我国科学家揭示蚁群组成“超有机体”的分子机制

我国科学家揭示蚁群组成“超有机体”的分子机制近日，我国科学家领衔的中外联合研究团队揭示了蚂蚁群体和多细胞生物在发育和演化上的相似之处，为将蚁群视为超有机体的理论找到了证据支持。10月3日，该研究成果正式在国际学术期刊《自然-生态与演化》上线。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323511.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323511.htm

科学家在黄疯蚁身上发现现实中存在的嵌合体

科学家在黄疯蚁身上发现现实中存在的嵌合体雄性黄疯蚁表现出一种独特的特征，即拥有两个不同的基因组，每个基因组都包含在独立的细胞群中。"以前对黄疯蚁的遗传分析结果表明，这个物种的雄性每条染色体都有两个副本。这非常出乎意料，因为雄性通常由蚂蚁、蜜蜂和黄蜂的未受精卵发育而来--因此每条染色体应该只有一个母体拷贝，"美因茨约翰内斯古腾堡大学（JGU）的助理教授、最近发表在《科学》上的相应文章的主要作者HugoDarras博士解释说。"考虑到这一点，我们决定通过后续的实验来研究这一令人困惑的现象"。两只雄性黄疯蚁（Anoplolepisgracilipes）。资料来源：雨果-达拉斯不同细胞群中的两个基因组这个结果是相当不寻常的。迄今为止，人们一直认为黄疯蚁的雄性在其身体的所有细胞中携带相同的两套染色体。然而，该团队能够证明这一前提是完全不正确的。"我们发现雄性蚂蚁的母系和父系基因组在它们身体的不同细胞中，因此是嵌合体。换句话说，所有雄蚁都有两个基因组，但它们身体的每个细胞只包含这两个基因组中的一个或另一个，"达拉斯总结说。通常情况下，在一个多细胞的生命形式中--无论是人、狗还是蝙蝠--所有的细胞都含有相同的遗传物质。嵌合型雄性黄疯蚁的大脑纵切面，母系（粉色）和父系（蓝色）基因组原位杂交：雄性组织由只携带母系或父系基因组的大细胞团组成。资料来源：雨果-达拉斯研究小组得出结论，雄性黄疯蚁是嵌合体：它们从受精卵发育而来，其中两个亲代配子实际上并没有融合。相反，母体和父体的细胞核在同一个卵子中分别分裂，这意味着所产生的成年雄蚁具有父母双方的DNA序列，但在不同的体细胞中。当配子融合时，根据精子携带的遗传信息，从卵子中发育出女王或工人。目前还不知道是什么机制决定亲代配子的融合是否发生。嵌合体和黄疯蚁：一种以前不为科学所知的繁殖模式嵌合体是指其细胞含有不同遗传物质的个体。它们自然发生在某些物种中，如珊瑚，其中独立的个体可以合并成一个。嵌合体也可以在人类和其他有胎盘的哺乳动物中发现。在妊娠期间，母亲和胎儿可以交换少量的细胞，因此后代通常有几个细胞含有与母亲相同的遗传物质。这种小规模的交换也发生在子宫内的双胞胎之间。一只雄性黄疯蚁（Anoplolepisgracilipes）。资料来源：雨果-达拉斯"与这些已知的案例相比，黄疯蚁的嵌合体并不是由两个独立个体的融合或它们之间的细胞交换造成的。相反，这个过程起源于一个单一的受精卵。"达拉斯总结说："这是独一无二的。"因此，雄性黄疯蚁的发育似乎违反了生物遗传的基本规律之一，即一个个体的所有细胞都应该包含相同的基因组。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364611.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364611.htm

科学家揭示300年前消防车灭火方法背后的物理学原理

科学家揭示300年前消防车灭火方法背后的物理学原理1725年的纽沙姆（Newsham）消防车激发了作者研究温德凯瑟尔效应的灵感，并捕捉到了压力下稳定水流这一经久不衰的技术背后的物理学原理。图片来源：图片由威廉斯堡殖民地基金会提供消防创新一个里程碑式的进步是发明了"吸水蠕虫"，即连接在手动水泵上的皮管。后来又出现了Windkessel，它是木制马车底部的一个舱室，可以压缩空气，通过软管持续抽水，形成稳定的水流。受1725年一台消防车的启发，作者在AIP出版社出版的《美国物理学报》上发表文章，分析了压力室的Windkessel效应，以捕捉这项广泛应用、经久不衰的技术背后的物理学原理。作者特雷弗-利普斯科姆（TrevorLipscombe）说："在几个世纪前的书籍和论文中，隐藏着许多引人入胜的物理问题！最近，我们一直在研究如何将基本流体力学应用于生物系统，并在医学期刊上发现了一个常见的描述：心脏就像一个Windkessel，这就引出了一个问题：Windkessel究竟是什么？顺藤摸瓜，我们找到了关于洛夫廷的'吸水蠕虫'装置的描述，并在纽沙姆的消防车中发现了一种救生应用。"物理学和消防设备为了确定哪些因素对温德凯瑟尔效应影响最大，作者比较了试验室的初始状态、水桶队的注水速度（容积流入量）、压力形成的时间长度以及对输出流量的影响。利普斯科姆说："面对洛夫廷的设计或纽沙姆的消防车，物理学家想要理清其中涉及的基础科学--仅仅因为它就在那里。这是物理学的乐趣所在。同时，这也是教学的一个方面。我们的文章建立了一个简单的模型，展示了纽沙姆消防车是如何工作的。我们在一定程度上回答了'我什么时候会用到这些东西'的问题"。接下来，作者计划研究心脏-主动脉系统中涉及的生理Windkessel。"伯努利定律、理想气体定律和等温膨胀的知识是我们建立模型来探索这个装置如何工作的三个要素，"利普斯科姆说。"但是，如果我们能更好地理解这个系统，我们就可以研究那些重要的参数，看看改变这些参数会如何改进这个装置"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416899.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416899.htm

科学家揭示1.35亿年前植物-蚂蚁伙伴关系的起源

科学家揭示1.35亿年前植物-蚂蚁伙伴关系的起源一项新研究发现，大约在1.35亿年前，蕨类植物和开花植物同时进化出了蜜腺，这表明它们与蚂蚁之间的互惠关系也发生了平行进化，这对了解植物进化和物种间相互作用具有重要意义。资料来源：田纳西大学诺克斯维尔分校例如，有些植物设法招募蚂蚁保镖。它们在叶子上分泌含糖花蜜，吸引蚂蚁，然后这些领地意识很强、攻击性很强的蚂蚁雇佣兵就会在"它们的"植物上巡逻，蜇咬试图吃它的食草动物。这些关系在有花植物中都有详细记载，但在不开花的蕨类植物中也有发生。这对研究人员来说是个奇怪的消息，因为长期以来人们一直认为蕨类植物缺乏进行这种复杂的生物互动的蜜腺。UT生态学与进化生物学系助理教授雅各布-苏伊萨（JacobSuissa）与康奈尔大学的同事，包括蕨类植物专家李菲伟（Fay-WeiLi）和蚂蚁专家科里-莫罗（CorrieMoreau）合作，研究这种现象是如何在数千年间发展起来的。他们最近在《自然通讯》（NatureCommunications）上发表了关于这种物种间合作关系的进化时间表和潜在因素的研究成果。"这项工作的新内容有两个方面，"苏伊萨解释说。"首先，我们发现蜜腺--产生含糖花蜜以吸引蚂蚁保镖的结构--在蕨类植物和开花植物中的进化时间大致相同"。这发生在大约1.35亿年前，与白垩纪植物-动物联合体的兴起相吻合。苏伊萨说："考虑到这是蕨类植物进化史上非常晚的时期，距它们的起源已经过去了近2亿年，这个时间点非常壮观。但它在开花植物进化史上却非常早，几乎是在白垩纪开花植物起源之初。"第二个新元素是这一切是如何发生的。蕨类植物最初是陆生植物，生长在森林地面上。大约在6000万年前的新生代，它们发生了重大转变，成为附生植物或树栖植物，也就是说，他们在成长过程中学会了一些新习惯。苏伊萨说："我们发现，当蕨类植物离开森林地面，进入树冠，成为附生植物、攀援植物或树状蕨类植物时，它们利用了现有的蚂蚁与开花植物之间的相互作用，进化出了蜜腺。"这两种植物的生态和进化史呈现出一种奇特的动态。蕨类植物和开花植物是在4亿多年前从一个共同祖先分化而来的，但在蜜腺进化和蚂蚁-植物互利交换的同时，蕨类植物和开花植物也取得了长足进步。这表明，可能有一些'生命规则'支配着非花蜜腺和蚂蚁-植物互惠关系的进化。这项工作可以为生态、发育或基因组分析提供进化框架或背景，从而有助于未来的研究。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434953.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434953.htm

小鼠帮助科学家揭示男性性欲背后的驱动因素

小鼠帮助科学家揭示男性性欲背后的驱动因素研究发现，当雄性小鼠遇到一只新的雌性小鼠时，大脑的一个区域就会被打开，从而激活下游的神经元，引发交配行为以及随之而来的快感和奖赏反应。他说："人类的下丘脑中很可能也有类似的神经元组来调节性奖赏、行为和满足感。它们很可能与我们在小鼠身上观察到的神经元非常相似。"该研究小组早些时候的工作表明，操纵从纹状体末端床核（BNST）投射到前视下丘脑的神经元，可以开启或关闭性识别。沙赫说："我们想知道，一旦发生识别，这些神经元中到底是哪些神经元在与视前下丘脑中的哪些神经元对话。"在最新的研究中，研究小组重点研究了一组能分泌一种名为"物质P"的慢效肽的BNST神经元。通过刺激这一神经束，回路到达了具有"物质P"受体的下丘脑前神经元，这些神经元随后启动了雄性交配行为。当科学家直接刺激视下丘脑前叶的P物质神经元时，刚刚完成交配行为的雄性小鼠被驱使立即恢复性活动。研究结果表明，正常的禁欲期（射精后性欲和交配能力恢复的时间）被完全覆盖。几乎所有的哺乳动物都需要这段时间来进行性活动的生理重组。它们只需要一秒钟或更短的时间就能恢复性活动。这相当于将禁欲期缩短了40多万倍。反过来说，抑制这种神经活动可以完全削弱男性的性欲。如果只让这组视网膜前-下丘脑神经元沉默，雄性就不会交配了。操纵P物质受体神经元甚至还可以引发雄性小鼠与无生命的物体交配（见下面的视频）。虽然这项研究的重点是操纵雄性小鼠的神经元，但科学家们相信，这种触发机制很可能在哺乳动物物种间是一致的。因此，这可能是开发治疗人类性行为新药的关键发现。治疗药物有可能降低性欲亢进男性的性活动，或增强性欲低下男性的性活动。"如果人类体内存在这些中枢--现在我们知道该去哪里找了--那么就有可能设计出用于调节这些回路的小分子药物，"沙赫说。"这类药物将与今天的磷酸二酯酶抑制剂截然不同，一般不会增强全身小血管的血流量，而是直接放大或抑制控制男性性欲的特定脑区。"研究人员还指出，增强小鼠的神经活动对攻击性没有影响，这对任何潜在的药物开发来说都是个好消息。研究小组现在的目标是找到驱动女性性欲的等效回路。在下面的视频中，刺激神经回路不仅会引发雌性小鼠的交配行为，还会导致雄性小鼠骑在无生命的物体上。这项研究发表在《细胞》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381493.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381493.htm

科学家发现首个有两套DNA的动物

科学家发现首个有两套DNA的动物黄疯蚁是一种臭名昭著的入侵物种，主要分布在东南亚和大洋洲，对无脊椎动物甚至一些小型哺乳动物构成威胁。在爪哇南部的澳大利亚圣诞岛，黄疯蚁捕杀了大量该地区特有的红蟹。关于黄疯蚁怪异生物学特征的第一个线索来自对其基因组中散布的遗传标记的研究。雄性黄疯蚁似乎携带了两个版本的遗传标记。这是一个令人困惑的特征，因为在大多数蚂蚁中，雄性蚂蚁是由未受精卵发育而来，因此只有一个基因组拷贝。一些蚂蚁物种偶尔会有“二倍体”雄性，即有两个基因组拷贝，但这些雄性通常是不育的。德国美茵茨大学进化生物学家HugoDarras指出，黄疯蚁的所有雄性都是二倍体，这真的很奇怪，似乎完全说不通。为了确定发生了什么，Darras团队分析了从东南亚收集的黄疯蚁单个细胞。他们发现，每个雄性细胞只包含蚂蚁基因组的一个拷贝，但这种基因组在细胞之间是不同的。有些细胞拥有存在于蚁后中的谱系，由“R”染色体定义，而其他细胞则携带不同基因组的一个单独拷贝，由“W”染色体定义。蚁后的细胞中有两个W基因组拷贝，而不育的雌性工蚁的每个细胞中都有每个谱系的一个拷贝。Darras团队发现，雄性的嵌合体在蚂蚁的种姓制度中起着至关重要的作用。所有蚁后的卵细胞都携带R基因组的一个拷贝。如果这个卵子被具有R基因组的精细胞受精，就会产生一个蚁后。然而，如果卵子被W精子受精，则有两种可能的结果：如果两个含有基因组的细胞核融合，就会形成二倍体工蚁；如果细胞核不融合，卵子就会发育成一个嵌合的雄性，一些细胞携带R基因，另一些细胞携带W基因。美国洛克菲勒大学生物学家DanielKronauer说：“就我们所知，这是一种无与伦比的生物学现象。”黄疯蚁的嵌合体可能有助于提高该物种逃避生态系统不利影响的能力。蚁后有专门的器官储存来自多个雄性的精子。这意味着一个单独储存R和W精子的蚁后可以建立一个新的蚁群。澳大利亚詹姆斯·库克大学生态学家LoriLach想知道，研究人员是否可以利用它们奇特的生物学特性阻止蚂蚁种群扩大。黄疯蚁...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353973.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353973.htm