亿年前的低温时期的结束和5.39亿年前的寒武纪时期的开始。灭绝事件发生在地质记录的一个重要中断之前，即从原生代到泛生代的时间。在动物史上有五次已知的大规模灭绝，即"五大灭绝"，包括奥陶纪-硅纪灭绝（4.4亿年前）、晚泥盆纪灭绝（3.7亿年前）、二叠纪-三叠纪灭绝（2.5亿年前）、三叠纪-侏罗纪灭绝（2亿年前）以及白垩纪-古生代灭绝（6500万年前）。埃文斯和团队在研究报告中写道："大规模灭绝被公认为是这个星球上生命进化轨迹的重要步骤。无论大灭绝的煽动性原因是什么，其结果是环境条件的多个重大转变。特别是，我们发现支持全球氧气供应减少是造成这次灭绝的机制。这表明在这个星球上超过5.7亿年的动物历史中，非生物控制对多样性模式产生了重大影响。"岩石中的化石印记告诉研究人员，在这次大灭绝事件中灭亡的生物会是什么样子。用埃文斯的话说，它们看起来很"奇怪"。埃文斯说："这些生物在动物进化史上出现得如此之早，以至于在许多情况下，它们似乎在尝试用不同的方法来建造大型的、有时是移动的多细胞体。有很多方法可以重现它们的样子，但收获是，在这次灭绝之前，我们发现的化石往往不能很好地适应我们今天对动物的分类方式。从本质上讲，这次大灭绝可能有助于为我们所知道的动物的进化铺平道路。"这项研究就像最近发表的其他几十篇文章一样，产生于COVID-19大流行时期。由于埃文斯、肖和他们的团队无法进入现场，他们决定主要根据已发表的记录建立一个全球数据库，以测试关于多样性变化的想法。"其他人曾建议在这个时候可能会有一次灭绝，但有很多猜测。因此，我们决定把我们能做的一切都放在一起，以尝试和测试这些想法。"埃文斯说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336955.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336955.htm

科学家们发现了有关古代大规模灭绝事件的新信息

科学家们发现了有关古代大规模灭绝事件的新信息FSU地球、海洋和大气科学系副教授、论文合著者JeremyOwens说："这项研究告诉我们更多关于钼在这次大灭绝事件中的情况，但我们也将它向前推进了一步。我们的发现帮助我们了解有多少碳在系统中循环，它比以前认为的要大得多--可能与人类活动造成的现代大气和海洋的增加规模相当。"研究小组收集样品以前的研究表明，在古代大灭绝的整个主要阶段，钼的水平都在下降，但不清楚这种下降的范围有多大，何时开始，或者持续了多长时间。为了回答这些问题，科学家们检查了来自加拿大阿尔伯塔省三个地方的岩石，这些地方以前是环绕着古代潘吉亚大陆的一个大海洋的一部分。由于该地点与全球海洋相连，研究人员可以推断整个地球的状况，而不仅仅是一个特定的盆地。他们发现了对钼下降的开始和持续时间的新估计，以及脱氧的第一阶段。他们的研究显示，衰退开始于大灭绝前100万年左右，总共持续了近200万年，这比专家之前估计的时间要长得多。在加拿大阿尔伯塔省的野外工作中发现的一块氨石化石钼的减少也意味着海洋中有机碳埋藏的大量增加，可能比以前的计算结果大几倍。那些计算是基于对火山活动释放的二氧化碳的估计，意味着火山释放的二氧化碳实际上要高得多，这对平衡全球碳库是必要的。就像1.83亿年前一样，今天越来越多的二氧化碳被添加到地球系统中，这可能会减少许多生物赖以生存的海洋微量金属，如钼，因为海洋失去了氧气并掩埋了更多有机碳。在古代大灭绝事件之后，全球条件逐渐变得对生命更加有利，但这个过程需要数十万年。"研究地点的独特性使我们能够深入研究全球海洋的化学成分是如何在几百万年中发生变化的，这就调和了目前的许多科学辩论，这些辩论集中在这个时间间隔的局部与全球方面，"西奥多-塞姆说，他曾是FSU的博士后研究员，现在是查尔斯顿学院的助理教授。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336097.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336097.htm

科学家摸清鳐鱼如何在3.6亿年前的大灭绝事件中通过进化幸存下来

科学家摸清鳐鱼如何在3.6亿年前的大灭绝事件中通过进化幸存下来灭绝事件发生之后，在一个被称为石炭纪的时期，曾经稀有的鳐鱼在鱼类物种中占据了相当大的比例。这些新的石炭纪鱼类也显示出表明更多样化的饮食和游泳风格的特征。然而，今天（11月17日）将发表在《自然生态学与进化》杂志上的一项新研究表明，这种转变可能并不像对化石记录的字面解读所表明的那样明显。初步看来，多样性的突然爆发似乎有一个长期的、但以前未被发现的导火线。Palaeoneirosclackorum的头骨和肩带资料来源：哈佛大学比较动物学博物馆在这项研究中，研究人员调查了大约3.7亿年前晚泥盆纪时期的一个微小化石标本。该化石被命名为Palaeoneirosclackorum，是一个多世纪前在美国宾夕法尼亚州发现的。它以前很少受到关注，因为它的尺寸只有2.2英寸（55毫米）长，太小而无法通过常规手段进行研究。然而，利用CT扫描技术，研究小组能够得以窥视化石微小的头骨内部，并发现显示Palaeoneiros在鱼类家族树上的位置的特征。令他们惊讶的是，它显示了在泥盆纪的鳐鱼中没有发现的特定内部细节，而是石炭纪的年轻物种的典型特征。这意味着鳐鱼在泥盆纪时期更早地开始了多样化，在头部的内部结构上积累了微小但重要的变化。这些变化发生在石炭纪期间出现的外在明显的变化之前，包括全新形状的牙齿和具有高度适应性的身体，形状像鳗鱼和天使鱼。首席研究员SamGiles博士说。"这些发现推翻了以前关于泥盆纪和石炭纪边界附近物种多样化的假设。它显示了一个更为复杂的情况，其中，我们可以看到从一个时期到另一个时期的广泛多样化和生存的暗示，而不是只有少数的幸存者。"这些结果表明，对其他被忽视的化石的进一步调查可能会提供更多关于鲼鱼如何应对泥盆纪末期的灭绝的线索。贾尔斯博士和她的同事们希望对他们已经确定的其他标本采用类似的方法，目的是为了更好地了解这个关键时期。贾尔斯博士说："化石记录为我们提供了一个非凡的机会，让我们看到生物学如何对重大环境危机做出反应。我认为我们越来越接近于弄清楚这个壮观的多样化群体的崛起与地球历史上最灾难性的灭绝之一的关系，或者说是否如此。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333125.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333125.htm

新研究重塑对泥盆纪大灭绝的认识

新研究重塑对泥盆纪大灭绝的认识一项新的研究表明，火山活动和海洋净化过程的结合将地球生态系统推向了一个临界点。在距今3.7亿多年前的泥盆纪，地球上出现了种类繁多、充满海洋生物的第一批种子植物，它们以大森林的形式遍布冈瓦纳大陆和劳亚大陆。然而，在这一时代末期发生的大灭绝事件长期以来一直备受争议。一些科学家认为，泥盆纪晚期的大灭绝是由大规模火山爆发造成的，导致全球变冷。另一些人则认为，陆地植物的扩张造成的大规模脱氧事件是罪魁祸首。加布里埃尔-菲利佩利。资料来源：IUPUI理学院最新研究结果最近，IUPUI的研究人员在《通信地球与环境》杂志上发表了一项研究，认为这两个因素都发挥了作用，并提请人们注意当今地球所面临的环境临界点。菲利佩利和吉尔胡利说，这项研究的结论给了研究人员很多思考。在泥盆纪时期，陆地上新的生物成果对海洋生物产生了负面影响。吉尔胡利指出，在今天，化肥径流流入海洋等活动，再加上化石燃料燃烧产生的热量，正在降低海洋的含氧量。他说，在泥盆纪晚期，这种类似情况曾造成灾难性后果。研究人员在东格陵兰的特雷尔岛参加实地考察，该岛靠近晚泥盆世的岩石露头。资料来源：南安普顿大学约翰-马歇尔历史教训和现代影响"纵观地球历史，一系列生物创新和地质事件彻底重塑了海洋和陆地的生物多样性和环境条件，"吉尔胡利说。"在泥盆纪，陆地上的一种新生物策略对海洋生物产生了负面影响。从人类活动导致的现代全球和气候变化的角度来看，这是一个令人警醒的现象。我们可以从地球的历史中学到很多东西，帮助我们思考避免未来临界点的策略和行动"。威廉-吉尔胡利三世。资料来源：IUPUI理学院为这项研究做出贡献的还有东京工业大学的尾崎和美（KazumiOzaki）、佐治亚理工学院的克里斯托弗-莱因哈德（ChristopherReinhard）、南安普顿大学的约翰-马歇尔（JohnMarshall）和圣地亚哥州立大学的杰西卡-怀特塞德（JessicaWhiteside）。该研究由IUPUI理学院教师加布里埃尔-菲利佩利（GabrielFilippelli）和威廉-吉尔胡利三世（WilliamGilhoolyIII）共同撰写。第一作者是美国海军学院海洋学助理教授马修-斯马特（MatthewSmart），他在研究时还是菲利佩利实验室的研究生。研究结果和方法这项研究首次将两种相互竞争的泥盆纪晚期生物大灭绝理论统一为一个全面的因果方案。从根本上说，研究小组得出的结论是，大灭绝的发生需要同时发生两个事件--大规模火山爆发和陆地植物将过量养分冲入海洋造成的脱氧。菲利佩利说："解决这一难题的关键在于确定并整合我们利用复杂的全球模型确定的地球化学信号的时间和规模。这一建模工作揭示出，根据地球化学记录，我们所看到的营养物质事件的规模可能会推动大规模的海洋灭绝事件，但事件的持续时间需要树根演化和火山活动这两个因素来维持对生物有毒的海洋条件。"该小组由沉积学、古生物学、地球化学、生物地球化学和数学建模方面的专家组成，他们深入挖掘，对分散在各大洲的数百个样本进行了地球化学分析。其中包括来自格陵兰岛东部伊默尔岛的样本，这里有地球上最古老的岩石样本。"这个过程是一个高度跨学科的过程，"吉尔胡利说。"这种专业知识的结合创造了一种严谨的方法来收集样本，在时间上关联序列，获取化学数据，并使用地球化学模型来检验关于生物--植物--和化学--火山--触发大灭绝的相对影响的工作假设。我们的分析表明，影响因素的混合程度远远高于非此即彼的情况"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415687.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415687.htm