遗传进化和冰河时代：鳄鱼DNA揭示的问题

遗传进化和冰河时代：鳄鱼DNA揭示的问题美洲鳄（Crocodylusacutus）。这种鳄鱼原产于美洲，范围从美国东南部到南美洲北部。它是一种顶级捕食者，通常在沿海咸水栖息地发现，如红树林沼泽和泻湖。美洲鳄以其细长的鼻子和有力的下颚而闻名，身长可达5米。"美洲鳄鱼能容忍温度和降雨量的巨大变化。但是大约2万年前--当世界上大部分水被冻结，形成最后一次冰川期的巨大冰原时--海平面下降了100多米。麦吉尔大学教授汉斯-拉尔森指导下的博士后研究员何塞-阿维拉-塞万提斯说："这创造了一个地理屏障，将巴拿马的鳄鱼基因流分开。"巴拿马太平洋海岸上的美洲鳄（Crocodylusacutus）。它们被认为是一个受威胁的物种，目前正在进行保护工作，以帮助保护和保存种群。资料来源：何塞-阿维拉-塞万提斯研究人员指出，这些鳄鱼善于游泳，但它们不能在陆地上长途跋涉。因此，加勒比海和太平洋的鳄鱼种群是相互隔离的，因此经历了不同的基因突变。研究小组将美洲鳄鱼（Crocodylusacutus）活体种群的气候耐受性与该地区过去300万年的古气候估计值进行了比较--冰河时期极端气候变化的时间跨度。麦吉尔大学博士后何塞-阿维拉-塞万提斯与美洲鳄（Crocodylusacutus）资料来源：汉斯-拉尔森"这是第一次在一个热带物种中发现冰河时期的影响。"麦吉尔大学Redpath博物馆的生物学教授Larsson说："发现最后一次冰河时期的冰川影响今天仍然在太平洋和加勒比海的美洲鳄鱼的基因组中产生共鸣，这令人激动。""发现这些动物可以轻松地容忍冰河时期的气候波动，说明它们在地质时期的复原力。只有人类在最近几十年的狩猎和土地开发中似乎真正影响了鳄鱼，"他说。这些发现为环境驱动因素如何影响遗传进化以及巴拿马特定鳄鱼种群的保护工作应该集中在哪里提供了新的见解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343731.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343731.htm

科学家在湖底安装DNA"时间机器" 揭示生物多样性丧失的百年历程

科学家在湖底安装DNA"时间机器"揭示生物多样性丧失的百年历程人工智能分析表明，污染程度、极端天气事件和气温升高破坏了淡水湖的生物多样性。科学家首次验证了他们的DNA"时间机器"概念，揭示了淡水湖一个世纪以来的环境变化--包括气温升高和污染，导致生物多样性可能不可逆转地丧失。他们的方法是将人工智能应用于基于DNA的生物多样性、气候变量和污染，可以帮助监管机构保护地球现有的生物多样性水平，甚至改善它们。伯明翰大学的研究人员与法兰克福歌德大学合作，利用丹麦一个湖底的沉积物重建了一个有100年历史的生物多样性、化学污染和气候变化水平库。这个湖的水质变化历史有据可查，是测试生物多样性时间机器的完美自然实验。湖岸上的采样船。资料来源：伯明翰大学专家们于11月7日在eLife杂志上发表了他们的研究成果，揭示了沉积物中蕴藏着生物和环境信号的连续记录，这些信号随着时间的推移发生了变化--从工业革命开始时的（半）原始环境一直到现在。研究小组利用环境DNA（植物、动物和细菌留下的遗传物质）来构建整个淡水群落的图景。在人工智能的辅助下，他们结合气候和污染数据分析了这些信息，找出了湖中物种历史性消失的原因。首席研究员、伯明翰大学进化系统生物学和环境垚学教授、艾伦-图灵研究所研究员路易莎-奥尔西尼解释说："我们从湖底提取了沉积物岩芯，利用沉积物中的生物数据，就像一台时间机器--回溯过去，以每年的分辨率建立上个世纪生物多样性的详细图景。通过将生物数据与气候变化数据和污染程度进行分析，我们可以找出对生物多样性影响最大的因素。"显示研究工作的图表。图片来源：NiamhEastwood和LuisaOrsini教授"保护每一个物种而不影响人类生产是不现实的，但利用人工智能，我们可以优先保护能够提供生态系统服务的物种。与此同时，我们还能识别最主要的污染物，指导对具有最大不利影响的化合物进行监管。这些行动不仅可以帮助我们保护现有的生物多样性，而且有可能改善生物多样性的恢复。生物多样性维持着许多生态系统服务，我们都从中受益。保护生物多样性意味着保护这些服务"。研究人员发现，杀虫剂和杀菌剂等污染物以及最低气温的升高（升高1.2-1.5度）对生物多样性水平造成的破坏最大。不过，沉积物中的DNA也表明，在过去20年中，该湖已开始恢复。随着湖泊周边地区农业用地的减少，水质也有所改善。然而，虽然总体生物多样性有所增加，但群落却与（半）原始阶段不同。这一点令人担忧，因为不同的物种可以提供不同的生态系统服务，因此，它们无法返回特定地点会阻碍特定服务的恢复。第一作者、伯明翰大学博士生尼娅姆-伊斯特伍德（NiamhEastwood）说："污染和水温升高造成的生物多样性损失可能是不可逆转的。100年前湖中发现的物种已经消失，但它们不可能全部回归。即使湖水正在恢复，也不可能恢复到原来的原始状态。这项研究表明，如果我们不能保护生物多样性，很多生物多样性可能会永远消失"。共同第一作者、伯明翰大学环境生物信息学助理教授周家瑞博士说："我们的整体模型可以帮助我们预测在'一切照旧'和其他污染情况下生物多样性的可能损失。我们已经证明了基于人工智能的方法在了解生物多样性丧失的历史驱动因素方面的价值。随着新数据的出现，可以使用更复杂的人工智能模型来进一步改进我们对生物多样性丧失原因的预测。"下一步，研究人员将把对单一湖泊的初步研究扩展到英格兰和威尔士的湖泊。这项新的研究将帮助他们了解他们观察到的模式有多大的可复制性，从而了解他们如何能够推广他们在污染和气候变化对湖泊生物多样性影响方面的发现。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395663.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395663.htm

对所罗门群岛蹄蝠的遗传分析发现了意想不到的多样性

对所罗门群岛蹄蝠的遗传分析发现了意想不到的多样性共同作者、昆士兰大学生物多样性研究所和自然历史博物馆鸟类学高级馆长罗布-莫伊尔（RobMoyle）说："这是一种叫做Hipposideros（蹄蝠）的蝙蝠属，在太平洋的东南亚地区有多个物种。在所罗门群岛，我们进行了大量的实地考察，每个岛上都可能有四五个不同的物种，它们的体型大小各不相同。有小型、中型、大型--或者如果有三个以上的物种，就有小型、中型、大型和特大型。在一个岛上就有五种，所以还有一种特小的"。罗伯-莫伊尔（RobMoyle）也是昆士兰大学进化生物学教授，他说，以前的研究仅根据体型特征就得出结论，不同岛屿上体型相似的蝙蝠都属于同一物种。他说："从一个岛屿到另一个岛屿，中等大小的物种与其他岛屿的物种完全相同。生物学家们总是看着这些蝙蝠说，'好吧，这很明显。多个岛屿上分布着小型、中型和大型物种。'"所罗门群岛新乔治亚群岛沃纳沃纳泻湖中的岛屿。该岛群栖息着四种蹄蝠，其中包括在跨群岛趋同进化研究中出现的两种蹄蝠。资料来源：RGMoyle不过，莫伊尔和他的合作者迪拉德掌握了更多的现代分析方法。在对他们从野外收集到的蝙蝠（以及博物馆收藏的标本）进行DNA测序时，研究小组发现大型蝙蝠和特大型蝙蝠物种实际上并没有密切的亲缘关系。莫伊尔说："这意味着，这些种群并非因为亲缘关系密切而形成了相同的体型和外貌--但我们通常认为，长得一模一样的东西之所以会这样，是因为它们真的亲缘关系密切。这就带来了一些问题，比如这些岛屿有什么独特之处，使不同岛屿上的体型和外貌趋同，形成真正稳定的体型等级。"研究小组对来自不同岛屿的蝙蝠进行了精确测量，证实了所罗门群岛科学家之前的工作。莫伊尔说："所有来自不同岛屿的大型生物在测量结果中都集中在一起。这不仅仅是早期的生物学家犯了一个错误。他们看着它们说，'哦，是的，它们是一样的'。而实际上它们并不一样。我们对它们进行了测量，它们都集中在一起，尽管它们是不同的物种。我们验证了--某种程度上--之前的形态学工作"。来自瓜达尔卡纳尔岛实地考察点的照片，展示了同域物种H.diadema和H.dinops之间的体型差异。资料来源：Laveryetal"当我们利用蝙蝠的DNA创建家族树时，我们发现，我们认为所罗门群岛只有一种大型蝙蝠，但实际上，在不同的岛屿上，大型蝙蝠多次从小型蝙蝠进化而来，我们认为，这些大型蝙蝠可能是为了捕食小型蝙蝠不吃的猎物而进化而来的。"迪拉德说，这项工作可能与保护工作"高度相关"，因为它可以确定这个类群中具有重要进化意义的单元。"体型曾误导了分类学，事实证明，每个岛上的特大蝙蝠种群在基因上都是独一无二的，值得保护。了解这一点真的很有帮助。森林砍伐是个问题。如果我们不知道这些种群是否独特，就很难知道我们是否应该努力保护它们。"从纯粹的理论层面来看，对叶鼻蝙蝠的新认识令人着迷。他说："我们研究的是导致生物多样性的进化过程。这表明大自然更加复杂。我们人类喜欢寻找模式，而研究人员则喜欢寻找适用于各种生物的规则。当我们发现这些规则的例外情况时，那就太酷了。我们可以在许多不同的岛屿上的许多不同类群中看到重复的模式--一个大型物种和一个小型物种，或者两个密切相关的物种，它们在划分各自的生态位方面存在某种差异。我们发现有许多不同的进化情景都能产生相同的模式。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430562.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430562.htm

北极的变化引发了自20世纪80年代以来灰鲸的大量死亡

北极的变化引发了自20世纪80年代以来灰鲸的大量死亡灰鲸在北极的夏季觅食地和墨西哥的越冬泻湖之间向南迁徙。资料来源：NOAAFisheries/SWFSC/MMTD。俄勒冈州立大学海洋哺乳动物研究所助理教授、该研究的第一作者约书亚-斯图尔特（JoshuaStewart）说，在每一次死亡事件中，包括始于2019年并仍在持续的一次死亡事件，灰鲸种群在短短几年内减少了多达25%。斯图尔特说："这些极端的种群波动是我们没有想到会在灰鲸这样的大型长寿物种身上看到的。当北极地区的猎物供应量很低，而鲸鱼又因为海冰而无法到达觅食区时，灰鲸种群就会经历快速而巨大的冲击。即使是像灰鲸这样活动能力强、寿命长的物种，对气候变化的影响也很敏感。当猎物质量突然下降时，灰鲸的数量就会受到很大影响"。这些发现刚刚发表在《科学》杂志上。正在破冰觅食的灰鲸。图片来源：美国国家海洋与大气管理局渔业部（图片拍摄需获得许可）北太平洋东部灰鲸是少数几个已经恢复到商业捕鲸之前数量的大型鲸类之一。斯图尔特说，随着灰鲸种群数量接近其北极觅食区所能支持的水平，由于对有限资源的竞争，它们很可能对环境条件变得更加敏感。导致20世纪80年代和90年代两次鲸鱼死亡的不利北极条件并不是永久性的，随着条件的改善，鲸鱼种群迅速反弹。他说："事实证明，我们并不真正了解健康的须鲸种群在没有受到人类影响而严重枯竭时是什么样的。我们通常的假设是，这些正在恢复的鲸群将达到其环境承载能力，并或多或少地保持稳定。但我们现在看到的情况是，这些种群在应对高度多变和快速变化的海洋条件时，要颠簸得多。"北太平洋东部的灰鲸目前约有14500头，每年沿着太平洋海岸迁徙12000多英里，冬季从墨西哥下加利福尼亚沿海温暖的水域迁徙到北极寒冷而富饶的水域，夏季则在那里觅食。位于加利福尼亚州拉霍亚的美国国家海洋和大气管理局西南渔业科学中心的研究人员自20世纪60年代以来一直在对这些鲸鱼进行长期的种群监测研究，跟踪其数量、出生率和死亡率，并利用航空图像监测其身体状况。这项广泛的研究使灰鲸种群成为全球大型鲸鱼种群中研究最为深入的一个种群，为了解该物种的种群动态提供了一个独特的窗口。作为长期种群监测研究的一部分，西南渔业科学中心的一名研究人员在调查中扫描灰鲸。资料来源：美国国家海洋和大气管理局渔业部西南渔业科学中心海洋哺乳动物和海龟部主任戴夫-韦勒（DaveWeller）说："这项研究表明，长期数据不仅对了解所研究的物种很有价值，而且对了解该物种赖以生存的环境也很有价值。当我们在1967年开始收集灰鲸的数据时，我们几乎没有意识到灰鲸在了解气候变化对太平洋标志性哨兵物种的影响方面所发挥的重要作用。如果没有我们可靠的长期记录，这项研究就不可能实现。"北太平洋东部的灰鲸种群在颁布暂停捕鲸令之前曾被猎杀至濒临灭绝，但在后捕鲸时代，灰鲸种群迅速恢复，因此被视为保护灰鲸的成功典范。2019年，太平洋沿岸开始出现大量灰鲸搁浅事件，时任西南渔业科学中心研究员的斯图尔特开始更仔细地研究长期数据，看看是否能更多地了解可能导致异常死亡事件的原因。通过将灰鲸种群的长期数据集与来自北极的大量环境数据相结合，斯图尔特和他的合作者确定，海洋大气局在1999年和2019年宣布的两次"异常死亡事件"都与北极的海冰水平和灰鲸作为食物的海底甲壳类生物量有关。斯图尔特还发现了20世纪80年代的第三次死亡事件，其模式类似，但与更高的搁浅数量无关，这可能是由于20世纪90年代之前搁浅鲸鱼的报告率较低。研究人员发现，在灰鲸的北极觅食区，夏季海冰较少的年份提供了更多的觅食机会，有利于灰鲸种群。然而，从长远来看，由于气候变化的迅速和加速，海冰覆盖面积的减少很可能不会给灰鲸带来好处。底栖两足类是灰鲸喜欢的富含卡路里的猎物，它们对海冰覆盖也很敏感。生长在海冰下的藻类会沉入海底，丰富片脚类动物的数量。冰层减少会导致到达海底的藻类减少，水温升高有利于小型底栖甲壳类动物的生长，水流加快会减少灰鲸喜欢的猎物的栖息地。斯图尔特说："冰少了，藻类就少了，这对灰鲸的猎物来说更不利。所有这些因素汇聚在一起，降低了灰鲸赖以生存的食物的质量和可用性。"对灰鲸来说，猎物的减少最终会导致死亡。最近的一次事件仍被认为是持续性的，其持续时间明显长于前两次事件。"我们现在处于未知领域。前两次事件尽管都很严重，但只持续了几年时间，"斯图尔特说。"最近的死亡事件有所减缓，有迹象表明情况正在好转，但数量仍在继续下降。其中一个原因可能是气候变化因素，它导致了猎物质量下降的长期趋势。"斯图尔特说，灰鲸经历了数十万年的环境变化，已经适应了不断变化的环境，因此不太可能因气候变化而灭绝。他说："我不会说灰鲸有因气候变化而灭绝的风险。但我们需要认真思考这些变化在未来可能意味着什么。已经明显变暖的北冰洋可能无法像过去那样养活25000头灰鲸。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389611.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389611.htm

科学家在日本寒冷水域发现鲜为人知的喙鲸

科学家在日本寒冷水域发现鲜为人知的喙鲸本研究中描述的银杏齿喙鲸的左侧全身照片。资料来源：WojtekBachara、KurodaMika等，《水生哺乳动物》。2023年7月9日这些动物通常栖息在近海海域，很少浮出海面，因此它们的分布和生态相对未知。北海道大学北方生物圈野外科学中心助理教授黑田美香和水产科学学院教授松石隆-弗里茨等人组成的研究小组最近报告说，在北海道南部八云海岸发现了搁浅的银杏齿喙鲸。他们的发现发表在《水生哺乳动物》杂志上。黑田解释说："中喙鲸属有超过15个已知物种，是喙鲸科最大的属。"该属的不同物种可以通过头部形状和雄性的特殊牙齿来识别。银杏齿喙鲸--Mesoplodonginkgodens--的雄性拥有10厘米宽的牙齿，形状就像银杏树的叶子。系统发生树的一部分，显示本研究中的鲸鱼（SNH22005）被归入银杏齿中喙鲸（Mesoplodonginkgodens）支系。资料来源：WojtekBachara、KurodaMika等，《水生哺乳动物》。2023年7月9日科学家对银杏齿喙鲸的所有了解几乎都来自于88次鲸鱼搁浅事件中的95头个体。其中，30起搁浅事件发生在日本各地。2022年2月4日，北海道八云町发生鲸鱼搁浅事件。鲸鱼尸体被送往函馆渔业和海洋研究中心进行测量和尸体解剖。鲸鱼为雄性，体长477厘米，处于早期腐烂阶段，表明已经死亡一段时间。它的形态与M.ginkgodens一致；此外，线粒体DNA的遗传分析将该标本归入M.ginkgodens支系，其中有一个相同的序列。以前的搁浅发生在很多地方，包括日本、美国西海岸、澳大利亚、加拉帕戈斯群岛、泰国、新西兰、密克罗尼西亚、马绍尔群岛、中国、韩国和墨西哥--都在温带、亚热带和热带水域。这项研究是首次报告北太平洋寒冷水域的银杏齿中喙鲸。黑田说："2021年11月29日报告了另一起可能是银杏齿喙鲸的搁浅事件，但由于天气恶劣，标本丢失了。我们的研究结果表明，这些鲸鱼可能在冬季迁移到了北海道附近"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402935.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402935.htm

海洋生物学家在海底热液喷口与锰结核区发现意想不到的生物多样性

海洋生物学家在海底热液喷口与锰结核区发现意想不到的生物多样性科学家们通过对海洋物种的详细收集和DNA分析，发现了深海环境，特别是热液喷口和锰结核周围意想不到的生物多样性。这些发现表明，结核内存在孤立和独特的物种以及潜在的生殖栖息地，凸显了这些区域的生态重要性。海洋生态学家萨宾-戈尔纳（SabineGollner）强调，鉴于这些独特物种面临灭绝的高风险，在考虑深海采矿时必须谨慎。图为海底锰结核区。资料来源：ROVKIEL6000GEOMARNIOZ的海洋生态学家萨宾-高尔纳（SabineGollner）说："这项研究再次表明，在允许对这些栖息地中的矿物进行商业性深海开采之前，我们应该非常谨慎。"隔离动物在她的博士研究中，迪亚兹-雷西奥-洛伦佐研究了她在汤加岛附近澳大利亚和太平洋板块交界处的劳盆地热液喷口收集到的桡足类。她利用大型水下机器人，采集了大量这种在这些栖息地中占主导地位的虾类小动物。这些样本是从一个盆地内的不同地点采集的。通过DNA分析，她发现不同的种群生活在彼此隔离的环境中，种群之间几乎没有互动。在更远的盆地，她采集到了看起来相同的标本，但根据其DNA的组成，它们甚至应该被视为不同的物种。CoralDiaz-RecioLorenzo（中）与法国潜水器Nautile一起潜水，从热液喷口采集样本。船只：PorquoisPas?图片来源：ChristopheBrandily在结核上生活她研究的第二部分涉及从克拉里昂-克利珀顿区采集的锰结核样本，这是太平洋四五千米深处的一个大区域。她发现，在这些结核中，通常可以发现10到15个线虫、桡足类动物和其他动物个体，有时甚至超过200个。其中许多动物似乎是结核特有的，因为在这些结核周围采集的沉积物样本中没有发现它们。一些动物甚至可能将结核作为繁殖的栖息地，因为Diaz-RecioLorenzo在结核内发现了虫卵。NIOZ海洋生态学家萨宾-高尔纳（SabineGollner）是迪亚兹-雷西奥-洛伦佐博士研究的共同发起人，她对热液喷口周围和锰结核中发现的生命的独特性和多样性感到非常惊讶。"所研究的地点都是目前正在勘探矿物的区域。但这项研究表明，对于未来可能进行的深海采矿，我们应该格外小心，因为这些独特的物种有很高的灭绝风险"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418947.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418947.htm