揭开加州凤尾鱼数量神秘波动背后的秘密

揭开加州凤尾鱼数量神秘波动背后的秘密斯克里普斯大学和美国国家海洋和大气局科学家的最新研究发现，生态相关性有助于解释加利福尼亚凤尾鱼数量的暴涨暴跌。如果这些相关性在进一步的研究中得到证实，有朝一日它们将有助于为加州凤尾鱼渔业的管理提供信息，并改善保护工作。凤尾鱼在海洋生物中的作用美洲鳀（Engraulismordax）是加州最引人注目的海洋生物--包括成群的海狮、成群的海豚、利润丰厚的金枪鱼渔业和成群的鲸鱼的重要食物来源。但是，加利福尼亚近海凤尾鱼种群的特点之一是繁荣和萧条的循环，这种循环可以持续十多年。这些起伏在整个海洋生态系统中回荡，有时会导致海狮幼崽挨饿，有时会导致褐鹈鹕饿到抛弃雏鸟。尽管经过数十年的科学研究，特别是由加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）以及加州鱼类和野生动物管理局合作开展的CalCOFI研究项目的研究，但究竟是什么原因导致了这些繁荣和萧条，仍然难以捉摸。该计划对加州海岸上下的海洋生态系统进行调查，是世界上规模最大、时间最长的海洋监测计划之一。在生物调查中采集并保存在福尔马林中的美洲鳀幼体（25毫米长）。资料来源：RasmusSwalethorp研究的主要发现这项研究于12月5日发表在《自然通讯》（NatureCommunications）上，由美国国家海洋与大气管理局（NOAA）和美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation）资助。研究人员分析了45年来在CalCOFI调查中收集到的凤尾鱼幼鱼，发现支持幼鱼的食物链长度与凤尾鱼种群的兴衰密切相关。具体来说，食物链越短，数量越多；食物链越长，数量越少。幼虫食物链较短，在食物链底部光合浮游植物采集太阳能量和幼虫（主要吃浮游动物）之间，一种动物吃另一种动物的步骤较少。这项研究的主要作者、斯克里普斯大学的项目副科学家拉斯穆斯-斯瓦勒托普（RasmusSwalethorp）说，这种相关性的可能解释之一是，食物链越短，效率越高，因此食物链底层的更多能量会到达凤尾鱼幼虫体内。斯瓦勒霍普说，这是因为食物链不同部分的生物每次相互吞噬时，都会发生能量损失，这是众所周知的。斯瓦勒托普说："这就好比电力从发电厂输送到我们家中时所发生的能量损耗--距离越长，沿途损耗的能量就越多。从食物链的一个层级到下一个层级也是如此--步骤越多，到达凤尾鱼幼虫体内的能量就越少。幼鱼吃的可能是完全相同的食物，但当食物链拉长时，可能意味着食物没那么丰富，或者同样的食物所含的能量没那么多。"因此，较短的食物链可能会支持更多的凤尾鱼幼虫个体。Swalethorp于2014年开始了这篇论文背后的研究，希望利用CalCOFI采样计划的优势，更好地了解加利福尼亚洋流生态系统中这一重要角色的涨落机制。"海洋是一个非常大的地方，我们对其进行代表性采样的能力非常有限，"斯瓦勒托普说。"CalCOFI是地球上最全面的海洋生态系统调查，它是我们了解这些更大的生态机制的最佳机会。"具体来说，研究人员希望验证这样一个观点，即在特定年份里，有多少美洲鳀在幼鱼期的危险中存活下来，一个关键的决定因素是这些幼虫所参与的食物链结构。为此，研究人员利用稳定氮同位素分析法，确定了1960年至2005年期间由CalCOFI计划收集的207条约三周大的凤尾鱼幼体的食物链长度。2020年，研究小组发表了一篇论文，详细介绍了这种估算化学保存鱼类食物链长度的方法，该方法的基本理念是，当一种生物吃掉另一种生物时，被吃掉的生物会在其消费者的组织中留下化学特征。在这种情况下，分析并不能揭示谁吃谁的确切身份，但可以用来推断浮游植物和凤尾鱼幼虫之间的食物链有多少环节。分析结果表明，较短的幼鱼食物链往往会在凤尾鱼数量激增期之前一两年出现，而较长的幼鱼食物链则与随后一到两年凤尾鱼数量减少有关。此外，食物链长度的变化在大部分繁荣期和萧条期都持续存在。至于食物链长度如何以及为何会逐年增加或减少，Swarethorp提供了一些可能的解释。斯瓦勒托普说："凤尾鱼幼体非常容易饿死，它们的存活实际上取决于能量到达它们体内的效率。如果食物链很短，效率很高，这可能有助于更多幼鱼存活下来，从而有助于推动未来一两年的繁荣周期。"由于目前的研究无法确定所发现的较长和较短食物链中的各个物种，这项研究无法解释为什么较长的食物链与凤尾鱼的萧条有关，反之亦然。无论存在这种相关性的原因是什么，幼鱼食物链指数--利用稳定氮同位素对幼鱼食物链长度进行的年度测量有可能在不久的将来成为估算鳀鱼种群趋势的有用工具，但还需要更多的研究来探索其潜力。在研究期间，幼鱼食物链长度似乎是一个重要的驱动因素，但也存在其他重要的驱动因素，它们的相对重要性很可能随时间和空间的变化而变化。未来将研究的时间序列扩展到现在会很有吸引力，因为目前的分析没有涵盖2015年之后的几年，当时加利福尼亚近海的凤尾鱼数量再次激增。他还说，研究小组正开始探究食物链拉长时究竟是谁在吃谁以及是什么引发了食物链底层的这些变化等复杂问题。除此之外，当研究人员尝试将这种相关性应用到其他地区和其他鱼类物种（如秘鲁鳀鱼Engraulisringens，来自世界上最大的单一渔场时），才能真正检验这种相关性的解释力。参考文献《鳀鱼的繁荣与萧条与幼鱼饮食的营养转变有关》，2023年12月5日，《自然通讯》。DOI:10.1038/s41467-023-42966-0编译来源:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402207.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402207.htm

科学家发现斑马鱼身上的"出局"分子 它能告诉失败者何时退出战斗

科学家发现斑马鱼身上的"出局"分子它能告诉失败者何时退出战斗日本理研研究所的科学家们此前曾发现，在斑马鱼的脑深部结构中，有两个神经回路，它们在斑马鱼判断战斗输赢的过程中起着至关重要的作用。研究小组发现，当斑马鱼处于失败的边缘时，神经递质乙酰胆碱（ACh）会触发神经开关，从而在腹股沟间核中产生输家特异性电位（或沿着预先存在的通路加强信号）。在这一过程中，另一种神经递质谷氨酸也会从内部移动到突触间核神经元突触后膜的表面--这在赢家身上是不会发生的。从根本上说，这种分子激活诱发了一种非常特殊的神经连锁反应，向鱼发出信号：是时候赶紧跑路了。该图表摘要显示了输掉比赛的鱼大脑中被激活的通路Kinoshita,M&Okamoto,H/CurrentBiology/(CCBy4.0)由于斑马鱼拥有与人类和啮齿类动物相似的神经递质受体、转运体以及合成和代谢酶，因此这种机制很可能存在于大脑构成具有相似保守性的物种中。这种鱼类还与人类共享约70%的基因，而我们迄今所知的基因中有84%与人类疾病有关。冈本仁志带领研究小组完成了之前的发现："所以我很确信，它在其他动物中也扮演着类似的角色。"研究人员是在将两条雄性斑马鱼放入水箱中进行搏斗后发现这一现象的。在出现明显的优势鱼之后，两条斑马鱼都被安乐死，研究人员对它们的大脑切片进行了深入研究。虽然从哲学上讲，也许这两条鱼最终都不是赢家，但在神经科学领域，它们之间的差异却是显著的。研究人员认为，了解这种"失败者的转换"可能对治疗社交焦虑和退缩等情绪障碍有重大意义。冈本说："有很多研究表明，哈氏神经节与严重抑郁症有关，但哈氏神经节与环间核相连的部分还没有得到很多研究。我确信这一回路很可能与社交退缩等情况有关。"虽然是初步研究，但这些发现对未来的考虑很有意义，比如抑制ACh活性的东西是否会对人类的驱动力、坚持力和心理复原力产生积极影响？与此同时，研究人员打算继续研究这些输赢回路在生存中所扮演的角色。冈本说："我们的最终目标是确定这两个回路的真正作用。我们目前的假设是，赢家回路使鱼类专注于自己的内部状态，而输家回路则使鱼类关注外部世界。我们目前正在进行实验来验证这一假设。"这项研究发表在《当代生物学》（CurrentBiology）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393427.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393427.htm

科学家揭示斑马鱼如何修复受损的心脏

科学家揭示斑马鱼如何修复受损的心脏当一个人心脏病发作而没有得到及时治疗时，心肌细胞会因缺氧受损并开始死亡。疤痕组织生长，由于我们不能制造新的心肌细胞，心脏就不能像它应该的那样有效地泵送。然而，对于像斑马鱼这样的低等脊椎动物来说，情况却完全不同：它们可以再生器官，包括其心脏。柏林医学系统生物学研究所（BIMSB）定量发育生物学实验室负责人JanPhilippJunker教授说：“我们想找出这种小鱼是如何做到的，以及我们是否可以从中学习。”研究人员在DanielaPanáková博士的帮助下，在斑马鱼的心脏中模拟了心肌梗塞的伤害，DanielaPanáková博士是MDC发育和疾病中电化学信号实验室的负责人。他们利用单细胞分析和细胞谱系树监测心肌细胞的再生情况。他们的研究结果最近发表在《自然-遗传学》上。研究人员将斑马鱼一毫米大小的心脏暴露在一根冷针下几秒钟，同时在显微镜下观察它。针接触到的任何组织都会死亡。与那些心脏病发作的人相似，这导致了炎症反应，随后是成纤维细胞产生的瘢痕。“令人惊讶的是，对伤害的直接反应非常相似。但是，虽然人类的过程在这一点上停止了，但它在鱼体内继续进行。它们形成新的心肌细胞，这些心肌细胞能够收缩，”Junker说。他继续说：“我们想确定来自其他细胞的信号，并帮助驱动再生。”Junker的团队使用单细胞基因组学来搜索受伤的心脏，寻找健康斑马鱼心脏中不存在的细胞。研究人员发现了三种瞬间被激活的新成纤维细胞类型。尽管与其他成纤维细胞有着相同的外观，但这些被激活的细胞有能力读取各种额外的基因，这些基因参与了蛋白质的形成，如胶原蛋白12等结缔组织因子。在人类中，纤维化，也被称为瘢痕，被认为是心脏再生的障碍。然而，一旦被激活，成纤维细胞似乎是该过程的关键。当Panáková使用基因技巧关闭斑马鱼中表达胶原蛋白12的成纤维细胞时，它们的重要性就变得很明显了。结果是：没有再生。Junker认为，成纤维细胞负责发出修复信号是有道理的。他说：“毕竟，它们就在受伤的地方形成。”为了确定这些被激活的成纤维细胞的来源，Junker的团队使用一种名为LINNAEUS的技术制作了细胞系树，他的实验室在2018年开发了这种技术。LINNAEUS与遗传疤痕一起工作，这些疤痕共同作用于每个细胞的来源，就像一个条形码。“我们使用CRISPR-Cas9基因剪刀创造这个条形码。如果在受伤后，两个细胞有相同的条形码序列，这意味着它们是相关的，”Junker解释说。研究人员确定了两个暂时激活的成纤维细胞来源：心脏外层（心外膜）和内层（心内膜）。产生胶原蛋白12的细胞只在心外膜被发现。多名MDC研究人员在整个研究过程中进行了合作--从鱼的实验，到遗传分析，再到结果的生物信息学解释。SaraLelek说：“对我来说，最激动人心的事情是看到我们的学科如何相互补充，以及我们如何在活体动物上验证生物信息学的结果，”她是该研究的主要作者，负责动物试验。“这是一个大项目，让我们都能贡献自己的专业知识。我...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313317.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313317.htm

中国首次太空养鱼 神舟十八号携带4条斑马鱼转移问天舱

中国首次太空养鱼神舟十八号携带4条斑马鱼转移问天舱今天上午，该组件顺利转移到问天舱的生命生态科学实验系统的小型受控生命生态实验模块中。据介绍，斑马鱼和金鱼藻组成小型密闭生态系统，将首次实现我国在太空中培养繁殖脊椎动物，为开展空间先进水生生保系统关键技术研究提供支撑。据了解，在中国空间站的小型受控生命生态实验模块中，照明系统将支撑金鱼藻进行光合作用供给氧气，提供给鱼类进行呼吸使用。鱼类呼出来的二氧化碳供金鱼藻进行光合作用，鱼类吃食物排泄的粪便给金鱼藻进行营养供给，这样就形成了一套水生生态系统。在这个过程中，鱼类需要喂食，系统会有个喂食单元。斑马鱼产的卵将被系统收集起来，未来将由航天员带回地面，供科学家开展下一步的研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428729.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428729.htm

小丑鱼会数数 但只是为了把同类入侵者从海葵身边赶走

小丑鱼会数数但只是为了把同类入侵者从海葵身边赶走冲绳科学技术研究所（OIST）的研究人员发现，这些可爱的小丑鱼（Amphiprionocellaris）会接受来访者进入它们的海葵群落-只要来访者与它们长得不一样。遗憾的是，没有迪斯尼式的结局，即小丑鱼学会看穿第一印象并接受对他们栖息地威胁较小的访客；相反，长相相似的入侵者会被群落的首领凶猛地咬伤并赶走。第一作者、来自OIST海洋生态进化论研究组的KinaHayashi解释说："小丑鱼的攻击行为频率最高，持续时间也最长。它们对有一条或两条竖杠的鱼的攻击频率和持续时间则较低，而对没有竖杠的鱼的攻击频率和持续时间则最低，这表明它们能够通过计算竖杠的数量来识别入侵者的种类"。研究小组在两个实验室实验中确定了这种独特的行为。在其中一项实验中，研究人员将不同种类的小丑鱼（因此身上有不同数量的白色条纹）放在一个装有三条纹小丑鱼群的水箱中，记录小丑鱼群盯着来访者并绕其一圈所需的时间。接下来，研究人员又给小丑鱼群放置了一些塑料圆盘，这些圆盘被涂上了逼真的颜色，就像其他小丑鱼品种一样，包括它们自己的品种，然后测量它们对这些物体的攻击性。水箱中的小丑鱼对有三条条纹的鱼和模型的攻击性最强，而随着白条的减少，攻击和盘旋的频率也越来越低。由于小丑鱼没有其他明显的特征，研究人员认为，小丑鱼"计算"白条是为了了解它们攻击性反应的强度。在研究中，科学家们还观察到了群体中严格的等级制度。在野外，雌性首领会负责攻击入侵者，因为雌性首领已经发育成熟，可以显示出所有三条条纹，而且在体型上略胜一筹。虽然实验中使用的是幼鱼，但研究小组发现，体型最大的鱼也扮演了群落首领的角色。小丑鱼与海葵（Heteractismagnifica）有着自然界最奇妙的共生关系。海葵属于腔肠动物门，包括水母和珊瑚。与这些动物一样，海葵也有微小的刺状触手或线虫囊，可以将有毒化合物传递给毫无戒备的猎物。不过，由于小丑鱼天生就有一层坚固的粘液护甲，成年后比其他鱼类的粘液护甲厚许多倍，因此它们可以在海葵中快乐地生活，用排泄物提供的营养来交换庇护所。"小丑鱼与海葵有着独特的共生关系，因此它们的研究非常有趣，"Hayashi说。"但这项研究表明，我们对海洋生态系统中的生命还有很多不了解的地方。"这项研究发表在《实验生物学杂志》（JournalofExperimentalBiology）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416993.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416993.htm

DNA的启示：已经被宣布灭绝的鱼很可能还活着

DNA的启示：已经被宣布灭绝的鱼很可能还活着伦敦自然历史博物馆收藏的"绝种"标本。图片来源：YmkeWinkel生活在北海河口并已正式灭绝的一种鱼类--尖吻白鲑（houting）原来还活得好好的。阿姆斯特丹大学和伦敦自然历史博物馆的研究人员从保存在博物馆的多条尖吻白鲑身上提取了DNA，这些鱼标本已历经250多年的历史。接下来，他们将这些博物馆鱼类的DNA与目前出现的各种同胞物种的DNA进行了比较。生物学家发现，尖吻白鲑和一种叫做欧洲白鱼的鱼类在基因上几乎没有区别。由于这种鱼仍然很常见，因此可以断定尖吻白鲑根本没有灭绝。在最近发表在《BMC生态学与进化》（BMCEcologyandEvolution）杂志上的一项研究中，科学家描述了他们是如何从这种鱼身上分离出线粒体DNA的。他们甚至成功地从1754年的一条干北海蕺鱼身上获得了一小段DNA，林奈曾用它来进行正式的物种描述。接下来，研究人员利用这些DNA创建了一棵系统发生树，在这棵树上，所有受检的两个物种都属于同一类。研究小组认为，尖吻白鲑不是一个独立的物种。第一作者、阿姆斯特丹大学的罗布-克罗斯（RobKroes）评论道："这种欧洲白鲑在西欧和北欧相当普遍，在淡水河流、湖泊、河口和海洋中都有分布。由于我们发现过去的尖吻白鲑和今天的欧洲白鲑之间没有物种差异，因此我们认为尖吻白鲑并未灭绝。那么，尖吻白鲑怎么可能在2008年被正式宣布灭绝呢？克罗斯解释说："人们经常会混淆动物是否是一个物种。尤其是鱼类。在一个物种内，它们的形态特征往往有很大的差异。在这种情况下，生物学家长期以来一直认为，由于吻部的长度和鳃耙的数量，尖吻白鲑与欧洲白鲑是不同的物种。但是，这些特征根本不适合断定它们是一个不同的物种，我们现在的DNA研究清楚地表明了这一点。"官方拉丁文物种名称的更改似乎已经迫在眉睫。不过，要对名称进行明确的调整，还需要对1754年的鱼干DNA进行一些额外的研究，据研究人员称，这将很难做到。克罗斯总结道："DNA已经很老了，而且已经损坏，但我认为我们应该尝试一下。目前，各种尖吻白鲑的保护状况混乱不堪。根据世界自然保护联盟（IUCN）的认定，北海尖吻白鲑已经灭绝；与此同时，欧洲的各种自然法规定，尖吻白鲑和欧洲白鲑都必须受到保护。因此，我们实际上是在保护一种已经灭绝的物种，而这种物种目前依然在游来游去"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390277.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390277.htm