科学家揭示1.35亿年前植物-蚂蚁伙伴关系的起源

科学家揭示1.35亿年前植物-蚂蚁伙伴关系的起源一项新研究发现，大约在1.35亿年前，蕨类植物和开花植物同时进化出了蜜腺，这表明它们与蚂蚁之间的互惠关系也发生了平行进化，这对了解植物进化和物种间相互作用具有重要意义。资料来源：田纳西大学诺克斯维尔分校例如，有些植物设法招募蚂蚁保镖。它们在叶子上分泌含糖花蜜，吸引蚂蚁，然后这些领地意识很强、攻击性很强的蚂蚁雇佣兵就会在"它们的"植物上巡逻，蜇咬试图吃它的食草动物。这些关系在有花植物中都有详细记载，但在不开花的蕨类植物中也有发生。这对研究人员来说是个奇怪的消息，因为长期以来人们一直认为蕨类植物缺乏进行这种复杂的生物互动的蜜腺。UT生态学与进化生物学系助理教授雅各布-苏伊萨（JacobSuissa）与康奈尔大学的同事，包括蕨类植物专家李菲伟（Fay-WeiLi）和蚂蚁专家科里-莫罗（CorrieMoreau）合作，研究这种现象是如何在数千年间发展起来的。他们最近在《自然通讯》（NatureCommunications）上发表了关于这种物种间合作关系的进化时间表和潜在因素的研究成果。"这项工作的新内容有两个方面，"苏伊萨解释说。"首先，我们发现蜜腺--产生含糖花蜜以吸引蚂蚁保镖的结构--在蕨类植物和开花植物中的进化时间大致相同"。这发生在大约1.35亿年前，与白垩纪植物-动物联合体的兴起相吻合。苏伊萨说："考虑到这是蕨类植物进化史上非常晚的时期，距它们的起源已经过去了近2亿年，这个时间点非常壮观。但它在开花植物进化史上却非常早，几乎是在白垩纪开花植物起源之初。"第二个新元素是这一切是如何发生的。蕨类植物最初是陆生植物，生长在森林地面上。大约在6000万年前的新生代，它们发生了重大转变，成为附生植物或树栖植物，也就是说，他们在成长过程中学会了一些新习惯。苏伊萨说："我们发现，当蕨类植物离开森林地面，进入树冠，成为附生植物、攀援植物或树状蕨类植物时，它们利用了现有的蚂蚁与开花植物之间的相互作用，进化出了蜜腺。"这两种植物的生态和进化史呈现出一种奇特的动态。蕨类植物和开花植物是在4亿多年前从一个共同祖先分化而来的，但在蜜腺进化和蚂蚁-植物互利交换的同时，蕨类植物和开花植物也取得了长足进步。这表明，可能有一些'生命规则'支配着非花蜜腺和蚂蚁-植物互惠关系的进化。这项工作可以为生态、发育或基因组分析提供进化框架或背景，从而有助于未来的研究。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434953.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434953.htm

珊瑚为什么会发光？科学家终于揭开谜团

珊瑚为什么会发光？科学家终于揭开谜团特拉维夫大学与斯坦哈特自然历史博物馆和埃拉特大学间海洋科学研究所联合进行的一项最新研究首次确定，在深海珊瑚礁中，珊瑚表现出发光的颜色（荧光）的神奇现象是为了作为一种诱捕猎物的机制。该研究表明，珊瑚所捕食的海洋生物会被荧光的颜色所吸引。来自特拉维夫大学动物学学院和斯坦哈特自然历史博物馆的YossiLoya教授监督了这项研究，该研究由OrBen-Zvi博士、YoavLindemann和GalEyal博士领导。据研究人员说，水生生物的发光能力长期以来一直吸引着科学家和那些热爱大自然的人。这种现象经常发生在产生珊瑚礁的珊瑚中，其生物学作用一直存在激烈的争议。多年来，人们探索了各种可能性，包括：这种现象是否能抵御辐射？提高光合作用？抗氧化剂的活性？?根据最新的研究，珊瑚的荧光实际上是对猎物的一种引诱。在这项研究中，研究人员对他们的假设进行了测试；为此，他们首先试图确定浮游生物（在海中随水流漂流的小生物）是否被荧光吸引，无论是在实验室还是在海上。然后，在实验室里，研究人员量化了中光珊瑚（生活在浅层珊瑚礁区和海洋深层完全黑暗区之间的珊瑚）的捕食能力，这些珊瑚表现出不同的荧光外观。为了测试浮游生物对荧光的潜在吸引力，研究人员特别使用了甲壳类动物Artemiasalina，它被用于许多实验以及珊瑚的食物。研究人员注意到，当甲壳动物在绿色或橙色的荧光目标与透明的"对照"目标之间进行选择时，它们显示出对荧光目标的明显偏好。此外，当甲壳动物在两个透明目标之间进行选择时，它们的选择被观察到在实验装置中是随机分布的。在所有的实验室实验中，甲壳类动物大量表现出对荧光信号的优先吸引。当使用来自红海的本地甲壳类动物时，也出现了类似的结果。然而，与甲壳类动物不同，不被认为是珊瑚猎物的鱼类并没有表现出这些趋势，而是普遍避开荧光目标，特别是橙色目标。在研究的第二阶段，实验是在珊瑚的自然栖息地进行的，大约在40米深的海里，荧光陷阱（包括绿色和橙色）吸引的浮游生物是透明陷阱的两倍。OrBen-Zvi博士说：“我们在大海深处进行了一项实验，以研究在深水中存在的自然水流和光照条件下，不同的自然浮游生物集合对荧光的可能吸引力。由于荧光主要由蓝光（海洋深处的光）‘激活’，在这些深度，荧光被自然照亮，实验中出现的数据是明确的，与实验室的实验相似。”在研究的最后一部分，研究人员检查了在埃拉特湾45米深处收集到的中生代珊瑚的捕食率，发现显示绿色荧光的珊瑚享有的捕食率比显示黄色荧光的珊瑚高25%。Loya教授表示：“许多珊瑚显示出荧光的颜色图案，突出了它们的嘴或触角尖端，这一事实支持了荧光，就像生物发光（通过化学反应产生的光），作为一种吸引猎物的机制。该研究证明，珊瑚发光和五颜六色的外观可以作为一种诱饵，将游泳的浮游生物吸引到地面上的捕食者，如珊瑚，特别是在珊瑚需要其他能量来源来补充或替代光合作用（...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310155.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310155.htm

蝴蝶史诗般地飞越大西洋 行程飞越4200公里令科学家惊叹不已

蝴蝶史诗般地飞越大西洋行程飞越4200公里令科学家惊叹不已更重要的是，这些喜欢冒险的动物实际上可能会飞行更远的距离--7000公里（4350英里）或更远--从西欧到非洲，再到南美洲。这颠覆了我们对蝴蝶迁徙和行为的认识。这项研究的合著者、巴塞罗那进化生物学研究所的科学家埃里克-托罗-德尔加多（EricToro-Delgado）说："蝴蝶只能采用主动飞行和迎风滑翔交替进行的策略来完成这次飞行，主动飞行耗费能量，迎风滑翔则耗费能量。我们估计，如果没有风，蝴蝶最多可以飞行780公里（485英里），然后就会消耗掉它们所有的脂肪，从而消耗掉它们的能量。"在远离蝴蝶已知分布区的南美洲大西洋沿岸法属圭亚那发现成群的V.cardui后，来自奥托瓦大学和西班牙进化生物学研究所的研究人员通过一套基因侦查工作，证实了这一令人惊叹的洞察力，揭开了蝴蝶的秘密生活。虽然该物种广泛分布于全球各地，但基因组分析证实，这些蝴蝶与非洲和欧洲的蝴蝶亲缘关系密切，这意味着它们并不是从北美陆路南迁的。随后，对搭乘顺风车的花粉粒进行分析后发现，它们源自生长在非洲热带地区的两种植物。由此，科学家们可以追踪到，这些蝴蝶在飞越海洋探险之前，已经从这些植物中汲取了大量花蜜。虽然科学家们可以确认2600英里的旅程，但他们认为蝴蝶的实际行程可能是这个距离的两倍。最后，研究人员利用蝴蝶的翅膀进行了氢和锶同位素分析--基本上提供了这些动物起源地的"指纹"。将化学与生态学相结合，研究人员能够将结果与合适的栖息地相匹配，并发现这些蝴蝶很可能来自遥远的法国、爱尔兰、英国或葡萄牙。渥太华大学副教授克莱门特-巴蒂尔（ClémentBataille）说："这是首次在迁徙昆虫身上测试这种分子技术组合，包括同位素地理定位和花粉代谢编码。研究结果很有希望，并可应用于许多其他迁徙昆虫物种。这项技术将从根本上改变我们对昆虫迁徙的认识。"然而，遗传学和化学分析只是研究的一部分。研究小组随后使用了2013年10月发现蝴蝶之前的风向轨迹历史记录。随后，他们发现，有利的信风使得这次史诗般的跨大西洋旅行成为可能，这是对昆虫迁徙行为的一个令人震惊的新认识。"这项研究很好地证明了我们往往低估了昆虫的传播能力，"合著者、渥太华大学博士后梅根-莱希（MeganReich）说。"此外，我们也完全有可能低估了这类扩散事件的频率及其对生态系统的影响。"对于V.cardui来说，这次横跨大西洋的飞行并不是一次兜风，它更像是一次终生难忘的旅行。该物种的成年寿命只有两到四周，在此期间，它们将所有精力都投入到繁殖中。因此，这次旅行似乎是物种生存的一个重要策略。贸易风记录显示，这次看似不可能的飞行确实可行贸易风记录显示，这次看似不可能的飞行确实可行Talaveraetal/NatureCommunications/CCBy4.0他们的飞行路线利用了撒哈拉气层，这是一种季节性大气现象，在春末、夏初和秋初，干燥、含尘的空气会聚集在非洲沙漠上空。它穿过北大西洋，每隔三到五天就会在南美洲上空倾泻颗粒物，并在此过程中为亚马逊河施肥。现在科学家们知道，这种尘埃云还有助于像这些蝴蝶这样的生物的飞行能力。这项研究并不是要抹杀这些昆虫长途旅行者的惊人壮举，它还揭示了以前不为人知的迁徙空中走廊，以及由于气候变化，这些空中走廊可能越来越多地被许多寻找最佳环境的物种用作无形的"超级高速公路"。它还挑战了蝴蝶因翅膀脆弱而一般不喜欢大风环境的观点。共同第一作者、来自进化生物学研究所的杰拉德-塔拉韦拉（GerardTalavera）说："有必要促进对散布昆虫的系统监测，这有助于预测和减轻全球变化对生物多样性造成的潜在风险。"最近，人们还发现蝴蝶也是数十亿昆虫中的一员，它们通过欧洲的一个狭窄山口向南迁徙，寻找该地区更温暖的环境。进化生物学研究所研究员罗杰-维拉（RogerVila）补充说："我们通常认为蝴蝶是美丽脆弱的象征，但科学告诉我们，它们可以做出不可思议的壮举。关于它们的能力，还有很多东西有待发现。"这项研究发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436172.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1436172.htm

科学家揭开尿素在生命起源中的秘密角色

科学家揭开尿素在生命起源中的秘密角色研究人员开发出一种观察液体中化学反应的新方法，揭示了涉及尿素等分子的反应，这些分子可能促成了地球生命的出现。这项技术涉及一种能产生细小液体射流的特殊仪器和X射线光谱学，使科学家们能够研究在短短飞秒内发生的反应。这一突破是在苏黎世联邦理工学院物理化学教授汉斯-雅各布-沃纳（HansJakobWörner）领导的同一研究小组先前研究的基础上取得的。这项工作针对在气体环境中发生的反应得出了类似的结果。为了将X射线光谱观测扩展到液体，研究人员必须设计一种仪器，能够在真空中产生直径小于一微米的液体射流。这一点至关重要，因为如果射流再宽一些，就会吸收部分用于测量的X射线。利用这种新方法，研究人员得以深入了解地球上生命出现的过程。许多科学家认为，尿素在其中发挥了关键作用。尿素是含有碳和氮的最简单分子之一。更重要的是，尿素极有可能在地球非常年轻的时候就已经存在，20世纪50年代的一项著名实验也表明了这一点：美国科学家斯坦利-米勒（StanleyMiller）调制了一种据信构成地球原始大气层的气体混合物，并将其暴露在雷暴条件下。这产生了一系列分子，其中之一就是尿素。根据目前的理论，尿素可能已经富集在当时没有生命的地球上的温暖水坑中--通常称为原始汤。随着汤中水分的蒸发，尿素的浓度也随之增加。在宇宙射线等电离辐射的作用下，这些浓缩的尿素有可能经过多个合成步骤产生丙二酸。反过来，这可能产生了RNA和DNA的组成元素。苏黎世联邦理工学院和日内瓦大学的研究人员利用他们的新方法，研究了这一长串化学反应的第一步，以找出浓缩尿素溶液在电离辐射下的表现。要知道，浓尿素溶液中的尿素分子会自行成对，即所谓的二聚体。研究人员现在已经能够证明，电离辐射会导致每个二聚体中的一个氢原子从一个尿素分子移动到另一个。这样，一个脲分子就变成了质子化的脲分子，而另一个脲分子则变成了脲自由基。后者具有很高的化学反应活性--事实上，它的反应活性非常高，很有可能与其他分子发生反应，从而形成丙二酸。研究人员还设法证明，氢原子的这种转移发生得非常快，大约只需要150飞秒，即150四十亿分之一秒。Wörner说："这个反应速度如此之快，以至于理论上可能发生的所有其他反应都会被这个反应所取代。这就解释了为什么浓缩尿素溶液会产生尿素自由基，而不是承载会产生其他分子的其他反应。"Wörner和他的同事们希望研究导致丙二酸形成的下一个步骤，希望这将有助于他们了解地球生命的起源。至于他们的新方法，一般也可用于研究液体中化学反应的精确顺序。"一系列重要的化学反应都发生在液体中，不仅包括人体中的所有生化过程，还包括与工业相关的大量化学合成，"沃纳说。"这就是为什么我们现在扩大了高时间分辨率X射线光谱的范围，将液体中的反应也包括在内，这一点非常重要"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382767.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382767.htm

科学家尝试揭开星际尘埃颗粒起源与形成过程

科学家尝试揭开星际尘埃颗粒起源与形成过程正在发射的携带实验舱的火箭，以进行微重力实验。资料来源：瑞典航天公司这些"前极地"颗粒可以在落入地球的陨石中找到，从而使实验室研究能够揭示其形成的可能路线。北海道团队的木村幸解释说："正如雪花的形状提供了关于大气层上部温度和湿度的信息一样，陨石中的前极地颗粒的特征限制了它们可能形成的恒星气体流出的环境。然而，不幸的是，事实证明很难确定由碳化钛核心和周围石墨碳地幔组成的晶粒的可能形成环境。"更好地了解这些颗粒可能形成的恒星周围的环境，对于了解更多关于一般的星际环境至关重要。这反过来可以帮助澄清恒星如何演变，以及它们周围的材料如何成为行星的组成部分。这些晶粒的结构似乎表明，它们的碳化钛核心首先形成，然后在更遥远的恒星气体外流区域被涂上一层厚厚的碳，这些恒星在太阳形成之前就已经形成。研究小组在实验室建模研究中探索了可能重现晶粒形成的条件，这些研究以晶粒成核的理论工作为指导--晶粒由微小的原始斑点形成。这项工作通过在亚轨道火箭飞行中经历的微重力时期进行的实验得到了加强。该研究中形成的晶粒的透射电子显微照片研究结果带来了一些惊喜。它们表明，这些晶粒很可能是在研究人员所说的非经典成核途径中形成的：一系列传统理论没有预测的三个不同步骤。首先，碳形成微小的、均匀的核；然后钛沉积在这些碳核上，形成含有碳化钛的碳颗粒；最后，数以千计的这些细小颗粒融合，形成晶粒。"我们还建议，通过考虑非经典的成核途径，如我们的工作所建议的成核途径，可能会准确地解释在太阳系发展的后期阶段形成的其他类型的太阳前和太阳晶粒的特征，"木村总结道。这项研究可以帮助理解遥远的天文事件，包括巨型恒星、新形成的行星系统，以及其他恒星周围的外星太阳系中的行星大气。但它也可能帮助地球上的科学家更好地控制他们正在探索的纳米粒子，以用于许多领域，包括太阳能、化学催化、传感器和纳米医学。因此，研究陨石中的微小颗粒的潜在意义，从地球的未来工业到我们可以想象的远方。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345669.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345669.htm

细菌是如何移动的？困扰科学家50年的谜团终于被揭开

细菌是如何移动的？困扰科学家50年的谜团终于被揭开来自弗吉尼亚大学医学院的研究人员和他们的同事已经解决了关于大肠杆菌和其他细菌如何移动的一个长期之谜。细菌通过将它们长长的线状附属物卷成开瓶器形状来向前移动，这些附属物可以作为临时的“螺旋桨”。然而，由于这些“螺旋桨”是由单一的蛋白质形成的，专家们对它们究竟是如何做到这一点感到困惑。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1328713.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1328713.htm