扳动基因开关：科学家通过改变基因表达将鸡爪的鳞片转化为羽毛

扳动基因开关：科学家通过改变基因表达将鸡爪的鳞片转化为羽毛日内瓦大学的研究人员通过临时修改Sonichedgehog（Shh）基因的表达将鸡的鳞片变成了羽毛，揭示了重大的进化转变可以在基因组没有重大变化的情况下发生。这项研究揭示了造成动物形态广泛多样性的机制。这些基因之一控制着一个信号通路--一个允许在细胞内和细胞间传递信息的通信系统。Shh信号传导参与了不同结构的发育，包括神经管、肢芽和皮肤附属物。日内瓦大学理学院遗传学和进化系教授米歇尔-米林科维奇的实验室对产生脊椎动物皮肤附属物多样性的物理和生物过程感兴趣。特别是，他的研究小组之前已经证明，毛发、羽毛和鳞片是由爬行动物的共同祖先继承下来的同源结构。一个基因（Shh）表达的短暂变化可以产生一连串的发育事件，导致形成羽毛而不是鳞片。鸡胚胎的羽毛被科学家用作了解皮肤附属器官发育的模型系统。虽然已知某些品种的鸡，如'Brahma'和'Sablepoot'品种表现出腿部和脚背有羽毛，但这种特性的遗传决定性并不完全了解。由于负责这种转变的信号通路尚未完全确定，米歇尔-米林科维奇的小组调查了Shh通路的潜在作用。"我们使用了经典的'蛋烛'技术，在这种技术中，一个强大的电筒照亮了蛋壳内部的血管。这使我们能够用一种专门激活Shh途径的分子精确地处理鸡胚，直接注入血液中，"米歇尔-米林科维奇实验室的博士后研究员、该研究的共同作者RoryCooper解释说。两位科学家观察到，这种单一阶段的特定处理足以触发大量幼年羽绒型羽毛的形成，而这些区域通常会被鳞片覆盖。值得注意的是，这些通过实验诱导的羽毛与覆盖身体其他部位的羽毛相当，因为它们是可以再生的，随后会被成年羽毛自主取代。在与注射了"对照"溶液（没有活性分子）的胚胎进行比较后，RNA测序分析显示，注射分子后，Shh途径被立即和持续地激活。这证实了Shh途径的激活是鳞片转化为羽毛的基础。''我们的结果表明，进化的飞跃--从鳞片到羽毛--不需要基因组组成或表达上的巨大变化。"米歇尔-米林科维奇说："相反，一个基因（Shh）的表达的短暂变化可以产生一连串的发育事件，从而形成羽毛而不是鳞片。因此，这项最初专注于研究鳞片和羽毛的发展的研究，对于理解产生自然界中观察到的动物形式的巨大多样性的进化机制具有重要意义。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360643.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360643.htm

新研究揭示恐龙和鸟类羽毛惊人的相似之处

新研究揭示恐龙和鸟类羽毛惊人的相似之处新的研究显示，恐龙羽毛的蛋白质组成与现代鸟类相似，这暗示了鸟类羽毛化学的早期起源，可能是在1.25亿年前。研究发现，化石羽毛中的α-蛋白质很可能是在化石化过程中受热形成的，而不是原本就存在的。(艺术家构想的恐龙羽毛）。以前的研究表明，恐龙羽毛中含有的蛋白质使其硬度低于现代鸟类的羽毛。现在，科克大学学院（UCC）、能源部SLAC国家加速器实验室的斯坦福同步辐射光源（SSRL）以及其他机构的研究人员发现，恐龙羽毛最初的蛋白质组成与现代鸟类的羽毛非常相似。这一结果意味着，今天鸟类羽毛化学成分的起源可能比以前认为的要早得多，最早可能是在1.25亿年前。"发现恐龙和鸟类之间新的相似之处真的令人兴奋，"UCC的古生物学家、这项新研究的第一作者TiffanySlater说。"我们利用X射线和红外线发现，恐龙Sinornithosaurus的羽毛含有大量beta蛋白，就像今天鸟类的羽毛一样。这一发现验证了我们的假设，即恐龙鸟类拥有坚硬的羽毛--就像现代鸟类一样"。问题的关键在于蛋白质的组合。早些时候对恐龙羽毛进行的测试发现，恐龙的羽毛主要含有α-角蛋白，这种蛋白质会导致羽毛不那么硬，而现代鸟类的羽毛则富含β-角蛋白，这种蛋白质会增强羽毛的飞行能力。不过，研究人员还是想知道，这种差异是反映了羽毛在生命过程中的真实化学性质，还是化石化过程中的人工痕迹。为了弄清这个问题，斯莱特和UCC的古生物学家玛丽亚-麦克纳马拉（MariaMcNamara）与SSRL的科学家们合作，分析了距今1.25亿年的恐龙中尼龙（Sinornithosaurus）和早期鸟类孔子鸟（Confuciusornis）的羽毛，以及来自美国的一根距今5000万年的羽毛。为了检测古羽毛中的蛋白质，研究人员将化石放在SSRL强大的X射线面前，X射线可以显示是否存在β蛋白的关键成分。SSRL科学家萨姆-韦伯（SamWebb）说，这有助于研究人员确定样本中的β-蛋白质是仍处于"原生"状态，还是随着时间的推移发生了变化，以及这种变化是如何发生化学变化的。韦伯说，研究小组还进行了单独的实验，模拟化石随着时间的推移所承受的温度。这些实验表明，化石中的α-蛋白质可能是在化石化过程中形成的，而不是羽毛在生命过程中的一部分。分析表明，虽然一些羽毛化石中含有大量α-蛋白，但它们很可能不是最初就有的，而是随着时间的推移而形成的。形成它们的原因是化石经历了高温酷热。斯莱特说："我们的实验有助于解释这种奇怪的化学差异是化石化过程中蛋白质降解的结果。因此，尽管一些恐龙羽毛确实保留了原始β蛋白的痕迹，但其他羽毛化石中却含有在化石化过程中形成的α蛋白。"韦伯说："原始蛋白质成分可能会随着时间的推移而改变，这是研究深部生物标志物时经常被忽视的一个方面。"将我们的X射线光谱结果与实验室对实验加热的羽毛样本的额外测量结果进行比较，有助于校准我们的发现"。该研究的资深作者玛丽亚-麦克纳马拉（MariaMcNamara）说："古代生物分子的痕迹显然可以存活数百万年，但你不能从字面上解读化石记录，因为即使是看似保存完好的化石组织，在化石化过程中也被煮熟和压扁了。我们正在开发新的工具，以了解化石化过程中发生了什么，并揭开化石的化学秘密，将为我们提供令人兴奋的进化新见解。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386723.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386723.htm

新西兰发现南半球最古老的海洋爬行动物化石 重新定义海洋进化

新西兰发现南半球最古老的海洋爬行动物化石重新定义海洋进化重建南半球最古老的海洋爬行动物。约2.46亿年前，诺托萨斯龙在现在的新西兰南极古海岸游动。图片来源：StavrosKundromichalis爬行动物首次入侵海洋是在一场灾难性的大灭绝之后，这场灭绝摧毁了海洋生态系统，并为近2.52亿年前恐龙时代的到来铺平了道路。这一进化里程碑的证据仅在全球少数地方被发现：北极斯匹次卑尔根岛、北美西北部和中国西南部。这次发现虽然只是从新西兰南岛哈珀山脚下溪床的一块巨石中发掘出的一块脊椎骨，但却为我们揭开了南半球早期海洋爬行动物的神秘面纱。新西兰Nothosaur脊椎骨的原始化石。南半球最古老的海洋爬行动物。资料来源：BenjaminKear在恐龙统治陆地之前，爬行动物统治海洋长达数百万年。现存种类最多、地质年代最长的类群是蛇颈龙类，其进化历史超过1.8亿年。该类群包括蛇颈龙（plesiosaurs），与尼斯湖水怪的形象十分相似。Nothosaur是蛇颈龙的远祖。它们可以长到七米长，用四只像桨一样的肢体游泳。Nothosaur的头骨扁平，头骨上有细长的锥形牙齿，用来捕捉鱼和乌贼。新西兰的这只Nothosaur是在1978年的一次地质调查中发现的，但直到来自瑞典、挪威、新西兰、澳大利亚和东帝汶的古生物学家联合起来，对脊椎骨和其他相关化石进行研究和分析后，人们才充分认识到它的重要性。新西兰Nothosaur的复原图。南半球最古老的海洋爬行动物。图片来源：JohanEgerkrans"在新西兰发现的nothosaur比以前已知的南半球最古老的蜥脚类化石要早4000多万年。"研究报告的第一作者、乌普萨拉大学进化博物馆的本杰明-科尔（BenjaminKear）博士解释说："我们的研究表明，这些古老的海洋爬行动物生活在当时南极圈内海洋生物繁衍生息的浅海沿岸环境中。"乌普萨拉大学进化博物馆古脊椎动物馆馆长兼古生物学研究员本杰明-卡尔博士。图片来源：大卫-内勒最古老的Nothosaur化石距今约2.48亿年，是沿着一条古老的北部低纬度带发现的，该低纬度带从遥远的泛塔拉萨超级大洋的东北边缘延伸到西北边缘。关于它的起源、分布以及何时到达这些遥远地区仍存在争议。一些理论认为，它们或者是沿着北部极地海岸线迁徙，或者是游过内陆海道，或者是利用洋流穿越Panthalassa超级大洋。Kear说："我们利用一个经过时间校准的蛇颈龙类全球分布进化模型表明其起源于赤道附近，然后在标志着恐龙时代开始的大灭绝之后，随着复杂海洋生态系统的重建，蛇颈龙类迅速向北和向南扩散。""恐龙时代开始时，全球气候极度变暖，使这些海洋爬行动物得以在南极繁衍生息。这也表明，古代极地地区很可能是它们最早的全球迁徙路线，就像今天鲸鱼进行的史诗般的跨洋旅行一样。毫无疑问，在新西兰和南半球其他地方，还有更多早已灭绝的海怪化石遗迹等待我们去发现。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436242.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1436242.htm

1.25亿年前的恐龙羽毛揭示了远古蛋白质的踪迹

1.25亿年前的恐龙羽毛揭示了远古蛋白质的踪迹来自绿河地层（约5000万年前，美国）的羽毛化石。标本保存在耶鲁大学皮博迪自然历史博物馆，新方法揭示恐龙与鸟类的相似之处，刻度线表示100毫米。资料来源：蒂芙尼-斯莱特博士基于斯莱特等人2003年论文的图表摘要。图片来源：科学图形设计今天发表在《自然-生态学与进化》（NatureEcologyandEvolution）上的这项研究由古生物学家蒂芙尼-斯莱特博士（Dr.TiffanySlater）和加州大学伯克利分校生物、地球与环境科学学院的玛丽亚-麦克纳马拉教授（Prof.MariaMcNamara）领导，他们与中国临沂大学和美国斯坦福大学同步辐射光源（StanfordSynchrotronRadiationLightsource）的科学家合作完成。研究小组分析了距今1.25亿年前的羽毛，这些羽毛来自中国鸟龙属（Sinornithosaurus）和早期鸟类"孔子鸟"（Confuciusornis），以及来自美国的一根距今5000万年前的羽毛。图为蒂芙尼-斯莱特博士在科克大学生物、地球和环境科学学院。图片来源：DaraghMcSweeney/Provision斯莱特博士说："发现恐龙和鸟类之间新的相似之处确实令人兴奋。为此，我们开发了一种检测古代羽毛蛋白质痕迹的新方法。利用X射线和红外线，我们发现恐龙中尼龙的羽毛含有大量的β蛋白，就像今天鸟类的羽毛一样。"为了帮助解读保存在羽毛化石中的化学信号，研究小组还进行了实验，以帮助理解羽毛蛋白质在化石化过程中是如何分解的。现代鸟类的羽毛中含有丰富的β蛋白，有助于增强羽毛的飞行能力。斑马雀羽毛的扫描电子显微镜图像。刻度线表示200微米。图片来源：蒂芙尼-斯莱特博士"不过，以前对恐龙羽毛进行的测试发现，大部分都是α蛋白。我们的实验现在可以将这种奇怪的化学反应解释为化石化过程中蛋白质降解的结果。因此，尽管一些羽毛化石确实保留了原始β蛋白的痕迹，但其他羽毛化石却遭到了破坏，告诉了我们一个关于羽毛进化的错误说法。"这项研究有助于回答一个长期存在的争论，即羽毛蛋白质和一般蛋白质是否能保存在深层时间中。图为蒂芙尼-斯莱特博士和玛丽亚-麦克纳马拉教授在科克大学生物、地球和环境科学学院的实验化石实验室。图片来源：DaraghMcSweeney/Provision该研究的资深作者玛丽亚-麦克纳马拉（MariaMcNamara）教授说："古代生物分子的痕迹显然可以存活数百万年，但你不能从字面上解读化石记录，因为即使是看似保存完好的化石组织也在化石化过程中被煮熟和压扁了。我们正在开发新的工具，以了解化石化过程中发生了什么，并揭开化石的化学秘密。这将使我们对重要组织及其生物分子的进化有令人兴奋的新认识"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387733.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387733.htm

世界上最古老的皮肤在异常罕见的化石中得以保存

世界上最古老的皮肤在异常罕见的化石中得以保存我们在博物馆里看到的大多数化石都是骨骼，原因很简单：骨骼不会很快腐烂，所以它们有更多的时间变成化石。像皮肤、肌肉和器官这样的软组织通常在人死后很快就会腐烂或被食腐动物吃掉，所以我们并不经常发现这些东西。但是，在适当的情况下，这也是可能发生的。把它迅速地埋在适当的介质中，你就可以得到保存在琥珀中的长着羽毛的恐龙尾巴、腌制在沼泽中的1.33亿年前的大脑，以及看起来像在打盹儿一样仍然长着皮肤和鳞片的点头龙。现在，多伦多大学的科学家们发现了迄今所知最古老的皮肤化石，比之前任何动物的记录保持者至少早了2100万年。这个样本可以追溯到2.86亿到2.89亿年前，这意味着它比最早的恐龙至少早了4000万年。研究小组说，这种皮肤属于某种早期爬行动物，有趣的是，它看起来像是昨天从鳄鱼身上剥下来的。它有着熟悉的鹅卵石表面，以及鳞片之间的铰链区域，科学家将其比作蛇皮。不同的皮肤化石碎片，显示出我们熟悉的爬行动物鳞片(E.D.Mooney&T.Maho),CCBY4.0我们对远古动物皮肤的了解大多来自印记--在皮肤腐烂之前，留在泥土上的间接印记会硬化成岩石。在这种情况下，皮肤本身被保存在一系列小的三维碎片中，包括坚韧的外表皮层和罕见的内真皮层。这些化石是化石猎人比尔和朱莉-梅在俄克拉荷马州的一个石灰岩洞穴系统--理查兹刺发现的。化石皮肤之所以能保存如此之久，这个地点可能是关键所在。该研究的第一作者伊桑-穆尼（EthanMooney）说："在二叠纪早期，动物会掉进这个洞穴系统，并被埋在非常细的粘土沉积物中，从而延缓了腐烂过程。但关键在于，这个洞穴系统在二叠纪期间也是一个活跃的石油渗漏点，石油中的碳氢化合物和焦油之间的相互作用很可能使这种皮肤得以保存下来。"这些标本将存放在安大略皇家博物馆，进一步研究可能会发现更多有关古代动物皮肤的信息。这项研究发表在《当代生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433178.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433178.htm

考古学家发现南半球已知最古老的海洋爬行动物 长相类似尼斯湖水怪

考古学家发现南半球已知最古老的海洋爬行动物长相类似尼斯湖水怪来自瑞典乌普萨拉大学以及挪威、新西兰、澳大利亚和东帝汶的古生物学家在分析一批缺乏准确鉴定的化石时，发现了这一发现。通过分析和系统发育工作，研究小组将这块脊椎骨归类为属于幻龙的一块脊椎骨，幻龙主要栖息在泛塔拉萨超级大洋的南极海岸。乌普萨拉大学进化博物馆的本杰明-科尔（BenjaminKear）是这项研究的第一作者，他说："在新西兰发现的虹龙比之前已知的南半球最古老的蜥脚类化石要早4000多万年。我们的研究表明，这些古老的海洋爬行动物生活在当时南极圈内充满海洋生物的浅海沿海环境中。"南半球最古老的长尾龙的形态和生物地理背景B.B.P.Kearetal/CurrentBiology/(CCBy4.0)在一次灭绝性事件中，地球上95%的生物灭绝，这些爬行动物被迫从陆地迁移到水中。化石记录显示，这些爬行动物很快就适应了新的水生栖息地，它们繁衍生息了1.8亿多年。但直到现在，我们只有证据表明它们存在于北极和中国西南部附近的水域。Kear说："我们利用经时间校准的长尾龙类全球分布进化模型表明，长尾龙类起源于赤道附近，在标志着恐龙时代开始的大灭绝之后，随着复杂海洋生态系统的重建，长尾龙类迅速向北和向南扩散，恐龙时代开始时，全球极端变暖，使得这些海洋爬行动物能够在南极繁衍生息。这也表明，古代极地地区很可能是它们最早的全球迁徙路线，就像今天鲸鱼进行的史诗般的跨洋旅行一样。"这一发现意义重大，因为它颠覆了现有的理论，即非恐龙经过数百万年才分散到其他地区，特别是南极。幻龙脊椎骨化石在被发现40年后终于得到确认研究人员认为，他们的化石属于与幻龙和鸥龙密切相关的类群。幻龙可以长到7米（23英尺）长，被认为是由陆生蜥蜴进化而来的，具有桨状四肢、长颈和锋利的锥形牙齿。它们也被认为是长颈龙的远祖，长颈龙是中生代时期统治海洋的标志性长颈爬行动物，在白垩纪-古近纪恐龙灭绝事件中，它们也遭遇了与（非鸟类）恐龙相同的命运，被消灭殆尽。Kear补充说："毫无疑问，在新西兰和南半球其他地方，还有更多早已灭绝的海怪化石遗迹等待人们去发现。"这项研究发表在《当代生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435314.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435314.htm