鲨鱼托儿所：揭开软骨鱼活产的神秘面纱

鲨鱼托儿所：揭开软骨鱼活产的神秘面纱皱腮鲨具有独特的活体繁殖模式，并被认为表现出不少于三年的漫长孕育时间。因此，为了理解胎生性的进化，有必要在不同的进化谱系中研究这一特征。就软骨鱼类而言，包括鲨鱼、鳐鱼和鳐鱼等物种，这些物种中多达70%的鱼会产下活体幼鱼。尽管如此，由于这些动物难以捉摸的性质、低繁殖力以及庞大和重复的基因组，人们对它们的活体性仍然了解不足。在最近发表在《基因组生物学与进化》上的一篇文章中，由日本理化学研究所生物系统动力学研究中心植物信息学实验室组长ShigehiroKuraku领导的一个研究小组，着手解决这一问题。他们的研究确定了蛋黄蛋白，这些蛋白在哺乳动物转向胎生后消失，但在胎生鲨鱼和鳐鱼中保留。他们的研究结果表明，这些蛋白质可能已经进化出一种新的作用，为软骨鱼类的发育中的胚胎提供营养。据现在在三岛国立遗传学研究所担任分子生命史实验室教授的Kuraku说，调查人员长期以来一直想进一步了解鲨鱼及其亲属中胎生性的进化。"繁殖是软骨鱼类最迷人的特征之一，因为它们显示出广泛的繁殖模式"。在胎生物种中，这包括一系列为发育中的胚胎提供营养的机制，从完全依靠胚胎卵黄囊中的营养，到喂养胚胎未受精卵，从子宫中分泌营养（"子宫乳"），或通过胎盘转移营养物质。为了更好地了解这些不同的机制，作者搜索了12种软骨鱼类的基因组和转录组数据，以寻找卵黄素（VTG）的同源物，卵黄素是产卵物种在雌性肝脏中合成的主要卵黄蛋白。无论它们的繁殖方式如何，所有软骨鱼类都至少有两个Vtg的拷贝，而所有Vtg的拷贝都已从哺乳动物中消失（尽管作者在一种有袋动物中发现了一个拷贝，而以前并不知道它有一个Vtg基因）。接下来，作者搜索了VTG受体的同源物；虽然哺乳动物保留了该受体的一个拷贝，但Kuraku和他的同事在软骨鱼类中发现了两个古老的串联复制，产生了三个受体的拷贝。作者指出，这一发现是出乎意料的。"我们预测鲨鱼基因组中保留了蛋黄蛋白基因，因为活体鲨鱼部分依赖于蛋黄的营养供应，"Kuraku说。"最让我们吃惊的是，包括鲨鱼在内的软骨鱼类有更多的蛋黄蛋白受体基因拷贝"。这表明，这些蛋白质可能在这种胎生鱼系中提供一种新的功能。为了阐明VTG及其受体在这些物种中的功能，作者比较了一种产卵鲨鱼（云纹猫鲨）和两种胎生鲨鱼的组织转录组数据。皱腮鲨是一种胎生物种，不向发育中的胚胎提供母体营养，而星鲨则有胎盘。在产卵的云纹猫鲨中，VTG主要在肝脏中表达，而其受体主要在卵巢中表达。相反，在两种胎生鲨鱼中，VTG不仅在肝脏中表达，而且在子宫中也表达。有趣的是，VTG受体在这些物种的子宫中也有表达。这表明，VTG蛋白可能不仅具有卵黄营养物的功能，而且还可能被输送到子宫，在那里它们可能在一些软骨鱼类中发挥提供基于母体的营养的作用。正如作者所指出的，这种令人感兴趣的可能性还有待通过功能研究加以证实。他们还希望将这一分析扩展到对与软骨鱼各种繁殖模式相关的因素进行全基因组调查。不幸的是，鉴于在获得生物样本方面的挑战，这种实验在这些物种中很难进行。然而，Kuraku和他的合作者希望能改变这种情况。Kuraku说："这项研究是通过具有各种专业知识的人之间的网络来实现的，他们认识到软骨鱼的生物潜力，这也带来了Squalomix联盟的启动和发展，"这是一项在2020年发起的倡议，旨在促进专门针对鲨鱼和鳐鱼物种的基因组和分子方法。该联盟旨在公开其资源，包括一种可能有助于实现分子功能测定的细胞培养技术，促进未来对这些难以捉摸和迷人的生物的繁殖模式的研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358991.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358991.htm

难以捉摸的幽灵鲨 - 揭开最奇特的深海生物之一的秘密

难以捉摸的幽灵鲨-揭开最奇特的深海生物之一的秘密"我们对这些难以捉摸的鲨鱼亲戚知之甚少，对它们的产卵习性和胚胎发育更是一无所知，"UF生物学助理教授加雷思-弗雷泽（GarethFraser）在出发前说。"我们将部署遥控潜水器，试图找到这些幽灵鲨产卵的地方。"弗雷泽说，幽灵鲨（正式名称为"chimaeras"）与鲨鱼和鳐鱼有亲缘关系，但在进化过程中却相隔了近4亿年，是最神秘、研究最不充分的鱼类之一。它们通常生活在深海中，因此科学家对它们的了解并不多。然而，世界上有几个地方，包括华盛顿沿岸的盐海，chimaeras会进入较浅的水域繁殖和觅食，尤其是在夏季。如果我们能找到它们的胚胎，我们就能开始了解导致这些鱼类特有的一些奇怪形态或生物特征的发育过程。佛罗里达大学生物学家加雷思-弗雷泽（GarethFraser）拿着一条幽灵鲨。图片来源：佛罗里达大学例如，幽灵鲨有一双像兔子一样圆溜溜的大眼睛，当它们在黑暗中匍匐觅食时，这双眼睛能让它们看见东西。它们有像啮齿动物一样不断生长的牙板，这就是它们经常被称为鼠鱼的原因。鲨鱼的皮肤上布满了牙齿，而chimaeras的皮肤上却没有牙齿，雄性chimaeras的前额上有一个巨大的球状物，叫做tenaculum，上面长着尖尖的牙齿，看起来就像鲨鱼的牙齿。弗雷泽解释说："我们认为，它们在交配时会利用这个头部扣环，就像头部的第二个'下巴'一样，咬住雌性并将其吸附在雌性身上。幽灵鲨是一类非常奇特的鲨鱼近亲，它们的生物学特性让它们有点另类。当我们有机会在这些不起眼的鱼类觅食和繁殖的地方找到它们时，我们必须去寻找它们。"雄性幽灵鲨的额头上有一个巨大的凸起，称为"tenaculum"。资料来源：佛罗里达大学去年，弗雷泽和全球其他研究人员在深水拖网项目中成功找到了成年幽灵鲨，但对年长鱼类的研究并不能揭示它们的发育过程。今年夏天对鬼头鲨筑巢区的水下搜索是首次针对这一物种的水下搜索。"弗雷泽说："去年我们发现了很多不同阶段的鱼，从刚孵化的幼鱼到完全成熟的成鱼，所以今年我们要回去寻找它们的育儿场。佛罗里达大学生物学家卡莉-科恩（KarlyCohen）在西雅图的一个码头上操作遥控潜水器。资料来源：佛罗里达大学幽灵鲨探索项目得到了美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation）对鲨鱼皮牙的资助和弗雷泽的佛罗里达大学启动基金的支持。该团队希望揭开牙齿起源的秘密，这将有助于他们进一步了解如何重新长出人类的牙齿。为期四天的考察于6月11日在西雅图开始，考察小组在一个码头上操作遥控潜水器（ROV），它实质上是一架水下无人机，在大约10米深的海底寻找幽灵鲨的筑巢地点。未来几周，研究小组将在普吉特海湾的埃利奥特湾和圣胡安群岛附近的其他地点，从船上部署深约100米的遥控潜水器。ROV上布满了360度视角的摄像头，它捕捉到的图像将为科学家们回到实验室后创建一个海洋深处的虚拟现实场景。弗雷泽说："这将把我们带到华盛顿州附近的海域，这样我们就可以虚拟地与这些幽灵鲨一起游泳，近距离、全景式地观察它们所处的环境。"弗雷泽实验室的UF生物学博士后卡莉-科恩（KarlyCohen）最初找到了潜在的幽灵鲨哺乳地点，她说他们的项目是帮助加强保护工作的绝佳机会。"了解这些研究不足的深水鱼类及其繁殖策略非常重要，"她说。"最终，我们希望保护这一真正富有魅力的物种。"这项研究由美国国家科学基金会资助。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374775.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374775.htm

搁浅的温血鲨鱼如何向我们揭示气候威胁

搁浅的温血鲨鱼如何向我们揭示气候威胁尼古拉斯-佩恩（NicholasPayne）博士和珍妮-博尔托鲁兹（JennyBortoluzzi）博士与今年首次冲上爱尔兰海岸的小齿沙虎鲨在一起。图片来源：珍妮-博尔托鲁兹博士和凯文-珀夫斯具有讽刺意味的是，一些意想不到的鲨鱼搁浅事件以及随后解剖后的意外发现，让海洋生物学家们在忧心忡忡地展望未来的同时，回到了几百万年前。他们认为，他们的工作表明，现在有比以前认为的更多的温血鲨鱼，而且--根据"巨齿鲨"的死因--这些物种可能面临海洋变暖的巨大风险。一些最有名的鲨鱼，如白鲨或已经灭绝的巨齿鲨，都是不寻常的，因为它们属于仅有的约1%的鲨鱼物种，被认为是温血动物或"区域性恒温动物"。人们一直认为，温暖的肌肉有助于鱼类变得强壮有力，只有在大白鲨或巨型金枪鱼等顶级掠食者身上才能看到区域性体温。但关于区域性体温何时进化而来，以及巨齿鲨等已灭绝物种是否属于暖体鱼类，也一直存在争议。巨齿鲨通常被称为"Meg"，是一种已经灭绝的鲨鱼物种，生活在大约2300万年前到360万年前，即中新世早期到上新世末期。据估计，巨齿鲨的体长可达60英尺，它不仅是世界上最大的鲨鱼，也是有史以来最大的鱼类之一。它的牙齿粗壮有力，有时超过七英寸长，这表明它的咬合力非常强大，能够咬碎猎物的骨头，这些猎物可能包括鲸鱼、海豚、海豹和其他大型海洋动物。发现温血古鲨在都柏林圣三一学院领导的一项新研究中，研究人员发现了一种相对古老（但仍然存活）的鲨鱼物种-小齿沙虎鲨，这种鲨鱼被认为是在至少2000万年前从巨齿鲨分化出来的，其解剖学特征表明它是一种区域性内温动物。研究人员还发现，移动缓慢、滤食性的姥鲨也是区域性内温动物，他们现在相信，温血鲨鱼的数量比科学界想象的要多，而且温血鲨鱼是在很久以前进化而来的。来自圣三一自然科学学院的尼古拉斯-佩恩博士是本周发表在《生物学通讯》上的这项研究的资深作者。他说："我们认为这是一个重要的发现，因为如果沙虎鲨具有区域性内热，那么很可能还有其他几种鲨鱼也具有暖性体质。我们过去认为区域性内热仅限于大白鲨和已灭绝的巨齿鲨等顶级掠食者，但现在我们有证据表明，深水'底栖'沙虎鲨和吃浮游生物的姥鲨也是暖性体质。这就提出了许多新的问题，即为什么会进化出区域性的内温性，但这也可能会对保护产生重要影响。"研究小组（包括来自比勒陀利亚大学、ZSL、苏黎世大学、斯旺西大学、史密森尼热带研究所和都柏林大学农业食品科学与兽医学院的科学家）对被冲到爱尔兰和英国的小齿沙虎鲨尸体进行了解剖。对物种保护的影响同样来自三一学院的海莉-多尔顿（HaleyDolton）博士是这项研究的主要作者。她说："我们对科学的理解在不断加深，而且我们越来越清楚地认识到，无论过去发生了什么区域性内温进化，越来越多生活方式迥异的鲨鱼物种都保留了这种进化。当我们第一次意识到小齿虎具有与区域性内温相关的特征时，我想'又来了！'，但下一次我们在其他物种身上看到它时，我可能就不会那么震惊了。""对于海洋生物学家来说，这一发现本身非常有趣，但从保护的角度来看，它对区域性内温动物也有重大影响。我们认为，过去深海环境的变化是巨齿鲨灭绝的主要原因，因为我们认为它无法再满足作为大型区域性内温动物的能量需求。我们知道，现在海洋正在以惊人的速度变暖，而被冲到爱尔兰的小齿虎是第一次在这片水域看到。这意味着它的活动范围已经发生了变化，可能是由于水域变暖的缘故，因此我们敲响了几声警钟"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395481.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395481.htm

竹子：下一个可再生能源来源？

竹子：下一个可再生能源来源？作者强调了竹子的快速生长、吸收二氧化碳的能力以及为环境提供大量氧气的能力。他们描述了各种过程，例如发酵和热解，可以将其原材料转化为生物乙醇、沼气和其他生物能源产品。目前有一种有局限性的工具可以为不同的生物能源生产过程选择最合适的竹子品种。“我们对竹子生物质的能量转换方法进行了审查，发现生物乙醇和生物炭是获得的主要产品，”匈牙利农业与生命科学大学的第一作者ZhiweiLiang说。“由于竹子的化学成分因物种而异，未来的研究工作应集中于收集更广泛的定量数据，以选择有利于最大限度地减少生物质预处理时间和成本的物种。”阅读文献：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcbb.13072...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368883.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368883.htm

进化的智慧：远古鲨鱼如何在地球最热的海洋中生存下来

进化的智慧：远古鲨鱼如何在地球最热的海洋中生存下来研究表明，在过去的一次全球变暖事件中，鲨鱼从海底生物进化成了开阔海洋的掠食者，通过身体变化（如拉长鳍）来适应环境，从而成为更有效率的游泳者。我们今天所熟知的鲨鱼是公海上的顶级掠食者，它们是在数百万年前全球变暖的剧变中，从矮小的海底居民进化而来的。大约9300万年前，大量火山熔岩喷涌而出，导致二氧化碳含量飙升，形成了温室气候，将海洋温度推到了最高温。加利福尼亚大学河滨分校（UCR）的研究人员发现，一些鲨鱼用拉长的胸鳍来应对高温。今天（6月3日）发表在《当代生物学》（CurrentBiology）杂志上的一篇论文记录了这一发现。这项发现是通过对500多种鲨鱼活体和化石进行体长和鳍的测量而得出的。UCR生物学博士生、论文第一作者菲利普-斯特恩斯（PhillipSternes）说："胸鳍是一种重要的结构，相当于我们人的手臂。我们在查阅大量数据集后发现，随着鲨鱼的栖息地从海底扩展到开阔的海洋，这些鳍的形状也发生了变化。"生活在海洋不同区域的鲨鱼及其各自的胸鳍。图片来源：PhillipSternes/UCR较长的胸鳍有助于提高鲨鱼运动的效率。"它们的鳍堪比商用飞机的机翼，又长又窄，可以最大限度地减少运动所需的能量，"斯特恩斯说。研究人员还发现，与底栖鲨鱼相比，开阔水域生活的鲨鱼的速度更快，鲨鱼肌肉对温度非常敏感，UCR进化、生态和生物有机体生物学系教授、论文共同作者蒂姆-海勒姆（TimHigham）介绍说："这些数据帮助我们在较高温度、尾部运动和游泳速度之间建立了关联。"大多数现存的鲨鱼物种仍然是底栖动物，占据着科学家们所说的海底区域。在大众文化中，这些底栖鲨鱼并不像它们凶猛的开阔水域亲戚那样高大。许多底栖鲨鱼是细长、扁平、中等体型的掠食者。现代鲨鱼中只有约13%是快速游泳的开放水域掠食者。研究人员认为，对于它们的远古亲戚来说，呼吸可能已经变得困难。白垩纪时期，随着热量的增加，海底附近的氧气含量可能会下降。现代海面平均温度约为华氏68度。在白垩纪，海面温度要高得多，平均达到83华氏度左右。白垩纪的高温并非一蹴而就，鲨鱼的进化也是如此。克莱蒙特麦肯纳学院副教授、论文合著者拉尔斯-施密茨（LarsSchmitz）说："在整个时代，我们的公海表面温度相当高，然后在一两百万年的时间里出现了一个明显的峰值。"全球变暖推动了包括鲨鱼在内的一些动物群体的进化，同时也导致了其他动物的灭绝。由于这些进化变化发生在过去较长的时间范围内，因此很难准确预测鲨鱼或其他海洋生物将如何应对当前的变暖趋势。生物学家看到一些鲨鱼，包括虎鲨和公牛鲨等热带物种，开始游向更北的地方。但目前还不清楚，受到威胁的鲨鱼能否再次适应它们生活的地方，并在迅速升温的环境中生存下来。斯特恩斯说："现在气温上升得如此之快，据我所知，地质记录中没有任何东西可以用来进行真正的比较。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433432.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433432.htm

科学家揭开了多样化动物生命周期的秘密

科学家揭开了多样化动物生命周期的秘密伦敦大学玛丽皇后学院研究人员用于进行基因组测序的蠕虫然而，研究人员对幼体存在的原因以及它们如何起源的理解仍然是有限的。更重要的是，解决这一问题的大规模比较研究以前没有使用基于动物遗传信息--基因组--测序的现代技术，也没有发现生物体在生长过程中如何使用这些信息。直到现在。在由伦敦大学玛丽皇后学院（QMUL）的一个团队领导的一项研究中，研究人员首次发现了可能解释胚胎如何形成幼体或成年的缩影的机制，该研究发表在著名杂志《自然》上。在他们的论文中，他们证明了参与胚胎发育的基本基因的激活时间--受精卵转变为生物体与幼体阶段的存在或不存在有关，也与幼体是以周围环境为食还是依靠母亲沉积在卵中的养料有关。弗朗西斯科-M-马丁-萨莫拉，玛丽女王学院的博士生和该研究的第一作者之一，说。"观察到进化如何塑造了动物胚胎的"报时"方式，在发育的早期或后期激活重要的基因组令人印象深刻。假设一个幼体阶段对你的生存不再重要。在这种情况下，可能在进化上是有利的，例如，更早地激活形成躯干的基因，而直接发育成一个成年人"。这项新研究使用了最先进的方法来解码三种被称为环形动物的海洋无脊椎蠕虫的遗传信息、活动和调节。他们在一项涉及60多个物种的600多个数据集的大规模研究中，将这些数据集与其他物种的公共数据集结合起来，这些物种被5亿多年的进化所隔开。"伦敦大学学院该研究的主要合作者FerdinandMarlétaz博士说："只有通过结合实验室产生的实验数据集和系统的计算分析，我们才能揭开这种未被发现的生物学领域。"来自玛丽皇后学院的博士后研究员、该工作的共同第一作者YanLiang博士说。"虽然这些技术已经存在了一些年，但没有团队将它们用于这一目的。我们产生的数据集和我们开发的方法将成为其他研究人员的巨大的强大资源。"玛丽皇后学院有机体生物学高级讲师、这项研究的资深作者ChemaMartín-Durán博士说。"发育生物学在很大程度上侧重于小鼠、苍蝇和其他我们所知道的模型生物体的成熟物种。我们的研究表明，经常被忽视的非模型物种的迷人生物学对于理解动物发育如何工作以及如何进化至关重要。"参与形成躯干的基因--紧随头部并一直到尾部的身体区域，是最重要的。一些物种会形成几乎没有躯干的幼体，被称为"头部幼体"，而且可能早在所有有头有尾的动物的祖先中就已经存在。直接发育和直接从胚胎发育中形成小成体，在许多动物群体中，如我们和大多数脊椎动物，会在后来进化，因为形成躯干的基因在胚胎发育的早期被激活，而幼体的特征会逐渐丧失。德国耶拿弗里德里希-席勒大学教授、该团队的合作者AndreasHejnol博士说："我们希望该领域的其他研究人员将继续研究动物生命周期进化这一令人兴奋的课题，并为我们提出的假设提供进一步的证据。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346945.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346945.htm