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性印记为物种形成创造条件

2020-06-03

科学中国人·上半月 2020年3期
关键词:烟碱磁场基因组

性印记为物种形成创造条件

nature封面:草莓箭毒蛙。nature杂志第7776期封面文章报道了母体如何影响草莓箭毒蛙的配偶选择和雄性竞争,以及这种影响如何潜在地推动新物种的形成。印记是指后代从父母身上认识到的特征,会在日后帮助塑造其自身行为。研究人员发现,在这些草莓箭毒蛙中,雌性后代更愿意和体色与其母亲一致的雄蛙交配;而雄性后代对于体色与其母亲相同的雄蛙也更加具备攻击性。科学家认为,这种现象最终可能会减少具有不同交配特征的草莓箭毒蛙之间的基因流,从而为性选择驱动的物种形成创造条件!

恒星并合为大质量磁性恒星的来源

nature封面:两颗大质量恒星并合模拟中的一个阶段。nature杂志第7777期封面文章报道了恒星并合过程中磁场是如何生成的模拟方法。如封面所示,一颗较大质量的主星在与一颗次星(颜色较浅代表磁场较强)并合的过程中发生瓦解。大型黑色螺旋表示主要来自主星的气体的位置,这里尚未出现磁场。中间黑色部分表示次星的核,这里也还未出现磁场(随着并合过程的进行,磁场会弥漫整个星体)。模拟表明这种并合会产生具有强磁场的恒星。研究认为并合产物在其生命终结时最终发生超新星爆发后,留下了一颗磁星,即具有强磁场的中子星。

缰核TCF7L2在烟碱成瘾与糖尿病之间的关联作用

nature封面:吸烟信号。nature杂志第7778期封面文章报道了大鼠中转录因子TCF7L2介导的一个信号回路在烟碱激活的大脑神经元与胰腺进行的血糖调控之间具有关联作用。烟碱在激活内侧缰核神经元表达的烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)蛋白的同时,还会导致限制摄入的烟碱不良反应,并促进胰腺分泌胰高血糖素和胰岛素。由此造成的血糖升高与糖尿病患病风险增加有关。此外,血糖升高还会通过抑制内侧缰核神经元表达的nAChR形成反馈环,阻断吸烟的不良反应,并帮助形成烟碱依赖。

基于可编程超导处理器的量子優越性

nature封面:Sycamore芯片的艺术渲染图。nature杂志第7779期封面文章报道了量子计算研发进展。实验首次证明,一台可编程量子计算机能够超越世界上最强大的传统处理器,这种状态被称为quantum supremacy“量子优越性”。研究团队使用了一个含53个量子比特的量子处理器,对一个生成随机数的量子电路的输出进行取样。系统内的量子比特越多,这项任务就越复杂。实验中的量子处理器名为“Sycamore”,能够在大约200秒内从电路中收集100万个样本,而一台尖端的超级计算机则需要大约1万年才能完成此项任务。

我们在峡湾的未来

Science封面:格陵兰岛消退的冰川。Science杂志第6462期封面文章报道了经过几十年的研究,研究人员也不能确定在人类活动导致的全球变暖的压力下,格陵兰冰盖会以多快的速度融化。格陵兰岛的融化已经占全球海平面上升的25%,而且这一比例仍在增加。在Helheim冰川,一个雄心勃勃的新项目正在试图了解格陵兰岛的300个海洋终端冰川是如何在岛上狭长的峡湾中消退的。该项目将绘制渗透大西洋温暖海水的图表,以及Helheim冰川压裂工作面的每一个角度。如果成功,研究人员可以帮助限制未来海平面上升的重要不确定性。

一种多细胞鞭毛虫光调节的集体收缩力

Science封面:原生动物种群Choanoeca flexa。Science杂志第6463期封面文章报道了作为现存最接近的动物近亲之一的一种鞭毛类动物。这个物种会形成杯状菌落,通过集体的细胞收缩快速转化它们的曲率,从而应对明到暗的过渡。与植物和真菌不同,动物可以通过收缩细胞的集体活动使身体变形。集体收缩力是胃收缩和肌肉运动等过程的基础。这些菌落通过视紫红质-环鸟苷单磷酸通路感应光的变化,并相应地快速改变其曲率。这些结果可能有助于重建在特异化感觉和收缩细胞演化之前就已存在的动物祖先。

蚯蚓多样性的全球分布

Science封面:蚯蚓。Science杂志第6464期封面文章报道了科学家们收集了来自57个国家6928个取样地点的蚯蚓群落的相关数据,并对蚯蚓多样性、丰富度和生物量进行预测。研究发现局部物种的丰富度和丰度通常在高纬度地区达到顶峰,表现出与地面生物相反的模式。然而,热带地区的物种差异可能导致整个热带地区的物种多样性高于其他地区。气候变量在蚯蚓群落的形成中比土壤性质或栖息地覆盖更重要。这些发现表明,气候变化可能对蚯蚓群落及其功能产生重要的影响。

基因组结构和基因渗入形成了蝴蝶辐射

Science封面:两只蝴蝶均通过进化出类似的警告色来保护自己免受捕食者的攻击,这是缪勒拟态的一个例子。Science杂志第6465期封面文章报道了科学家们使用20个从头开始的基因组组合来探索螺旋蝴蝶物种形成历史和基因流结构。通过区分不完整谱系排序的测试表明这种基因流在基因组大范围内掩盖了群体中若干古老的系统性发育关系。研究确定了一个迄今未知的,捕捉颜色模式切换位点的倒置轨迹。这些从头开始的基因组序列使我们能够更好地理解基因渗入和选择性过程在蝴蝶适应性辐射中的重要性。

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