进化

斑马的条纹有助"降温"吗？

斑马是斑马亚属和细纹斑马亚属的通称，是一类常见于非洲的马科动物。斑马身上有许多与众不同的条纹，且和人类的指纹一样，每只的条纹都不一样。至于这些条纹的作用，研究者提出了很多理论，有人认为它们是同类之间相互识别的标记，也有人认为它们是适应环境的保护色，甚至还有人认为斑马身上的条纹能使其皮肤表面形成微小气流，让它们感觉凉爽。近期，研究者用数个装满水的金属桶，分别将黑色、白色、灰色的马皮、牛皮以及条纹式样的斑马毛皮覆盖在水桶上。在为期4个月的跟踪调查中，研究者将这些水桶放置在露天环境中，并持续监测中心温度，然后将这些水桶的温度分布情况与活跃斑马进行对比。结果发现，在同样的日光照射条件下，覆盖有斑马毛皮的金属桶温度特征与斑马一致。研究者还发现，白色牛皮覆盖的金属桶温度最低，黑色马皮覆盖的金属桶温度最高，灰色马皮和斑马毛皮覆盖的金属桶中心温度相差不大，且斑马毛皮覆盖的金属桶温度并没有下降。因此，研究者认为，这表明斑马的条纹并不能帮助降温。（Scientific Reports 2018，8:9351）

孔子鸟类的形态-生态多样性

孔子鸟类是早白垩鸟类中化石材料最为丰富的一个支系，在系统树上属于最原始的尾综骨类。尾综骨类是指具有缩短的尾骨，其末端止于由若干枚尾椎愈合成尾综骨的鸟类，主要包括反鸟类和今鸟型类，以及孔子鸟类和会鸟类。孔子鸟类的化石主要分布在我国东北，骨骼形态非常特殊，最为明显的特征是大手指（第2指）的爪节高度退化，以及近相等的前、后肢。与之相反，在多数的中生代鸟类中，最先退化往往是小手指的爪节（第3指），而大手指的爪节则很少缩小。近期，研究者在早白垩世热河生物群的义县组发现了一种新孔子鸟类化石，并将其命名为孔子杨氏鸟（Yangavisconfucii）。系统发育分析的研究表明杨氏鸟较始孔子鸟进步，而为长城鸟和圣贤孔子鸟的外群。这样的系统位置，表明在孔子鸟类演化历史中，相较于大手指退化的趋势，杨氏鸟所在的支系独立演化出了正常大小的大手指爪节。对这一奇怪的现象，由于缺乏可对比的现生鸟类（所有现生鸟类的成年个体都失去了手爪），目前还没有较为合理的解释。杨氏鸟的发现极大扩展了孔子鸟类的生态空间，表明孔子鸟类的生态多样性要比此前认识的更为丰富。（Zoological Journal of the Linnean Society,zly045,https://doi.org/10.1093/zoolinnean/zly045）

神经与肠道的信号通路

一般认为大脑是身体的指挥中心，支配着人类的生命活动。你不知道的是，其实人体里还存在着一个"第二大脑"，那就是肠道。肠道可不仅仅是一个精巧的消化系统，已有的研究表明，神经细胞与肠道之间可以相互作用，但它们之间具体如何相互作用，信号如何从一个组织传递到另一个组织，并系统调控机体整体的代谢水平和衰老进程，一直是个未解之谜。为此，科研者将研究的焦点集中在线粒体上。这个小东西不仅是细胞能量供给的中心，也是调控衰老进程以及影响神经退行性疾病的重要细胞器之一。线粒体非常"聪明"，当其受到外界刺激发生功能损伤时，会启动一种线粒体未折叠蛋白反应，重建稳态平衡。这种反应事关生物体的天然免疫、干细胞维持、寿命调控等重要的生理过程。有意思的是，在多细胞的机体里，这种反应还能在不同的组织之间传递，比如从神经细胞传递到肠道细胞，系统调节整个生物体的代谢水平，共同应对损伤。研究者认为，有一种物质在其中担任了"信号兵"的作用。但这个"信号兵"究竟是谁，它是怎么给远端组织"送信"的？人们对此知之甚少。为了观察信息的传递，首先就需要给予神经细胞一定的刺激，让它有传递信息的必要。研究者以秀丽线虫为模型，在其神经细胞中引入了一种舞蹈症致病蛋白，刺激神经细胞内的线粒体损伤，进而诱导肠道内的线粒体未折叠蛋白反应。通过遗传筛选的方法，研究者发现了一条在无脊椎动物和脊椎动物中都存在的信号通路——Wnt信号通路，是完成这一过程的关键所在。Wnt是一种分泌性成形素，它在动物发育中起着重要作用。该信号通路在物种进化过程中高度保守，决定着细胞命运，并参与调节组织稳态平衡和癌症发生。如果这条通路发生异常，就会导致神经系统发育问题以及肠癌。一些临床数据表明，很多患有阿尔茨海默氏症、帕金森病等神经退行性疾病的人，或多或少会同时患有代谢疾病以及肠道炎症等疾病。因此，这项成果或许能够为治疗神经退行性疾病以及伴随的代谢紊乱症状提供新的治疗思路。（Cell 2018,174：870-883.e17）

早期地球生命为何会变大

生命历史中，在比震旦纪（约6.35至5.41亿年前）更早的时间里，生命体都非常微小。然而到了震旦纪，复杂的有机体开始出现，一些甚至在体型上能够长到两米高，它们尽管看起来像蕨类植物，但其实很可能是地球上最早出现的动物之一。此前一些观点认为，有机体在进化过程中体型不断增大是为了在获取食物的竞争中得到优势。但那个时候的海洋充满营养丰富的食物，没有太多的竞争压力，甚至猎食者都还没出现。研究者在化石分析中也看不到两者的必然联系，反而有明显证据显示它们的体型与扩大繁衍范围有更强的关系。这说明，地球早期存在的一些复杂的有机体在进化过程中变得更高、更大，其原因并不是为觅食，而是要把后代散布到更广阔区域，从而更好地繁衍。（Nature Ecology&Evolution 2018，2：1218-1222）

中国黄牛的3个血统来源

将野牛驯化为家牛，是新石器时代的标志性事件之一。通过提供肉、皮、役力等，牛成为了东亚农业社会中最重要的家畜。在学术界，家牛的驯化以及中国黄牛形成的复杂历史，一直是被不断深入研究的话题。近期，研究者对我国22个代表性地方品种的111头黄牛和陕西石峁遗址4000年前的8个古代黄牛样品进行了全基因组重测序，同时下载比较了国外27个牛种的149个个体的全基因组数据。研究证明，全世界家牛至少可以分为5个明显不同的类群，即欧洲普通牛、欧亚普通牛、东亚普通牛、中国南方瘤牛和印度瘤牛。中国黄牛地方品种来源于其中的3个血统，分别为约4000年前就到达中国北方地区，目前以纯系仅在青藏高原和东北地区存在的东亚普通牛；可能在1000年前进入中国北方，以蒙古牛和哈萨克牛为代表的欧亚普通牛；以及论文新报道的与印度瘤牛早在4万年前就分离，具体来源和传播历史仍然未知的中国南方瘤牛。通过历史上的跨物种人工杂交选育，中国南方瘤牛和青藏高原的普通牛平均每个个体，分别被导入了其近缘物种爪哇野牛2.9%和牦牛1.2%的血统，从而使得迁徙到中国南方和青藏高原的黄牛各自提高了对所在环境的适应性。这一对中国黄牛遗传特性来源系统全面的分析，将为我国兼顾高产、优质和抗逆的肉牛新品种培育提供理论基础。（Nature Communications 2018，9:2337）

普氏野马的出身

马的起源和演化是进化生物学中的经典案例之一，充分展现了自然选择在生物进化中的作用。人们普遍认为是世界仅存的野马。然而，近期研究者通过系统发育学分析发现，普氏野马的祖先是大约5500年前生活在今天哈萨克斯坦北部的波泰人驯化过的一种马。此前，波泰马被认为是所有现代驯化马的祖先，但对各种马样本的DNA分析结果表明，波泰马并非现代驯化马的祖先，而是普氏野马的祖先。普氏野马一度濒临灭绝，后经培育并放回欧亚草原，目前大约2000只普氏野马是20世纪初捕获的15只普氏野马的后代。过去生物学家错以为普氏野马属于野生动物，部分原因在于这些马有竖立的马鬃，这被认为是野马的特征，而且其褐色的皮肤与冰河时代法国和西班牙岩洞壁画中的野马类似。但现在基因证据显示普氏野马的祖先是波泰马。考古学证据表明，波泰马是家养的，因为波泰人不仅吃马肉，而且喝马奶，在波泰人的村落遗址里还发现了马栏。新发现又带来了新问题，在认为现代驯化马不是起源于普氏野马后，还要继续寻找现代驯化马的真正起源。（Science 2018，eaao3297）

蜈蚣毒液致命之谜

在武侠小说中，经常会出现一个叫做"五毒教"的门派，派中仅是使毒高手，令人闻风丧胆。所谓的五毒一般是指蛇、蜈蚣、蟾蜍、蝎子和壁虎五种有毒生物。其中，蜈蚣虽然个头最小，但毒性却不小。蜈蚣毒液会致使蜥蜴、蟑螂和其他动物迅速瘫痪，严重使甚至能导致人类死亡。但时至今日，人们一直不清楚原因何在。近期，研究者在蜈蚣毒液中辨别出一种极其危险的毒素。它会破坏其他动物的心血管、呼吸道和神经系统，从而使蜈蚣在30秒内杀死比其大15倍的老鼠。研究者首次从20厘米长的金头蜈蚣的毒液中提取出多种毒素。金头蜈蚣生活在东亚的森林、农田和城市中。随后，他们逐一用这些毒素开展试验。结果显示，一种被称为"Ssm幽灵毒素"的物质会关闭将钾泵入和泵出细胞的通道。这些通道对于传送脑波、维持规律心跳和控制大量的其他身体功能至关重要。在没有这种关键毒素存在的情况下，毒液变得几乎没有致命性。这给科学家带来了希望——或许能利用打开钾通道的药物，研发出新的抗毒素疗法。（PNAS，www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1714760115）