科学家成功诱导果蝇进行无性繁殖

科学家成功诱导果蝇进行无性繁殖研究人员已经确定了这些苍蝇在没有父亲的情况下繁殖时开启或关闭的基因。资料来源：何塞-卡萨尔和彼得-劳伦斯该研究的资深作者是加州理工学院（Caltech）生物学和生物工程研究教授大卫-格洛弗（DavidGlover）。这项研究由剑桥大学格洛弗实验室前博士后、加州理工学院短期访问学者亚历克西斯-斯珀林（AlexisSperling）与田纳西大学的合作者共同完成。黑腹果蝇（常用的实验室模式生物）有性繁殖（上图）和孤雌生殖（下图）时的染色体成像。图片来源：D.Glover提供了解孤雌生殖对于大多数动物来说，繁殖都是有性的，即雌性卵子与雄性精子受精。孤雌生殖是一种无性繁殖，是卵子在不需要雄性精子受精的情况下发育成胚胎的过程。虽然后代不是其母亲的完全克隆，但它们的基因非常相似，而且总是雌性。某些种类的苍蝇、蝗虫和鸡实际上具有在有性生殖和孤雌生殖之间切换的能力。如果周围没有雄性，转而进行无性生殖可能是一种生存策略，可以使物种继续生存下去。果蝇的基因改造虽然实验室中常见的果蝇黑腹果蝇通常不会进行无性生殖，但事实上，一种在仙人掌上繁殖的遥远物种--丝光果蝇（Drosophilamercatorum）却具有通过孤雌生殖进行繁殖的能力。在剑桥大学博士后学者亚历克西斯-斯珀林（AlexisSperling）的领导下，研究小组研究了侩果蝇的基因组，确定了孤雌生殖的基础基因。然后，他们在黑腹蝇中设计了相应的基因；实验蝇因此获得了无性生殖的能力。格洛弗说："对我们来说，发现启动少量基因开关就能让未经交配的黑腹果蝇自行产生有活力和可育的后代，就像它们的远亲丝光果蝇一样，确实令人惊叹。了解这种能力的普遍性非常重要，因为许多作物害虫都能以无性方式繁殖。现在，我们希望了解黑腹果蝇这种细胞过程的分子机制。"托马斯-亨特-摩根（ThomasHuntMorgan），他于20世纪30年代在加州理工学院首次将黑腹蝇蛆发展成模型系统。图片来源：加州理工学院档案馆提供黑腹果蝇现在是世界上常见的实验室动物，它于20世纪30年代由诺贝尔奖获得者托马斯-亨特-摩根（ThomasHuntMorgan）在加州理工学院首次培育成模式生物。摩根于1928年来到加州理工学院，建立了现在的加州理工学院生物学和生物工程部。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379593.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379593.htm

科学家首次为水族馆培育的珊瑚建立"家族树" 协助未来移植到自然环境

科学家首次为水族馆培育的珊瑚建立"家族树"协助未来移植到自然环境在今天（11月14日）发表在《海洋科学前沿》杂志上的一项研究中，一个由斯坦哈特水族馆生物学家和加州科学院珊瑚繁殖实验室的研究人员组成的多元化团队首次为水族馆繁殖的珊瑚制作了血统，或"家谱"，并提供了一份维持水族馆繁殖的珊瑚的遗传多样性的最佳做法清单。馆长丽贝卡-奥尔布赖特博士说："遗传多样性是使物种能够适应气候变化带来的无数威胁的原因。"她创建了珊瑚产卵实验室，这是地球上仅有的几个能够成功繁殖珊瑚的设施之一。奥尔布赖特的工作是学院"珊瑚礁的希望"倡议的一个组成部分，该倡议旨在阻止珊瑚礁在这一代的衰退。"对于像我们珊瑚产卵实验室这样的设施来说，确保每一代珊瑚的多样性使我们能够进行更有力的实验，这是更好地了解珊瑚如何在我们不断变化的地球上茁壮成长的关键因素。对于那些进行外植的组织来说，遗传多样性的增加意味着在野外生存的机会更大"。学院馆长丽贝卡-奥尔布赖特博士在帕劳潜水，这项研究的珊瑚是在那里收集的在这项研究中，研究人员对2019年和2020年在珊瑚繁殖实验室产下的两代Acroporahyacinthus珊瑚的父母系和后代进行了遗传分析。根据珊瑚的DNA之间的相似性，研究人员能够确定个体之间的关系，如亲子关系或兄弟姐妹关系。"珊瑚是广播式产卵，这意味着多个珊瑚群同时向水中释放精子和卵子，因此没有办法立即判断哪个珊瑚养育了哪个后代，"学院珊瑚研究员和研究作者EloraLópez-Nandam博士说。"令人惊讶的是，我们发现，在2019年产卵的四个繁殖地点中，只有两个殖地点在23个后代中养育了22个后代，这些后代都能活到2岁。这给我们带来了很多新的问题，让我们去探索这两个亲本是如何如此成功的，其答案可以帮助我们更好地了解珊瑚的更广泛的繁殖。"López-Nandam说："虽然成功的珊瑚产卵事件证明了我们能够多么密切地模仿自然的海洋条件，但不可避免的是，在水族馆环境中存在着与野生环境不同的环境压力，并可能在每一代珊瑚中选择某些性状。因此，除了亲缘关系，研究人员还筛选了所有4.5亿个DNA碱基对--如果一个生物体的基因组是一本书，那么碱基对就是各个字母--从每个采样的珊瑚中找出连续几代之间的遗传差异。"在学院的珊瑚产卵活动中收集的配子特别是，研究人员在长达4.5亿个字母的代码中发现了887个点，与那些在野外出生的珊瑚相比，水族馆饲养的珊瑚似乎有所不同。López-Nandam说："我们发现的许多差异是与光合藻类共生有关的基因途径，这是许多珊瑚获得其大部分能量的方式。我们希望在珊瑚繁殖实验室进行未来的研究，以确定究竟是什么从水族馆环境中驱动这些差异，以及这些基因变异如何影响水族馆培育的珊瑚的整体健康或健康。"正如养育一个孩子需要一个家庭一样，研究作者指出，为这样的研究养育珊瑚需要一支独特的专家队伍：从库斯库斯大小的配子束到阿司匹林大小的珊瑚虫再到葡萄柚大小的产卵成虫。斯坦哈特水族馆生物学家和研究作者LisaLarkin说："水族馆生物学家和科学研究人员之间的这种合作很罕见。世界上很少有地方能把所有这些专家安置在同一栋楼里，共同为一个共同的目标而努力。学院的独特之处在于，我们可以推动这种研究的发展，同时也对珊瑚保护产生重大影响。"Larkin和她在斯坦哈特水族馆的同事们花了几个月的时间来监测水质和跟踪珊瑚的发展，以确保它们每年都有足够的健康状态来产卵。"珊瑚可能是相当挑剔的。它们需要大量的能量来繁殖，如果它们有压力，它们会把这些能量放在其他地方，"Larkin说。"这需要几个月的详细关注，以使它们达到准备好并能够产卵的程度。"但是，Larkin补充说，最终的结果足以证明这种努力是值得的。"你照顾了一整年的珊瑚，当它们最终产卵时，你知道你已经完成了一个项伟大的工作。而且，由于每次产卵都会带来新的研究机会，如适用于珊瑚保护的研究，回报是非常值得的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332765.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332765.htm

科学家破解140年前南极巨型海蜘蛛繁殖之谜

科学家破解140年前南极巨型海蜘蛛繁殖之谜夏威夷大学马诺阿分校的研究人员对南极洲巨型海蜘蛛的繁殖行为有了重大发现，揭示了巨型海蜘蛛的发育过程，并为更广泛的海洋生态系统提供了启示。这项研究涉及在冰下观察交配行为和卵的发育，标志着在了解这些以"极地巨人"著称的生物方面取得了突破性进展，并对全球海洋生物学产生了影响。资料来源：R.Robbins海蜘蛛，或称pycnogonids，是在全球海洋栖息地发现的一类类似蜘蛛的无脊椎动物。大多数物种比指甲还小，但一些南极物种的腿展（一条腿的顶端到另一条腿的顶端）超过一英尺。这些动物是"极地巨人症"的一个著名例子。"极地巨人症"是指极地地区（如北极和南极）的某些生物比气候温暖地区的同类长得大得多的现象。""在大多数海蜘蛛中，父母中的雄性会在婴儿发育期间抱着它们四处走动来照顾它们，"马诺阿大学生命科学学院教授兼首席研究员艾米-莫兰（AmyMoran）说。"奇怪的是，尽管描述和研究可以追溯到140多年前，但从来没有人见过南极巨型海蜘蛛育雏，也不知道它们的发育情况。"莫兰的实验室研究极地巨型动物已有十多年。2021年10月，莫兰和生命科学学院博士生亚伦-托（AaronToh）和格雷厄姆-洛贝特（GrahamLobert）等人组成的研究小组在南极洲进行实地考察时，发现了一个突破性的发现。他们潜入冰下，用手收集了似乎正在交配的巨型海蜘蛛群，并将它们运送到水箱中进行观察。左起：GrahamLobert、AaronToh和AmyMoran。图片来源：马诺阿大学令他们惊讶的是，两个不同的交配群体产下了数千枚小卵。父母中的一方（很可能是父亲）没有像大多数海蜘蛛那样带着孩子直到孵化，而是花了两天时间将卵附着在岩石底部，让它们在那里发育数月，然后孵化成小幼虫。研究人员的发现发表在2024年2月的《生态学》上。Toh说："我们非常幸运能够看到这一切。有机会在南极洲直接与这些神奇的动物一起工作，意味着我们可以学到一些从未有人想到过的东西"。产卵后几周内，卵上长满了微型藻类，提供了完美的伪装。洛贝特说："即使我们知道卵在那里，我们也几乎看不到它们，这可能就是研究人员以前从未见过这种情况的原因。"莫兰在一次研究潜水中，捡到一只大海蜘蛛。资料来源：R.Robbins英国南极调查局的著名南极生物学家劳埃德-佩克（LloydPeck）没有参与这项研究，他说："南极海洋物种的一般生态学和繁殖生物学仍然是一个未知数，我们只掌握了少数物种的数据，因此，像这样的论文对于揭示动物在世界海洋中研究最少的地区之一是如何运作的，具有相当重要的意义。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431922.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431922.htm

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

塑料绿洲：科学家们发现了令人惊讶的沿海海洋物种栖息地

塑料绿洲：科学家们发现了令人惊讶的沿海海洋物种栖息地研究人员进行的研究发现，他们在北太平洋东部亚热带环流中检查的塑料碎片中，超过70%被属于不同分类群的不同沿海物种定居，并拥有不同的生活史特征。此外，塑料碎片被发现携带了更多的沿海物种，而不是公海物种。"这一发现表明，过去海洋生态系统之间的生物地理界限--建立了数百万年--正在迅速改变，因为漂浮的塑料污染积聚在亚热带环流中，"主要作者、SERC的研究助理LinseyHaram说。这些研究人员最近才发现这些"新水层群落"的存在，或深海水域的漂浮群落。为了了解支配漂浮海洋废弃物上的群落的生态和物理过程，SERC和马诺亚大学组成了一个多学科的漂浮海洋生态系统（FloatEco）团队。毛诺亚大学领导了物理海洋学的评估，SERC评估了该研究的生物和生态层面。在海洋清洁组织2018年的考察中，在北太平洋亚热带环流中收集的漂浮塑料的例子。资料来源：海洋清洁组织在这项研究中，FloatEco团队分析了海洋清洁组织在2018年和2019年的考察中在北太平洋亚热带环流收集的105个塑料样本，该环流占据了北太平洋的大部分地区。实地考察依靠的是个人志愿者和非政府组织的参与。"我们非常惊讶地发现通常生活在沿海水域的37种不同的无脊椎动物，是我们发现的生活在开放水域的物种数量的三倍以上，它们不仅在塑料上生存，而且还在繁殖，"Haram说。"我们还对沿海物种很容易在新的漂浮物上定居留下深刻印象，包括我们自己的仪器--我们正在进一步研究这一观察。""研究结果表明，沿海生物现在能够在开放的海洋中繁殖、生长和持续存在--创造一个以前不存在的新社区，由庞大和不断扩大的塑料碎片海洋来维持，"共同作者、SERC的高级科学家GregoryRuiz说。"这是一个范式的转变，我们认为这是沿海无脊椎动物分布和扩散的障碍。"虽然科学家们已经知道生物体，包括一些沿海物种在海洋塑料碎片上定居，但直到现在科学家们还不知道已经建立的沿海社区可以在开放的海洋中持续存在。这些发现确定了人类对海洋造成的新影响，记录了以前不了解的规模和潜在后果。"夏威夷群岛的东北部与北太平洋垃圾区相邻，"共同作者、夏威夷大学马诺亚分校海洋和地球科学与技术学院的高级研究员尼古拉-马克西门科说。"从这个垃圾片上脱落的碎片构成了到达夏威夷海滩和珊瑚礁的大部分碎片。在过去，由于与亚洲和北美的沿海社区相距甚远，这些岛屿脆弱的海洋生态系统受到了保护。沿海物种在夏威夷附近的北太平洋亚热带环流中持续存在，这是一个游戏规则的改变，表明这些岛屿被入侵物种殖民的风险在增加。""我们的研究强调了对快速变化的开阔海洋生态系统的巨大知识差距和仍然有限的理解，"Ruiz说。"这凸显了大幅加强公海观测系统的必要性，包括生物、物理和海洋废弃物的测量。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356905.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356905.htm

科学家揭开珊瑚发生同步产卵现象的关键因素

科学家揭开珊瑚发生同步产卵现象的关键因素用于装饰和研究的珊瑚珊瑚生物学与繁殖鉴于珊瑚的分支形状或挥舞的卷须，你会把它们想象成海洋中的树木。但实际上，它们是由小海葵组成的群落，其中一些形成了坚固的结构，这通常就是我们在珊瑚礁中看到的熟悉形状。由于它们不是植物，因此不使用种子繁殖，而是像动物一样用卵子和精子繁殖。不过，它们的繁殖方式很神秘，也很少见。产卵前的Acropora珊瑚。图片来源：©2024MaruyamaLab珊瑚产卵事件的启示东京大学综合生物科学系副教授丸山伸一郎说："珊瑚集体产卵是指珊瑚在满月后的几天内同步释放卵子和精子，这是世界上最壮观的繁殖活动之一。然而，尽管进行了几十年的研究，同步产卵的环境驱动因素仍不清楚。珊瑚产卵的数据非常稀少，通常每年只有一次。将如此稀少的数据放入一个能够解释整体产卵模式的模型中一直是不可能的，但我们终于找到了一种可行的方法。"珊瑚产卵研究面临的挑战直接在珊瑚的自然栖息地研究珊瑚产卵在理论上是可行的，但在实践中却极具挑战性。研究人员需要在珊瑚床周围安装各种类型的坚固环境传感器，并每天潜水进行观察。这既昂贵又不切实际，而且风险很大，尤其是在夜间和恶劣天气下。Maruyama和他的团队寻求另一种方案，并找到了水族馆的形式，特别是冲绳Churaumi水族馆。产卵后的Acropora珊瑚。图片来源：©2024MaruyamaLab来自水族馆的宝贵数据Maruyama说："冲绳Churaumi水族馆保存了Acropora珊瑚（一种常见于日本最南端冲绳县的造礁珊瑚）15年的珊瑚产卵记录，但这些数据以前从未被用于此类研究。通过收集、解释和查询这些数据，我们发现珊瑚利用降雨、太阳辐射和水温等多种环境输入来调整产卵时间，并使之同步，以达到产卵高峰期。水温似乎是决定每年机会窗口的主要触发因素"。未来研究与应用这项研究具有潜在的应用价值，如更准确地预测珊瑚产卵和评估可能影响珊瑚繁殖的环境变化。了解珊瑚的繁殖活动对于维护珊瑚礁生态系统和保护相关海洋生物至关重要。但是，既然水族馆可以提供研究人员通过实验和观察难以获得的珍贵数据，为什么以前没有进行过这方面的探索呢？"水族馆是研究资源的宝库，拥有大量未经开发的宝贵数据。另一方面，一些科学家倾向于认为水族馆不能真正反映自然，也不像实验室那样井井有条。我们对这种认识上的差距以及那些被隐藏、被忽视、有时甚至被忽视的可能性感到着迷。在这里，我们分析了过去的数据，建立了一个符合这些数据的模型。下一步，我们计划制作一个数学模型，以预测未来自然界中的产卵事件。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433326.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433326.htm