科学教科书错了？5.25亿年前的化石否定了对大脑进化的普遍解释

科学教科书错了？5.25亿年前的化石否定了对大脑进化的普遍解释该化石几乎没有半英寸（不到1.5厘米）长，最初于1984年被发现，直到现在还隐藏着一个重要的秘密：一个保存得很好的神经系统，包括一个大脑。这项研究于11月24日发表在《科学》杂志上，由亚利桑那大学神经科学系的摄政教授尼古拉斯-斯特劳斯菲尔德和伦敦大学国王学院进化神经科学的读者弗兰克-赫斯领导。斯特劳斯菲尔德说："据我们所知，这是迄今为止我们知道的最古老的大脑化石。"Cardiodictyon属于一个已灭绝的动物群体，被称为心网虫，它们在一个被称为寒武纪的时期早期大量存在，当时几乎所有的主要动物品系都在5.4亿年到5亿年前的极短时间内出现。心网虫很可能使用多对柔软、粗壮的腿在海底移动，这些腿缺乏它们优化后的产物-关节。今天与lobopodians最接近的活体亲属是主要生活在澳大利亚、新西兰和南美洲的栉蚕。Cardiodictyoncatenulum化石于1984年在中国云南被发现。在这张照片中，该动物的头部在右边。资料来源：NicholasStrausfeld/亚利桑那大学可以追溯到19世纪的辩论Cardiodictyon的化石显示，这种动物的躯干是分段的，其中有被称为神经节的神经结构的重复排列。这与它的头部和大脑形成了鲜明的对比，两者都缺乏任何可分割的证据。据作者说，这一发现解决了关于节肢动物的头部起源和组成的长期激烈争论，节肢动物是世界上动物王国中物种最丰富的群体。节肢动物包括昆虫、甲壳动物、蜘蛛和其他蛛形纲动物，加上其他一些品系，如千足虫和蜈蚣。"从19世纪80年代开始，生物学家注意到节肢动物典型的躯干的明显分段外观，并基本上将其推断成头部，"Hirth说。"这就是该领域如何得出头部是分节的躯干的前部延伸的结论。但是Cardiodictyon表明早期的头部不是分段的，它的大脑也不是分段的，这表明大脑和躯干的神经系统可能是分开进化的。"Cardiodictyoncatenulum的头部化石（前部在右边）。品红色的沉积物标志着大脑结构的化石。资料来源：NicholasStrausfeld大脑确实化石化了Cardiodictyon由古生物学家侯先光在云南省发现于一个著名的化石矿床，其柔软、精致的身体在化石记录中保存得很好，但除了Cardiodictyon之外，没有一个人被仔细检查过它们的头部和大脑，这可能是因为它通常很小。Cardiodictyon最突出的部分是一系列三角形、马鞍形的结构，这些结构界定了每一节，并作为一对腿的连接点。这些在更古老的岩石中被发现，可以追溯到寒武纪的到来。这可能是最早的节肢动物，甚至比三叶虫还要早，三叶虫是海洋节肢动物的一个标志性和多样化的群体，大约在2.5亿年前灭绝了。"直到最近，人们的普遍理解是'大脑不会变成化石'，"Hirth说。"所以你首先不会期望找到一个保存着大脑的化石。其次，这种动物是如此之小，你甚至难以希望能在其中找到一个大脑。"然而，过去10年的工作，斯特劳斯菲尔德已经在各种节肢动物化石中发现了几个保存大脑的案例。制造大脑的共同遗传基础计划在他们的新研究中，作者不仅确定了Cardiodictyon的大脑，而且还将其与已知的化石和活的节肢动物，包括蜘蛛和蜈蚣的大脑进行了比较。结合对化石的详细解剖学研究和对其活体后代的基因表达模式的分析，他们得出结论，从寒武纪到今天，它们一直保持着一个共同的大脑组织蓝图。在Cardiodictyon中，三个脑域分别与一对特征性的头部附属物和前部消化系统的三个部分之一有关。"通过比较活体物种的已知基因表达模式，我们确定了所有大脑的共同特征以及它们是如何形成的。我们意识到，每个脑域及其相应的特征都是由相同的组合基因指定的，无论我们看的是哪个物种，"Hirth补充说。"这表明有一个制造大脑的共同遗传基础计划"。"对脊椎动物大脑进化的启示研究中描述的原则可能适用于节肢动物及其近亲以外的其他生物。当把节肢动物的神经系统与脊椎动物的神经系统进行比较时，这具有重要的意义，脊椎动物的神经系统显示出类似的独特结构，其中前脑和中脑在遗传上和发育上与脊髓不同。施特劳斯菲尔德说，他们的发现还提供了一个信息，即在地球在气候转变的影响下正在发生巨大变化的时候，他们的发现具有连续性。"在重大地质和气候事件重塑地球的时候，简单的海洋动物，如Cardiodictyon，产生了世界上最多样化的生物群--节肢动物，最终传播到地球上的每一个新兴栖息地。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333821.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333821.htm

科学家揭示干旱和热浪对全球用水的影响

科学家揭示干旱和热浪对全球用水的影响全球人口的不断增长和极端天气事件的日益频繁使我们的水资源面临风险。然而，人们对不同部门在干旱-热浪事件中如何用水的了解十分有限，尤其是在大范围内。为了填补这一空白，乌特勒支大学自然地理系的科学家团队研究了在全球范围内的干旱、热浪和复合（合并）事件中，各部门的用水情况是如何受到影响的。他们发表在《环境研究快报》上的研究结果表明，与干旱期间的影响相比，热浪对部门用水的影响更大。该研究是首次对极端干旱、热浪和复合事件下的部门用水响应进行量化的全球性研究。部门用水响应被理解为各部门（即生活、灌溉、热电能源、制造业和畜牧业）的用水方式如何受到干旱、热浪和复合事件的影响，这可能导致它们增加或减少用水量，或对这些极端水文气候现象不表现出特别的反应。研究人员分析了过去30年中全球、国家和地方范围内各部门用水的大量数据。乌特勒支大学博士生、本刊物的第一作者加布里埃尔-卡德纳斯-贝勒萨说："我们重点研究了不同行业的用水情况，即灌溉、畜牧、家庭、能源和制造业，因为我们预计这些行业会对不同极端事件的发生做出特殊反应。"分析表明，过去30年中发生的极端事件对用水模式产生了重大影响，但这些影响在全球各行业和地区之间存在很大差异。"社会经济因素和公共水资源管理计划对用水反应有很大影响，在极端事件期间影响更大。例如，美国西部大陆在极端事件期间减少了用水量，而美国中部则增加了用水量，"卡德纳斯说。此外，研究结果还显示，一般来说，家庭和灌溉用水在全球范围内具有最高优先级，但在极端天气期间，家庭用水会采取更严格的措施。"分析还显示，与单纯的干旱相比，热浪和干旱-热浪复合事件总体上对用水的影响更大。卡德纳斯说："与干旱等持续时间较长的事件相比，热浪和复合事件由于在高温下用水需求暂时增加而导致用水量增加，但由于此类极端事件持续时间较短，用水需求仍可得到满足。"研究结果表明，迫切需要收集更多的用水数据，以便更好地了解极端事件和气候变化对不同用水部门的影响，并改进对未来缺水状况的评估。"我们的研究为评估极端事件期间多部门用水行为迈出了第一步。然而，要想更好地了解各部门的用水行为并改进水资源管理策略，还需要从非洲、亚洲和南美洲部分地区等数据稀缺地区获得更多地方尺度的信息"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389883.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389883.htm

摩洛哥一化石遗址揭示了4.7亿年前节肢动物的统治地位

摩洛哥一化石遗址揭示了4.7亿年前节肢动物的统治地位虽然需要更多的研究来分析这些碎片，但是根据描述的标本可以得知，这些巨型节肢动物可能长达2米（6.5英尺）。一个国际研究小组说，该遗址及其化石记录与之前描述和研究的80公里外的其他费祖阿塔页岩遗址非常不同。他们说Taichoute（被认为是更广泛的"Fezouata生物群"的一部分）为古生物学和生态学研究开辟了新途径。新生代节肢动物的大型碎片。资料来源：BertrandLefebvre来自洛桑大学和云南大学的第一作者FaridSaleh博士说："这个地方的一切都很新--它的沉积学、古生物学，甚至化石的保存--进一步突出了Fezouata生物群在完成我们对地球上过去生命的理解方面的重要性。"来自埃克塞特大学和云南大学的马小雅博士补充说："虽然我们发现的巨型节肢动物还没有被完全确认，但有些可能属于以前描述的Fezouata生物群的物种，有些肯定是新物种。尽管如此，它们的大尺寸和自由游动的生活方式表明它们在这些生态系统中扮演了一个独特的角色"。Fezouata页岩最近被选为全球100个最重要的地质遗址之一，因为它对了解大约4.7亿年前的早奥陶纪时期的演变非常重要。在这些岩石中发现的化石包括矿化元素（如贝壳），但有些也显示出特殊的软体部分，如内部器官的保存，使科学家能够研究地球上早期动物生命的解剖学。从Fezouata页岩新发现的地点。位于摩洛哥扎戈拉地区的Fezouata页岩的动物生活在浅海中，经历了反复的风暴和海浪活动，这些活动埋葬了动物群落，并将它们保存在原地成为特殊的化石。然而，在Fezouata生物群中，新潮动物（或自由游泳的）总体上仍然是一个相对较小的组成部分。这项新的研究报告了Taichoute化石的发现，这些化石保存在比扎戈拉地区的化石年轻几百万年的沉积物中，并且以巨型节肢动物的碎片为主。洛桑大学的RomainVaucher博士说："尸体被水下滑坡运到了相对较深的海洋环境中，这与以前发现的在较浅环境中保存的尸体形成了鲜明的对比，这些尸体被风暴沉积物埋在原地。"同样来自洛桑大学的AllisonDaley教授补充说："诸如腕足类的动物被发现附着在一些节肢动物的碎片上，这表明这些大型甲壳一旦死亡并躺在海底，就充当了海底居住群体的营养库。"来自捷克科学院的LukášLaibl博士，有机会参与了最初的实地考察，他说："Taichoute不仅因为大型新生物节肢动物的主导地位而显得重要。即使涉及到三叶虫，在Taichoute也发现了Fezouata生物群中迄今未知的新物种。"来自里昂大学的BertrandLefebvre博士是这篇论文的资深作者，他在过去20年里一直致力于Fezouata生物群的研究，他总结说："Fezouata生物群不断给我们带来新的意外发现"。这篇发表在《科学报告》杂志上的论文题为：《早奥陶纪Fezouata生物群的新化石组合》。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359437.htm

科学家在亚马逊发现距今2500年的"失落的城市之谷"

科学家在亚马逊发现距今2500年的"失落的城市之谷"亚马逊河上游地区如此广泛的早期发展与中美洲类似的玛雅城市系统相似。尽管越来越多的研究开始强调西班牙以前占领亚马逊地区的范围和规模，但大规模城市化的证据仍然难以捉摸。StéphenRostain及其同事提供的证据表明，2500多年前，厄瓜多尔亚马孙流域的乌帕诺山谷（安第斯山脉东麓的一个地区）开始了以农业为基础的文明。基于20多年的跨学科研究（包括实地考察和光探测与测距（LIDAR）绘图），Rostain等人描述了亚马逊地区前所未有的城市化规模，在300平方公里的调查区域内，有6000多个人为的长方形土台和广场建筑，这些土台和广场建筑由人行道和道路连接，周围是广阔的农业景观和河流。作者根据建筑群确定了至少15个不同规模的定居点。不过，根据Rostain等人的研究，这种建筑环境中最显著的元素是连接城市中心和周边腹地的广泛而复杂的区域规模道路网络。考古发掘表明，这些平台和道路的建造和占用发生在公元前约500年至公元前300年至600年之间，由基拉莫佩文化和后来的乌帕诺文化的群体完成。Rostain等人指出，Upano遗址与亚马孙发现的其他纪念碑遗址不同，后者的年代更近，范围更小。罗斯坦等人写道："这一发现是低估亚马逊双重遗产的又一个生动例子：环境遗产，同时也是文化遗产，因此也是土著遗产......我们认为，至关重要的是彻底修正我们对亚马逊世界的先入之见，并在这样做的过程中，根据包容性和参与性科学的需要重新解释背景和概念"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415625.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415625.htm

美科学家发布西部灰狼和北美海狸的野化计划

美科学家发布西部灰狼和北美海狸的野化计划随着气候变化的影响越来越大，美国西部的生态系统恢复已经获得了公众的极大关注。乔·拜登总统的“美丽美国(AmericatheBeautiful)”计划支持了这一点，该计划旨在到2030年保护30%的美国土地和水。WilliamJ.Ripple及19位同事在《BioScience》上撰文对拜登的计划进行了跟进，并提出了一个“西部重新野化网络(WesternRewildingNetwrok)”的建议。它包括在联邦政府已经拥有的土地上的11个大型保护区。文章作者主张在一些联邦土地上停止牲畜放牧，与此同时恢复两个关键物种：灰狼和北美海狸。根据作者们的说法，灰狼和海狸以其产生广泛的生态系统效应的能力而闻名。如他们说，“通过砍伐树木和灌木以及建造水坝，海狸丰富了鱼类的栖息地、增加了水和沉积物的保留、在干旱期间保持水流、提供湿的防火隔离带、改善水质、开始恢复切入的渠道、增加碳吸收并普遍提高许多河岸植物和动物物种的栖息地。狼则在重塑生态系统方面也有类似的潜力，它们“可以协助自然控制过多的本地有蹄动物”。这将使本地植被在以前退化的地区重新生长。科学家们认为，野化计划将产生深刻的连带效应。他们称，该计划最终将可以使92个受威胁和濒危物种中的许多物种受益。据悉，这些物种涵盖9个分类组：5个两栖动物、5个鸟类、2个甲壳类、22个鱼类、39个开花植物、5个昆虫、11个哺乳动物、1个爬行动物和2个蜗牛物种。研究作者们列举了其大胆举措的一些成本。其中包括对任何畜牧从业者的付款。畜牧从业者被认为应该为联邦土地上失去的放牧分配权得到公正的补偿。Ripple及其同事认为，这些挑战最终将被证明是可行的，部分原因是来自联邦土地上的饲料的肉类只占全美产量的2%左右。此外，科学家们指出，鉴于美国西部前所未有的危机交织期--包括长期干旱和缺水、极端热浪、至少部分由气候变化引发的大规模火灾及生物多样性的丧失，现在是采取极端雄心勃勃的行动的好时机。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304205.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304205.htm

科学家揭示了一种奇特的让动物永葆青春的秘密

科学家揭示了一种奇特的让动物永葆青春的秘密这些发现最近由维也纳大学的UlrichTechnau领导的一组发育生物学家发表在《细胞报告》杂志上。几乎所有的动物有机体都是由数以百万计，甚至数十亿计的细胞组成，它们以错综复杂的方式结合在一起，形成特定的组织和器官，这些组织和器官由一系列的细胞类型组成，如各种神经元和腺体细胞。然而，目前还不清楚这种不同细胞类型的关键平衡是如何出现的，它是如何被调节的，以及不同动物生物体的不同细胞类型是否有一个共同的起源。海葵的光学纵切面，两层细胞中都有nanos1转基因的神经细胞（红色）。肌肉被染色为绿色，细胞核为蓝色。资料来源：AndreasDenner单细胞指纹指向共同的祖先由进化发育生物学家UlrichTechnau领导的研究小组，同时也是维也纳大学干细胞单细胞调控（SinCeReSt）研究平台的负责人，已经破译了海葵Nematostellavectensis中所有神经和腺体细胞类型的多样性和进化以及它们的发育起源。为了实现这一目标，他们使用了单细胞转录组学，这种方法在过去十年中彻底改变了生物医学和进化生物学。"有了这个方法，整个生物体可以被分解成单细胞--而且每个单细胞中目前表达的所有基因都可以被解密。不同的细胞类型在其表达的基因上有根本的不同。因此，单细胞转录组学可以用来确定每个细胞的分子指纹，"当前出版物的第一作者JuliaSteger解释说。在该研究中，具有重叠指纹的细胞被分组。这使科学家们能够区分出确定的细胞类型或处于发展过渡阶段的细胞，每个细胞都有独特的表达组合。它还使研究人员能够确定不同组织的共同祖细胞和干细胞群。令他们惊讶的是，他们发现与先前的假设相反，神经元、腺细胞和其他感觉细胞起源于一个共同的祖细胞群，这可以通过活体动物的基因标记来验证。由于一些具有神经元功能的腺细胞在脊椎动物中也是已知的，这可能表明腺细胞和神经元之间有着非常古老的进化关系。不断使用的古老基因有一个基因在这些共同的祖先细胞的发展过程中起着特殊的作用。SoxC在神经元、腺细胞和网状细胞的所有前体细胞中表达，对所有这些细胞类型的形成至关重要，正如作者在敲除实验中额外能够显示的那样。"有趣的是，这个基因并不陌生：它在人类和许多其他动物的神经系统形成过程中也发挥着重要作用，这与其他数据一起表明，这些神经细胞分化的关键调控机制似乎在整个动物界是保守的，"Technau说。通过比较不同的生命阶段，作者还发现，在海葵中，神经元发育的遗传过程从胚胎到成年生物体都保持不变，因此有助于海葵一生中神经元的平衡。这是很了不起的，因为与人类不同，海葵可以在其整个生命中替换缺失或损坏的神经元。对于未来的研究，这提出了一个问题：海葵如何设法将这些机制--在更复杂的生物体中只发生在胚胎阶段--以可控的方式维持到成年生物体。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332745.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332745.htm