恐龙时代的植物苏铁"呼吸"氮气以度过灭绝期

恐龙时代的植物苏铁"呼吸"氮气以度过灭绝期苏铁是曾在中生代盛行的古老植物,大部分已经灭绝,只有少数物种存活在热带和亚热带地区。研究人员发现,这些幸存的苏铁依靠共生细菌固氮,而这种特性在它们已经灭绝的同类中是没有的。在2.52亿年前开始的中生代,苏铁这种古老的植物曾是吃草恐龙的最爱,它们在森林底层大量生长,帮助维持了这些恐龙和其他史前动物的生存。如今,只有少数几种类似棕榈的植物生存在热带和亚热带栖息地。苏铁的灭绝与生存就像它们的伐木食草动物一样,大多数苏铁已经灭绝。它们从以前的栖息地消失始于中生代晚期,并一直延续到新生代早期,6600万年前的K-Pg边界发生了小行星撞击和火山活动。然而,与恐龙不同的是,有几组苏铁类植物以某种方式存活至今。苏铁化石标本,经过氮同位素采样,可以显示其生长的大气环境。资料来源:杜克大学迈克尔-基普关于苏铁生存的新研究发现今天(11月16日)发表在《自然-生态学与进化》(NatureEcology&Evolution)杂志上的一项新研究认为,苏铁物种的生存依赖于它们根部的共生细菌,这些细菌为它们的生长提供氮气。就像现代豆科植物和其他利用固氮作用的植物一样,这些苏铁植物用它们的糖分与根部的细菌交换从大气中获取的氮。主要作者迈克尔-基普(MichaelKipp)最初感兴趣的是,固氮植物的组织可以提供它们生长环境的大气成分记录。他将地球化学与化石记录相结合,试图了解地球的气候历史。基普已经知道现代苏铁是固氮植物,在华盛顿大学攻读博士学位期间,他开始分析一些非常古老的植物化石,看看能否从另一个角度了解古代大气。大部分古老的苏铁化石显示它们不是固氮植物,但这些化石也被证明是已经灭绝的品系。与已灭绝的苏铁同属一个地层的叶脉化石被用于比较氮同位素。资料来源:杜克大学迈克尔-基普基普说:"这不是一个关于大气层的故事,我们意识到这是一个关于这些植物的生态学随时间变化的故事。"基普今年将加入杜克大学,担任尼古拉斯环境学院地球与气候科学助理教授,继续利用化石记录了解地球的气候历史,从而了解地球可能的未来。方法和发现基普说,我们对古代大气的了解大多来自对古代海洋生物和沉积物的化学研究。将其中一些方法应用于陆生植物是一种新的尝试。"在开展这个项目时,还没有发表过来自植物叶片化石的氮同位素数据。他花了一段时间对方法进行微调,并从博物馆馆长不愿意看到的珍贵植物化石中获得样本,以获得数据。在少数存活下来的(苏铁)品系化石样本中,而且年代并不久远--2000万年或3000万年--我们看到了与我们今天看到的相同的氮特征。这意味着它们的氮来自共生细菌。但在年代更久远、已经灭绝的苏铁化石中,却没有这种氮特征。"影响和未来研究目前不太清楚的是固氮作用是如何帮助幸存的苏铁的。这可能帮助它们经受住了气候的剧烈变化,也可能使它们能够更好地与大灭绝后蓬勃发展的生长更快的被子植物竞争,"也可能两者兼而有之"。基普说:"这是一项新技术,我们可以利用它做更多的事情。"这项研究的资金来自:古生物学会、华盛顿大学皇家研究基金和美国国家航空航天局(NASA)的外生物学基金NNX16AI37G。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397519.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1397519.htm

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加州出土的化石揭开了咖啡和土豆祖先在恐龙灭绝中生存的秘密阿特金森说:"这块化石告诉我们,在我们最初的认识之前,一群真正多样化的开花植物已经进化了。该化石属于一组藤本植物,是为雨林增加结构复杂性的木质藤本植物。它向我们展示了这组开花植物在化石记录中出现得超级早。有一些假说认为它们在白垩纪就已经出现了--但没有很好的明确证据。这是一个很好的指标,表明结构复杂的现代型雨林可能早在8000万年前就已经存在了。"据库克大学的研究人员称,该化石果实为地球上生命历史中的一个"关键区间"提供了新的启示。阿特金森说:"这是一个森林从以针叶树等被子植物为主过渡到以开花植物为主的时期。我们知道这些生态过渡发生在白垩纪晚期--但是我们仍然需要关键的证据,比如某些生态系统是如何形成的,比如雨林,今天的雨林包括了今天活着的一半以上的植物物种。这块化石显示,这种多样化的植物群体--拉米人,比以前认为的要早,北美西海岸的白垩纪生态系统可能类似于结构复杂的雨林"。这块保存完好的化石是在20世纪90年代由建筑工人在加州萨克拉门托的花岗岩湾附近建造住房时出土的。该化石位于与坎帕尼亚纪(晚白垩纪六个时代中的第五个时代)相关的奇科地层的沉积物中,由塞拉学院的理查德-希尔顿和帕特里克-安图兹收集,并存放在他们的自然历史博物馆。经人介绍,他访问了塞拉学院的自然历史博物馆,直到阿特金森看到几十年前从建筑工地上找到的植物化石,才明白这个标本的潜在意义。"当我打开这个抽屉时,我注意到这个果实的表面有非常醒目的图案,"这位科大的研究员说。"我立即认出它属于茶茱萸科,它在大灭绝事件后较年轻的白垩纪沉积物中很有名。它到处都是。但是在这之前,没有明确的已知化石属于这个家族,而这个家族的植物就有这些非常引人注目的果实。"为了证实他对该化石的想法,阿特金森需要仔细观察。他用光镜研究了化石果实的结构,这使他能够生成标本的美丽照片。通过仔细观察它的脊、坑、行和小瘤的排列,与以前描述的化石进行比较,将它正确地放在其家族树中,这项工作对阿特金森提出了挑战,因为他从来没有描述过同类的"压缩化石"。在将该植物化石归入Palaeophytocrene属后,阿特金森以发现它的奇科地层命名该物种。他说:"我只是用它被发现的地层来命名它。我的部分工作是为我描述的新物种想出科学名称,但我在这方面没有那么大的创造力--通常我查找它被发现的地点。这个名字是否已经被采用了?"昆士兰大学的研究人员说,这些发现有助于确定最多样化的开花植物群之一在杀死恐龙的大灾难中幸存下来,演化成数千种熟悉的现代物种,包括人类的重要粮食作物。研究涉及对深层时间的理解,以更好地调和现代生物多样性是如何形成的--以及它在未来可能会如何应对气候变化,白垩纪的拉美植物记录一直很难建立与北美西部内陆和东海岸相比,北美西海岸的白垩纪植物取样不足。通过扩大地理取样,我们会遇到越来越多的植物,以帮助我们了解导致现代生物多样性的白垩纪多样化。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353567.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1353567.htm

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研究认为小行星尘埃造成了长达15年的寒冬导致恐龙灭绝然而,周一发表的基于在一个重要化石遗址发现的微粒的研究再次证实了之前的假设:撞击造成的冬天是由小行星掀起的尘埃引起的。研究人员在《自然-地球科学》(NatureGeoscience)杂志上发表的一项研究中说,从粉碎的岩石中产生的细小硅酸盐尘埃会在大气中停留15年,使全球气温下降多达15摄氏度。早在1980年,科学家路易斯-阿尔瓦雷斯和沃尔特-阿尔瓦雷斯父子首次提出,恐龙是被小行星撞击而灭绝的,小行星撞击使世界笼罩在尘埃之中。他们的说法最初遭到了一些怀疑--直到十年后,人们在墨西哥湾现在的尤卡坦半岛发现了巨大的奇克苏卢布陨石坑。现在,科学家们基本同意奇克苏鲁伯是罪魁祸首。但比利时皇家天文台研究员奥兹古尔-卡拉特金告诉法新社,近年来"非常流行"的观点是,是硫磺而不是尘埃导致了撞击冬季。这项研究的合著者之一卡拉特金说,这是因为人们认为撞击产生的尘埃大小不合适,无法在大气中停留足够长的时间。在这项研究中,国际研究小组能够测量被认为是小行星撞击后产生的尘埃粒子。这些颗粒是在美国北达科他州的坦尼斯化石遗址发现的。虽然该地点距离陨石坑有3000公里(1865英里),但却保存了许多令人瞩目的发现,据信这些发现是在小行星撞击后直接在一个古老湖泊的沉积层中发现的。研究人员说,这些尘埃微粒大约在0.8到8.0微米之间--大小正好可以在大气中停留长达15年之久。研究人员将这些数据输入到与当今地球类似的气候模型中,确定尘埃在大灭绝中所起的作用可能比人们以前认为的要大得多。据他们估计,在小行星射入大气层的所有物质中,75%是尘埃,24%是硫磺,1%是烟尘。这些尘埃粒子"完全关闭了"植物的"光合作用"至少一年,造成了生命的"灾难性崩溃"。德克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理学家肖恩-古利克(SeanGulick)没有参与这项研究,他告诉法新社,这项研究是回答"热门问题"--是什么导致了撞击冬季--的又一次有趣的努力,但并没有提供确切的答案。他强调说,发现世界上最后一次大灭绝事件发生的原因不仅对了解过去很重要,对未来也很重要。古利克说:"也许我们可以更好地预测我们自己的大灭绝,而我们本身可能正处于大灭绝之中。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393481.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1393481.htm

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中国恐龙蛋研究揭示恐龙灭绝新机制6600万年前,雄霸地球的恐龙消失了。究竟是什么原因导致了恐龙的灭绝?是小行星撞地球,是气候变化,还是大面积火山爆发?答案或许不这么简单——来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院地质与地球物理研究所和中国地质大学(武汉)等机构的科学家对陕西山阳盆地恐龙化石开展了系统性研究,提出了一种恐龙灭绝可能的新机制:...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1318797.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1318797.htm

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科学家在深海冷渗漏中发现独特的海洋细菌新品种

科学家在深海冷渗漏中发现独特的海洋细菌新品种文章还提供了令人信服的证据,证明这种新物种广泛参与氮同化,并与促进氮代谢的慢性病毒(噬菌体)共存。细菌的氮循环是一个必不可少的过程,它能释放出氮,用于制造核酸、氨基酸和蛋白质--生命的基石。第一作者郑日宽是中国科学院北京海洋研究所和青岛海洋科学与技术国家实验室的副研究员,他说:"直到最近,大多数关于Planctomycetes细菌家族的研究都集中在淡水和浅海环境中的菌株上,因为对深海菌株进行采样和培养存在后勤方面的困难。大多数Planctomycetes细菌都是使用营养不良的生长培养基分离出来的,因此我们想看看使用营养丰富的培养基是否能培养并进一步鉴定这个鲜为人知的家族成员。"使用透射电子显微镜(TEM)观察到的新型细菌Poriferisphaerahetertotrophicis。缩写:缩写:CM,外膜;Pi,细胞质;R,核糖体;N,核仁;ICM,细胞质膜;Py,细胞膜。图片来源:RikuanZheng为了分离出这种新型细菌,研究小组从深海冷渗漏处采集了沉积物样本(已知Planctomycetes细菌栖息于此),然后通过在标准生长培养基中添加抗生素利福平和氮源来促进它们的生长。他们将这些富集的细菌培养在琼脂上,并通过基因测序对单个菌落进行了进一步评估。在这些细菌中,他们发现了一种名为ZRK32的菌株,它的生长速度比其他菌株快,看起来很可能是Poriferisphaera属的成员。为了证实这一点,研究小组比较了该菌株与Poriferisphaera属其他成员之间的基因相似性,发现它可以与Poriferisphaeracorsica区分开来,而Poriferisphaeracorsica是唯一一个有有效公开名称的物种。这表明ZRK32是一个新物种,研究小组建议将其称为Poriferisphaerahetertotrophicis。为了进一步了解这个新物种,研究小组研究了它的生长和繁殖方式。他们发现,与其他Planctomycetes家族成员不同, Poriferisphaerahetertotrophicis在营养丰富的培养基中生长得更好,并且通过出芽机制繁殖。由于Planctomycetes细菌家族在氮循环中发挥着重要作用,研究小组接下来探讨了异养茯苓菌是否也是这种情况。为了验证这一点,他们研究了不同含氮物质--硝酸盐、氨和二氧化氮--对异营养真菌生长的影响。他们发现,以硝酸盐或氨的形式添加氮会促进生长,而以亚硝酸盐的形式添加氮会抑制生长。他们还发现,添加硝酸盐或氨氮会导致新型菌株释放噬菌体--一种感染细菌的病毒。噬菌体在海洋中广泛分布,可以调节宿主细菌的氮代谢。这种被称为噬菌体-ZRK32的噬菌体能够通过促进氮代谢,显著提高异养藻类和其他海洋细菌的生长速度。尽管研究小组的基因分析表明,异养茯苓菌含有代谢硝酸盐和氨的所有必要基因,但长期感染这种噬菌体可能有助于进一步优化氮代谢。"我们的分析表明,菌株ZRK32是一个新物种,它在营养丰富的培养基中生长最好,并在氮的存在下释放出一种噬菌体,"资深作者、中国科学院海洋研究所和海洋科学与技术国家实验室教授孙朝民总结道。"这种噬菌体-ZRK32是一种慢性噬菌体,能在宿主体内存活而不杀死宿主。我们的研究结果为研究扁孢菌的氮代谢提供了一个新的视角,也为研究扁孢菌与病毒之间的相互作用提供了一个合适的模型"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380813.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1380813.htm

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