生物学家构建了迄今为止最全面的鸟类族谱图 时间横跨9300万年

生物学家构建了迄今为止最全面的鸟类族谱图时间横跨9300万年这些技术使研究人员能够高精度、高速度地分析大量基因组数据，为构建有史以来最全面的鸟类家谱奠定了基础。4月1日发表在《自然》（Nature）和《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的两篇互补性论文详细介绍了这一进展。《自然》杂志报道的更新家系揭示了6600万年前恐龙灭绝后鸟类进化史的模式。发表在《自然》杂志上的最新鸟类家谱，勾勒出363种鸟类之间9,300万年的进化关系。图片来源：JonFjeldså（绘图）和JosefinStiller研究人员观察到，早期鸟类的有效种群数量、替代率和相对脑容量都急剧增加，这为我们揭示这一关键事件之后推动鸟类多样化的适应机制提供了新的线索。在发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的相关论文中，研究人员仔细研究了新家谱的一个分支，发现火烈鸟和鸽子的亲缘关系比之前的全基因组分析所显示的更远。这项工作是由哥本哈根大学、浙江大学和加州大学圣地亚哥分校牵头的多机构合作项目"鸟类万基因组（B10K）项目"的一部分，该项目旨在为约10500种现存鸟类生成基因组序列草案。"我们的目标是重建所有鸟类的整个进化史，"加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院电子与计算机工程教授西亚瓦什-米拉拉布说，他是《自然》论文的共同资深作者，也是《美国科学院院报》论文的第一作者和共同通讯作者。这些研究的核心是一套名为"ASTRAL"的算法，米拉拉布实验室开发了这套算法，以前所未有的可扩展性、准确性和速度推断进化关系。通过利用这些算法的强大功能，研究小组整合了来自6万多个基因组区域的基因组数据，为他们的分析提供了强大的统计基础。研究人员随后研究了整个基因组中各个片段的进化历史。在此基础上，他们拼凑出了一棵马赛克基因树，然后将其编入一棵综合物种树。这种细致入微的方法使研究人员能够构建一个新的、经过改进的鸟类家系，即使在历史不确定的情况下，也能非常精确和详细地描述复杂的分支事件。米拉拉布说："我们发现，我们在分析中加入数万个基因的方法实际上是解决鸟类物种之间进化关系的必要条件。需要所有这些基因组数据，才能以很高的置信度还原6500万-6700万年前的这段特定时期发生了什么"。在发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的这项研究中，研究人员仔细研究了更新的鸟类家谱中的一个分支，发现包括火烈鸟和鸽子在内的鸟类群体的亲缘关系比以前的全基因组分析所显示的要远，并将这一结果归因于第4号染色体上的一个不寻常区域。图片来源：EdBraun（绘图）、DanielJ.Field（鸟类图片）和SiavashMiarab该团队之所以能够在海量数据集上进行这些分析，是因为米拉拉布实验室设计的计算方法能够在功能强大的GPU机器上运行。他们在加州大学圣地亚哥分校圣地亚哥超级计算机的Expanse超级计算机上进行了计算。米拉拉布说："我们很幸运能够使用如此高端的超级计算机。如果没有Expanse，我们就无法在合理的时间内对如此庞大的数据集进行运行和重新运行分析。"研究人员还研究了不同基因组取样方法对树的准确性的影响。他们发现，两种策略--对每个物种的许多基因进行测序，以及对许多物种进行测序--结合在一起，对重建这一进化史非常重要。哥本哈根大学生物学教授、《自然》论文第一作者约瑟芬-斯蒂勒（JosefinStiller）说："因为混合使用了这两种策略，所以我们可以测试哪种方法对系统发育重建的影响更大，从每种生物体中采样许多基因序列比从更广泛的物种中采样更重要，尽管后一种方法有助于我们确定不同群体进化的时间。"借助先进的计算方法，研究人员还揭示了他们在之前的一项研究中发现的不寻常之处：鸟类基因组中一条染色体的特定部分数百万年来一直保持不变，没有出现预期的基因重组模式。这一反常现象最初导致研究人员错误地把火烈鸟和鸽子归为进化上的表亲，因为根据这一段未变的DNA，它们似乎关系密切。这是因为他们之前的分析是基于48种鸟类的基因组。但通过使用363个物种的基因组重复分析，他们发现了一个更准确的家族树，它将鸽子与火烈鸟的关系进一步拉近。此外，通过使用由洛克菲勒大学神经生物学教授埃里希-贾维斯（ErichJarvis）领导的脊椎动物基因组计划（VertebrateGenomeProject，VGP）提供的六个高质量基因组，米拉布及其同事能够发现并推测出这种令人惊讶的模式。佛罗里达大学生物学教授、《美国科学院院刊》（PNAS）论文共同通讯作者爱德华-布劳恩（EdwardBraun）说："令人惊讶的是，这段被抑制的重组时期可能会误导分析。正因为它可能会误导分析，所以在未来的6000多万年后，它实际上是可以被检测到的。这才是最酷的部分。"这项工作的影响远远超出了对鸟类进化史的研究。米拉拉布实验室首创的计算方法已成为重建其他各种动物进化树的标准工具之一。下一步，研究小组将继续努力构建鸟类进化的完整图景。生物学家们正在对更多鸟类物种的基因组进行测序，希望能将家谱扩展到数千个鸟属。与此同时，米拉拉布领导的计算科学家们正在改进他们的算法，以适应更大的数据集，确保在未来的研究中能够高速、准确地进行分析。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428533.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428533.htm

生物学家研制出光动力酵母菌 带来对进化、生物燃料和细胞衰老的新认识

生物学家研制出光动力酵母菌带来对进化、生物燃料和细胞衰老的新认识AnthonyBurnett说:“坦率地说，我们对将酵母转化为光养生物(能够利用光能的生物)是多么简单感到震惊。我们所需要做的就是移动一个基因，它们在光照下的生长速度比在黑暗中快2%。没有任何微调或精心的哄骗，它就是有效的。”很容易地为酵母配备这样一个进化上重要的特征，可能对我们理解这种特征是如何起源的意义重大，以及如何将其用于研究生物燃料生产、进化和细胞老化等问题。寻找能量提升这项研究的灵感来自于该小组过去研究多细胞生命进化的工作。该小组去年在《自然》杂志上发表了他们的第一份关于多细胞长期进化实验(MuLTEE)的报告，揭示了他们的单细胞模式生物“雪花酵母”是如何在3000代的时间里进化出多细胞的。在这些进化实验中，出现了多细胞进化的一个主要限制:能量。“氧气很难扩散到组织深处，因此你得到的组织没有能力获得能量。”“我一直在寻找绕过这种基于氧的能量限制的方法。”在不使用氧气的情况下给生物体提供能量的一种方法是通过光。但是从进化的角度来看，将光转化为可用能量的能力是复杂的。例如，允许植物利用光作为能量的分子机制涉及许多基因和蛋白质，这些基因和蛋白质在实验室和自然进化中都很难合成和转移到其他生物体中。幸运的是，植物并不是唯一能将光转化为能量的生物。保持简单生物体利用光的一种更简单的方法是利用视紫红质:一种无需额外的细胞机制就能将光转化为能量的蛋白质。该研究的主要作者AutumnPeterson说:“视紫红质在生命之树上随处可见，显然是生物体在进化过程中相互获取基因而获得的。”这种类型的基因交换被称为水平基因转移，涉及在不密切相关的生物体之间共享遗传信息。水平基因转移可以在短时间内引起看似巨大的进化跳跃，比如细菌如何迅速对某些抗生素产生耐药性。这可能发生在所有的遗传信息中，特别是在视紫红质蛋白中。“在寻找将视紫红质转移到多细胞酵母中的方法的过程中，我们发现我们可以通过将其转移到常规的单细胞酵母中来了解过去在进化过程中发生的视紫红质水平转移。”为了观察他们是否能给单细胞生物配备太阳能视紫红质，研究人员将一种由寄生真菌合成的视紫红质基因添加到普通的面包酵母中。这种特殊的基因被编码为一种视紫红质，这种视紫红质会被插入细胞的液泡中，液泡是细胞的一部分，像线粒体一样，可以将视紫红质等蛋白质产生的化学梯度转化为能量。配备了空泡紫红质，酵母在光照下的生长速度大约快了2%——这对进化来说是一个巨大的好处。“在这里，我们有一个单一的基因，我们只是把它跨环境拉到一个以前从未有过光养性的谱系中，它就这样工作了。”“这表明，这种系统真的很容易，至少有时，在一个新的有机体中发挥作用。”这种简单性提供了关键的进化见解，研究人员说明了“视紫红质能够轻易地在如此多的谱系中传播，以及为什么会这样”。由于空泡功能可能有助于细胞衰老，该小组也开始合作研究视紫红质如何能够减少酵母的衰老效应。其他研究人员已经开始使用类似的新型太阳能酵母来研究推进生物生产，这可能标志着生物燃料合成等方面的重大进步。然而，这一团队更热衷于探索这种额外的好处如何影响单细胞酵母向多细胞生物的转变。“我们有这个美丽的简单多细胞模型系统，”Burnett说，他指的是长期运行的多细胞长期进化实验(MuLTEE)。“我们想给它光营养，看看它是如何改变它的进化的。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1414981.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1414981.htm

生物学家观察到饥饿的阿根廷蚂蚁入侵物种的特异行为

生物学家观察到饥饿的阿根廷蚂蚁入侵物种的特异行为研究人员说，这种反直觉的觅食策略可能有助于这些昆虫种群繁衍的成功，这些昆虫被称为Linepithemahumile，是一种入侵物种，在加利福尼亚和其他地方取代了本地蚂蚁种群，并已成为一个重要的农业害虫。他们的研究结果发表在《当代动物学》杂志上，表明阿根廷蚂蚁在因饥饿而虚弱时不愿意将自己暴露在危险中，可能会通过帮助维护其殖民地的觅食能力而使它们具有比其他物种更强的竞争力。该研究的高级作者、加州大学洛杉矶分校生态学和进化生物学教授诺亚-平特-沃尔曼说："虽然不觅食可能导致食物储存量减少，但在高风险环境中觅食会使蚁群面临潜在的觅食者损失。因此，减少觅食可以被解释为个体觅食者不承担不必要的风险"。为了支持日常生活的能量需求，所有蚂蚁都需要碳水化合物，它们从各种植物和动物来源中获得。它们还需要蛋白质，一般从动物尸体中获得，以滋养它们的幼年后代。蚁群根据这些食物来源的可用性、竞争蚁种的存在以及捕食者或其他危险的威胁，调整它们的觅食策略。吃饱了的蚂蚁甚至在有其他蚂蚁物种或危险线索的情况下也会觅食碳水化合物。第一作者布莱斯-巴比（BryceBarbee）作为加州大学洛杉矶分校的一名本科生进行了这项研究，他预计让阿根廷蚂蚁饿着碳水化合物或蛋白质只会增加它们在高风险环境中觅食的意愿，因为它们几乎没有什么损失，却能得到一切。Barbee和Pinter-Wollman一起设计了一系列实验室实验，包括正常喂养蚂蚁，剥夺它们的碳水化合物或蛋白质，以及剥夺两者，然后让它们在低风险或高风险的环境中正常觅食。研究人员用甲酸创造了高风险环境的印象，甲酸是蚂蚁产生的一种化学标记物，用来提示竞争对手的存在。当风险较低时，饥饿的蚂蚁更积极地觅取它们被剥夺的食物。但是当风险很高时，饥饿的蚂蚁让研究人员感到惊讶，它们的觅食策略变得更加谨慎，而不是更少。在高风险和低风险的觅食情况下，蚂蚁都更愿意觅食碳水化合物而不是蛋白质，因为它们只需要养育它们的幼崽。研究人员说，由于实验室的蚁群中没有卵或蛹，这一发现可能并不令人惊讶，但它也可能表明，饥饿的蚂蚁把自己的能量需求放在养育后代之前。研究动物行为的科学家们已经提出了两种观点来解释觅食策略。第一种，被称为资产保护原则，认为饥饿的动物比饱食的动物损失更少，因此会表现得更加自信以获得食物。第二种，状态依赖安全假说，认为状态良好的动物更有可能承担风险，因为它们更有可能在所遇到的危险中生存。"我们的工作支持状态依赖的安全假说，但不支持资产保护原则，"现为加州大学圣巴巴拉分校博士生的Barbee说。"研究结果表明，诸如活动水平和饥饿的能量成本等因素对阿根廷蚂蚁的觅食决策很重要。"研究人员说，这项工作指出了一条研究途径，可能会导致更好地控制阿根廷蚂蚁的蔓延，并减轻它们对农业的有害影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357481.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357481.htm

生物学家首次恢复了已灭绝物种袋狼的RNA分子

生物学家首次恢复了已灭绝物种袋狼的RNA分子塔斯马尼亚虎又称袋狼，是一种历史上的顶级食肉有袋类动物，曾经分布于澳大利亚大陆和塔斯马尼亚岛。这种非凡的物种在欧洲殖民统治后最终灭绝，当时它被宣布为农业害兽，到1888年，每捕杀一只成年动物就会得到1英镑的赏金。已知最后一只活着的塔斯马尼亚虎于1936年死于塔斯马尼亚霍巴特的博马里斯动物园（BeaumarisZoo）。最近拯救灭绝物种的努力主要集中在塔斯马尼亚虎身上，因为它在塔斯马尼亚的自然栖息地大部分仍然保存完好，重新引进它有助于恢复它最终消失后失去的生态系统平衡。然而，要重建一只功能正常的活体塔斯马尼亚虎，不仅需要全面了解其基因组（DNA），还需要了解特定组织的基因表达动态和基因调控方式，而这些只有通过研究其转录组（RNA）才能实现。科学生命实验室（SciLifeLab）的研究人员与瑞典自然历史博物馆和斯德哥尔摩大学合资成立的古遗传学中心（CentreforPaleogenetics）合作，最近在《基因组研究》（GenomeResearch）杂志上发表了一项研究，该研究的第一作者埃米利奥-马尔莫尔（EmilioMármol）说："复活塔斯马尼亚虎或长毛猛犸象不是一件小事，需要深入了解这些著名物种的基因组和转录组调控，而这一切现在才刚刚开始揭示。"这项研究背后的研究人员首次对斯德哥尔摩瑞典自然历史博物馆室温保存的130年前干燥的塔斯马尼亚虎标本的皮肤和骨骼肌组织的转录组进行了测序。结果发现了组织特异性基因表达特征，与现存有袋动物和胎盘哺乳动物的基因表达特征相似。恢复的转录组质量很高，可以识别肌肉和皮肤特异性蛋白质编码RNA，并根据MirGeneDB的建议对缺失的核糖体RNA和microRNA基因进行注释。斯德哥尔摩大学温纳-格伦研究所分子生物科学系副教授马克-弗里德兰德（MarcR.Friedländer）和科学生命实验室（SciLifeLab）说："这是我们第一次窥见一个多世纪前就已经灭绝的、专门针对泰加动物的调控基因（如microRNA）的存在。"这项开创性的研究为探索全球各地博物馆收藏的大量标本和组织提供了新的机遇和意义，这些标本和组织中的RNA分子可能正等待着我们去发掘和测序。斯德哥尔摩大学和古遗传学中心的进化基因组学教授洛夫-达伦（LoveDalén）说："将来，我们可能不仅能从已灭绝的动物身上恢复RNA，还能从博物馆收藏的蝙蝠皮和其他宿主生物身上恢复RNA病毒基因组，如SARS-CoV2及其进化前体。"这项研究的作者表示，他们对未来整合基因组学和转录组学的整体研究发展感到兴奋，希望能在DNA之外开创古遗传学的新纪元。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385249.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385249.htm

古生物学家发现距今1800万年的新品种虾虎鱼化石

古生物学家发现距今1800万年的新品种虾虎鱼化石勒芒大学古生物学家发现了一种新的虾虎鱼化石属，揭示了虾虎鱼这一欧洲最多样化鱼类的早期进化阶段和栖息地适应性。图为新属†Simpsonigobius的鱼化石。图片来源：MoritzDirnberger通过鉴定淡水虾虎鱼化石的一个新属，卢塞恩大学"地球生物学和古生物学"国际硕士课程的学生和卢塞恩大学地球与环境科学系教授、古生物学家贝蒂娜-莱辛巴赫（BettinaReichenbacher）取得了一项发现，为了解这些鱼类的进化史提供了重要依据。新属†Simpsonigobius小鱼在土耳其距今1800万年前的岩石中被发现，其最大尺寸为34毫米，具有独特的形态特征组合，包括形状独特的耳石（听石）。为了确定†Simpsonigobius在鹅膏鱼系统发育树中的关系，研究人员利用了一个"总证据"系统发育数据集，并对该数据集进行了改进，以便将48个活体物种和10个化石物种的48个形态特征和来自5个基因的遗传数据结合起来。此外，研究小组还首次对虾虎鱼化石物种采用了"尖端定年法"。这是一种系统发生学方法，利用系统发生树中化石（=尖端）的年龄来推断整个类群进化历史的时间。研究结果表明，新属是"现代"虾虎鱼科（虾虎鱼科和背眼虾虎鱼科）中拥有同类骨骼的最古老成员，也是现代虾虎鱼科中最古老的淡水虾虎鱼。尖端定年分析估计戈壁虾虎鱼科出现于距今3410万年前，而牛虾虎鱼科出现于距今3480万年前，这与之前使用其他方法进行的定年研究一致。此外，研究人员首次将虾虎鱼化石纳入随机栖息地绘图中，发现虾虎鱼在其进化史的初期可能具有广泛的耐盐性，这对之前的假设提出了挑战。"†Simpsonigobius的发现不仅为Gobioidei鱼类增添了一个新属，而且为这些多样化鱼类的进化时间表和栖息地适应性提供了重要线索。我们的研究凸显了利用现代方法分析化石记录以更准确地了解进化过程的重要性，"Reichenbacher说。第一作者莫里茨-迪恩伯格（MoritzDirnberger）目前是蒙彼利埃大学的博士生，他补充道："这些发现有望为进一步研究虾虎鱼的进化以及环境因素在形成其多样性方面的作用铺平道路。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434976.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434976.htm

中国著名结构生物学家颜宁当选EMBO外籍成员

中国著名结构生物学家颜宁当选EMBO外籍成员著名结构生物学家、深圳医学科学院（筹）创始院长颜宁作为中国科学家当选EMBO外籍成员（会士,AssociateMember)。根据深圳湾实验室网站消息，欧洲分子生物学组织（EuropeanMolecularBiologyOrganization,EMBO）当地时间7月4日对外公布了新入选的69位成员名单，其中包括九名外籍成员，颜宁是其中之一。上述消息介绍，颜宁致力于物质跨膜运输的结构与机理研究，首次揭示人源葡萄糖转运蛋白、真核生物电压门控钠离子通道和钙离子通道等一系列具有重要生理与病理意义跨膜蛋白的原子分辨率结构，为理解相关疾病致病机理及药物开发提供了分子基础。今年45岁的颜宁毕业于清华大学生物科学与技术系、美国普林斯顿大学分子生物学系。2007年任清华大学教授、博士生导师，成为“清华最年轻教授”。颜宁在2017年5月受聘为普林斯顿大学分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授职位，2019年4月当选为美国国家科学院外籍院士，2021年4月当选为美国艺术与科学院外籍院士。颜宁2022年11月1日在深圳全球创新人才论坛上宣布，将辞去普林斯顿大学教职，出任深圳医学科学院创始院长。公开资料显示，EMBO是国际生物医学界著名的学术组织，成立于1964年，总部位于德国海德堡。该组织旨在推动分子生物学及相关领域的合作和发展，每年推举生物医学领域有突出贡献的优秀科学家成为其成员，目前该组织拥有1900多位顶尖研究人员，其中91位成员获得了诺贝尔奖。今年新入选的EMBO成员来自20多个国家，60位新入选成员产生于EMBO的17个成员国，9位非组织成员国科学家当选外籍成员。此前，当选EMBO外籍成员的中国科学家仅有10人，分别为2006年入选的杨焕明教授、2013入选的李家洋研究员和施一公教授、2014年入选的王晓东研究员、2015年入选的邵峰研究员和曹雪涛教授、2016年入选的高福研究员和吴虹教授、2018年入选的裴端卿教授以及2022年入选的康乐研究员。