行為

吃恐龍羽毛的昆蟲

昆蟲是生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，它們的食性多種多樣。早先的研究發(fā)現(xiàn)，侏羅紀(jì)（2.01億年前-1.45 億年前） 和白堊紀(jì)（1.45 億年前-6600 萬(wàn)年前）均發(fā)現(xiàn)過(guò)以血液為食的昆蟲。雖然帶羽毛的恐龍?jiān)诖似陂g很常見，但以恐龍羽毛為食的昆蟲之前從未有過(guò)報(bào)道。由于中生代化石記錄（2.5 億年前-6500 萬(wàn)年前）存在空白，研究者對(duì)昆蟲取食羽毛行為的起源和演化一直不甚了解。近期，研究者分析了來(lái)自緬甸北部克欽地區(qū)的兩塊琥珀中與兩根恐龍羽毛一同保存下來(lái)的十個(gè)昆蟲若蟲。這些無(wú)翅昆蟲有著類似于現(xiàn)代虱的軀體模式，尤其是它們還有很強(qiáng)壯的咀嚼式口器。其中一根羽毛存在受損痕跡，顯然被咀嚼過(guò)，且受損痕跡與寄生了虱的現(xiàn)代鳥類羽毛很像。這種新發(fā)現(xiàn)的昆蟲物種名為恩氏中生食毛蟲(Mesophthirus engeli)，與部分受損的恐龍羽毛同時(shí)保存在有著約1 億年歷史的琥珀中。這一新發(fā)現(xiàn)表明，吃羽毛的寄生蟲在中白堊世期間或之前就已經(jīng)出現(xiàn)了，與鳥類和帶羽毛恐龍的多樣性分化約處于同一時(shí)期。

（NatureCommunications2019，10：5424）

海洋最深魚類嗅覺(jué)的適應(yīng)性進(jìn)化

動(dòng)物嗅覺(jué)基因家族的進(jìn)化與其生存環(huán)境下的生態(tài)需求密切相關(guān)。馬里亞納獅子魚在深淵中屬于捕食者，位于食物鏈頂端，但在物種豐度和數(shù)量貧乏的深淵環(huán)境中，只能專一地以少數(shù)幾種甲殼類生物為食。因此其對(duì)嗅覺(jué)功能的依賴性可能會(huì)由于單一食性而減弱；另外，由于生活在黑暗無(wú)光的環(huán)境，其嗅覺(jué)也存在為補(bǔ)償視覺(jué)退化而增強(qiáng)的可能。為了探討上述科學(xué)問(wèn)題，研究者查找并注釋了9 種魚類的嗅覺(jué)受體（OR）和痕量胺受體（TAAR）基因家族，通過(guò)重點(diǎn)對(duì)比馬里亞納獅子魚與淺海近緣物種細(xì)紋獅子魚之間的差異，發(fā)現(xiàn)馬里亞納獅子魚的OR基因家族發(fā)生了大量的丟失，并伴隨著很高比例的假基因化。而TAAR 基因家族基因的數(shù)目基本不變。同細(xì)紋獅子魚相比，馬里亞納獅子魚OR 基因家族的亞家族中，OR 基因數(shù)目明顯減少；TAAR 基因家族的亞家族數(shù)目發(fā)生減少，但亞家族中的TAAR 數(shù)量增加。進(jìn)一步的演化選擇壓力分析顯示，OR 基因家族在馬里亞納獅子魚中發(fā)生了松弛選擇，其功能依賴性降低。而TAAR 基因家族則受到正向選擇作用，這表明TAAR 基因在馬里亞納獅子魚適應(yīng)深淵環(huán)境中仍具重要作用，符合其能迅速感知?jiǎng)游锔瘮『筢尫诺陌返默F(xiàn)象。

（Genes2019,10：910）

伴侶進(jìn)化之謎

在哺乳動(dòng)物社會(huì)系統(tǒng)的進(jìn)化過(guò)程中，夫妻生活代表了一個(gè)進(jìn)化之謎，因?yàn)槿绻坌圆慌c一個(gè)固定的雌性結(jié)合，它們可以獲得更高的繁殖率。乍一看，目前關(guān)于夫妻生活發(fā)展的兩個(gè)假說(shuō)--女性分配假說(shuō)和父親關(guān)懷假說(shuō)--似乎是相互排斥的。近期，研究者分析了362 個(gè)靈長(zhǎng)類物種的遺傳數(shù)據(jù)并作了行為觀察，以弄清這些不同形式的社會(huì)復(fù)雜性的進(jìn)化、發(fā)生了多少變化，以及哪些因素導(dǎo)致了這些變化。結(jié)果表明，這兩個(gè)假說(shuō)可能是互補(bǔ)的。最初，人們認(rèn)為棲息地的生態(tài)變化導(dǎo)致了雌性動(dòng)物在空間上的分離，而獨(dú)居的雄性動(dòng)物之前有幾只雌性動(dòng)物生活在它們的領(lǐng)地上，后來(lái)只能接觸到一只雌性動(dòng)物。父愛(ài)的形成反過(guò)來(lái)又增加了后代的生存概率，從而加強(qiáng)了配對(duì)生活。通過(guò)改善生態(tài)環(huán)境，允許有血緣關(guān)系的雌性在附近生活，進(jìn)一步過(guò)渡到群居生活是可能的。然后可以允許一個(gè)或多個(gè)雄性加入。然而，研究者表示，該研究結(jié)果并不能解釋人類在更大的社會(huì)單位中所特有的這種結(jié)對(duì)關(guān)系，因?yàn)槿祟愖罱淖嫦戎袥](méi)有一個(gè)是獨(dú)居的。盡管如此，父方關(guān)懷的優(yōu)勢(shì)也可能導(dǎo)致在人類中配對(duì)方式的鞏固。

（Science Advances2019，5：eaay1276）

破譯老鼠"語(yǔ)言"

老鼠會(huì)發(fā)出各種各樣的聲音與同伴交流?？茖W(xué)家很長(zhǎng)時(shí)間里都在嘗試解釋這些人耳無(wú)法察覺(jué)的超聲波"吱吱"聲，但卻一直未果。部分原因在于，將一只老鼠發(fā)出的聲音與另一只老鼠的行為聯(lián)系起來(lái)存在技術(shù)挑戰(zhàn)。近期，研究者使用一種名為DeepSqueak 的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，在一個(gè)專門的錄音室里，將超過(guò)11.1 萬(wàn)只老鼠的叫聲，與超過(guò)3.2 萬(wàn)只雄性和雌性小鼠的各種行為進(jìn)行了比較。雄鼠傾向于發(fā)出不同的聲音，這取決于它們是在戰(zhàn)斗、逃跑、追逐還是從事其他活動(dòng)。在許多情況下，一只雄鼠的吱吱聲是沖著另一只老鼠發(fā)出的。例如，在追逐過(guò)程中，追逐者發(fā)出的一聲支配性的吱吱聲會(huì)使被追逐的老鼠減慢速度，但不會(huì)使房間里的其他老鼠放慢 腳 步。

（Nature Neuroscience 2020，23：411-422）

限制卡路里攝入可以延長(zhǎng)壽命

衰老是許多人類疾病的最高危險(xiǎn)因素，包括癌癥、癡呆、糖尿病和代謝綜合征。在動(dòng)物模型中，熱量限制已被證明是對(duì)抗這些與年齡有關(guān)疾病的最有效干預(yù)措施之一。盡管研究者知道，隨著生物體的衰老，單個(gè)細(xì)胞會(huì)發(fā)生許多變化，但他們不知道熱量限制會(huì)如何影響這些變化。近期，研究者比較了攝入熱量少30%的老鼠和正常飲食的老鼠之間的區(qū)別。這些參與飲食控制的動(dòng)物月齡在18 個(gè)月到27 個(gè)月之間。（對(duì)人類來(lái)說(shuō)，這大致相當(dāng)于從50 歲到70 歲的人遵循卡路里限制飲食。）在飲食開始和結(jié)束時(shí)，研究者從56 只老鼠的40 種細(xì)胞類型中分離和分析了總共168703 個(gè)細(xì)胞。這些細(xì)胞來(lái)自脂肪組織、肝臟、腎臟、主動(dòng)脈、皮膚、骨髓、大腦和肌肉。在每個(gè)分離的細(xì)胞中，研究者使用單細(xì)胞基因測(cè)序技術(shù)測(cè)量基因的活動(dòng)水平。他們還研究了任何給定組織中細(xì)胞類型的整體組成。然后，他們比較了每種飲食中的老齡鼠和幼鼠的差異。結(jié)果顯示，正常飲食的老鼠變老時(shí)發(fā)生的許多變化，沒(méi)有出現(xiàn)在限制飲食的老鼠身上。即使到了老年，吃得少的動(dòng)物的許多組織和細(xì)胞也與年輕老鼠的組織和細(xì)胞非常相似?？偟膩?lái)說(shuō)，在正常飲食的老鼠組織中，57%的細(xì)胞組成的年齡相關(guān)變化在熱量限制飲食的老鼠中沒(méi)有出現(xiàn)。受飲食影響最大的一些細(xì)胞和基因，與免疫、炎癥和脂質(zhì)代謝有關(guān)。幾乎每個(gè)被研究的組織的免疫細(xì)胞數(shù)量都隨著對(duì)照組老鼠的衰老而顯著增加，但是在限制熱量攝入的老鼠中卻沒(méi)有受到年齡的影響。在褐色脂肪組織中，熱量限制飲食使許多抗炎基因的表達(dá)水平恢復(fù)到年輕動(dòng)物的水平。這項(xiàng)研究的主要發(fā)現(xiàn)是，在衰老過(guò)程中炎癥反應(yīng)的增加可以被熱量限制系統(tǒng)地抑制。隨著年齡的增長(zhǎng)，細(xì)胞狀態(tài)顯然取決于你與環(huán)境的互動(dòng)，包括你吃了什么，吃了多少。

（Cell 2020，180：P984-1001.E22）

人類活動(dòng)擾動(dòng)長(zhǎng)江流域火歷史

火作為一種重要的生態(tài)因子，可以通過(guò)擾動(dòng)陸地生態(tài)系統(tǒng)和改變大氣組成對(duì)生物圈、大氣圈產(chǎn)生重要影響。前人研究揭示，火與氣候、植被狀況密切相關(guān)，但火對(duì)氣候、植被的響應(yīng)在不同時(shí)空尺度可能存在差異。隨著人類學(xué)會(huì)用火，火成為人類改造自然和影響全球碳循環(huán)的重要方式。黑碳是古火重建的重要載體，是生物質(zhì)或化石燃料不完全燃燒所形成的具有高熱穩(wěn)定性的含碳物質(zhì)，包括焦炭、木炭、煙灰、高度聚集的多環(huán)芳烴類物質(zhì)等。長(zhǎng)江作為亞洲第一長(zhǎng)河，自西向東橫貫中國(guó)中部，流域面積達(dá)180 萬(wàn)平方公里，是中華民族文明的搖籃，孕育了璀璨的人類文化。而長(zhǎng)江所注入的東海接收了巨量長(zhǎng)江源沉積物，包括植被燃燒產(chǎn)生的黑碳。因此，東海陸架儲(chǔ)存的黑碳很可能蘊(yùn)含了豐富的長(zhǎng)江流域區(qū)域火歷史。近期，研究者通過(guò)對(duì)比位于長(zhǎng)江水下三角洲的巖芯和東海內(nèi)陸架的巖芯的黑碳穩(wěn)定碳同位素組成，確定了7 千年以來(lái)東海內(nèi)陸架巖芯的黑碳沉積主要源于長(zhǎng)江輸入，并基于黑碳含量重建了7 千年以來(lái)長(zhǎng)江流域高分辨率火歷史。研究結(jié)果顯示，7 千年-3千年前之間，火與溫度、降水在千年和百年尺度均呈密切正相關(guān)，表現(xiàn)為暖濕期火活動(dòng)更多，冷干期火明顯減少，表明氣候?qū)^(qū)域火的主控地位。但是，在3 千年以來(lái)，火與氣候的關(guān)系在多種時(shí)間尺度均發(fā)生重要轉(zhuǎn)變，暗示3 千年以來(lái)人類活動(dòng)對(duì)長(zhǎng)江流域火活動(dòng)的影響超過(guò)自然因素。在千年時(shí)間尺度，溫度和降水在3 千年-1千年前基本穩(wěn)定，僅過(guò)去1 千年來(lái)稍有增強(qiáng)，而長(zhǎng)江流域火活動(dòng)在3 千年以來(lái)長(zhǎng)期逐漸減弱，重金屬元素Pb、Cu 含量則相應(yīng)顯著升高，暗示3 千年來(lái)人類活動(dòng)（如種植農(nóng)業(yè)、金屬冶煉）的持續(xù)增強(qiáng)，使流域森林覆蓋率（燃料量）降低而限制了火的發(fā)生，從而改變了之前火-自然之間的固有關(guān)系。在百年時(shí)間尺度上(3 千年以來(lái))，所識(shí)別出的六次火活躍期均發(fā)生在相對(duì)寒冷干旱的時(shí)期，并明顯與中國(guó)歷史上從北方黃河流域向長(zhǎng)江流域的數(shù)次人口南遷時(shí)期相對(duì)應(yīng)，指示人類因素對(duì)火的干擾增強(qiáng)?？脊藕蜌夂蜓芯勘砻鳎L(zhǎng)期干旱、寒冷的氣候更易導(dǎo)致饑荒、戰(zhàn)爭(zhēng)和人口遷移。北方人口的南遷及其帶來(lái)的更新的農(nóng)耕技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了長(zhǎng)江流域人類活動(dòng)的增強(qiáng)和短期火的頻繁發(fā)生。

（Quaternary ScienceReviews 2020，230：106165）