自然


阿拉伯半岛东岸发现了距今12.7万年的石器


这些石器是由现代人类制作话,那么现代人类走出非洲的时间将比早前的科学推测提前很多

  近日,一支由来自德国图宾根大学(University of Tubingen)的汉斯博士带领的考古队27日发布报告,称在阿拉伯半岛东岸发现了距今12.7万年的石器,发现的地点位于阿联酋境内一个名叫Jebel Faya的地方。

  报道称,如果像研究人员宣称的那样,这些石器是由现代人类制作话,那么现代人类走出非洲的时间将比早前的科学推测提前很多。

  现在学术界的观点是,基于考古学和遗传学证据,现代人类尽管在大约20万年前就已经出现在非洲,但是直到大约6万年前才从非洲出走,分散到世界其他角落。

  在阿拉伯半岛东岸发掘出来的石器再次让人们思考:现代人类是何时、如何从非洲东部的故土离开的。

  这份报告宣称,阿拉伯半岛的重要性在于了解人类故事。来自英国伯明翰大学的考古学家杰弗里。罗斯说:“这是一个重大的里程碑。但不幸的是,它所产生的问题比它能解释的要多。”

  报道提出了一个疑问:那些到达Jebel Faya的人,如果他们确实是现代人类的话,是否去了更远的地方,散布在世界其他角落;或者他们就在此地终老,没有走得更远。

  根据DNA数据显示,所有在非洲以外的现代人类,是从单独且数量很小的一支发展出来的,并且离开非洲的时间不超过6万年。

  汉斯博士说,这些遗传学数据是不可靠的。不管怎样,DNA只是整个人类基因组的一个细微部分。

  另一个对新发现提出的问题是:现代人类到底是因为社会、文化还是进化而逃离非洲的。

  汉斯博士认为,在Jebel Faya发掘的石器和在非洲找到的很像,这表明此次出逃并不是因为文化的发展。

  现在学界为此辩论不休。斯坦福大学的古人类学家理查德。克莱恩博士称,以汉斯的考古队的发现来证明现代人类走出非洲年代提前,是“煽动性的”,“并未发现人类遗体遗迹,没有说服力”。

发表在栏目: 科学
来自加州大学旧金山分校,纽约大学,霍德华休斯医学院等处的研究人员发现了果蝇幼虫的新奥秘:果蝇幼虫的整个体壁都覆盖着能够感应蓝光和紫外线的神经树突,这些神经元所采用的光传导机制与其他果蝇光受体分子截然不同。这一研究成果公布在12月16日的《自然》(Nature)杂志上。
领导这一研究的是著名的詹裕农(Yuh-Nung Jan) 叶公杼(Lily Yeh Jan)夫妻,他们的主要研究方向是离子通道和神经发育等方面,不仅他们的工作得到了许多人的肯定,并且从他们实验室中也走出了多位华人科学家,其中包括获得Science杂志“青年科学家奖”的时松海,哥伦比亚大学杨建,麻省理工学院的沈华智和北京大学生命科学学院院长饶毅等等。
生物与光线关系颇为密切,生物趋光性就是生物对光刺激的趋向性,比如在植物界,具有叶绿体的游走性植物中常可发现,动物也有趋光性,在没有感受器分化的动物如草履虫身上有所表现,但是多数动物是通过眼来感光的,不过像是果蝇幼虫的避光行为是感受光信号的初级感觉神经元和次级视觉信息处理神经元的信号传递处理行为。这种存在眼睛外的光感应在很多动物中普遍存在,不过通常局限于专门的器官。
在这篇文章中,研究人员发现果蝇幼虫的整个体壁都覆盖着能够感应蓝光和紫外线的神经树突,这些是其幼虫的先天避光行为所必需的。这些神经元所用的光传导机制与其他果蝇光受体分子截然不同,但却与在线虫神经元中所发现的一个系统相似,果蝇的这一机制有助于果蝇的自身保护。
近期中国科学家在果蝇光感研究方面也获得了重要进展:果蝇幼虫中央脑的两对神经元足以调节果蝇幼虫对于不同光强条件的偏好行为。这一研究成果公布在Science杂志上。
研究人员发现果蝇脑中两对神经元控制着避光/趋光这两种行为偏好之间的转换。在果蝇幼虫里面如果抑制这两对神经元的活性,那么即使是年幼避光的幼虫也会变得趋光,而如何是激活这两对神经元的活性,则即便是年长的的幼虫也会变得避光。
这两对神经元,也就是所谓的NP394神经元,直接和控制果蝇节律行为的腹侧神经元形成突触并从那里接受输入,而后者则从幼虫的视觉器官(Bolwig’s organ)那里接受输入。功能钙成像的结果表明敲除腹侧神经元以后,NP394神经元对于视觉刺激的反应更加强烈了,这一方面表明NP394神经元确实是和腹侧神经元之间存在着功能上的联系,另外也表明腹侧神经元对NP394神经元起着抑制的作用,而且腹侧神经元并非是视觉信息进入NP394神经元的唯一通道。(来源:生物通 万纹)
发表在栏目: 科学

这些发现说明巴拿马运河正在扩大(图片来源:Earth Consultants International)
根据一项研究,巴拿马的地震风险远远比此前认为的更高,但是官员说这带来了不必要的忧虑。
与此前的发现相反,科研人员发现巴拿马中部的两个断裂带——Limon 和Pedro Miguel——是活跃的而且容易产生大地震。
Pedro Miguel断裂带穿过巴拿马运河的两个水闸,该运河正在进行一场大型拓宽工程。
发表在12月号的《美国地震学会公报》上的这篇论文说,巴拿马城也可能面临特别的风险,因为它靠近这两个断裂带,而且它的建筑法规没有全面考虑到这种风险。
这篇论文说,如果两个断裂带同时滑移,破坏将会增加。
“我们有证据证明在1621年它们一起破裂了,产生了3米的位移,我们估计那是一场7级的地震——一场大地震,”该研究的作者之一的Eldon Gath告诉本网站说。
Garth还说,如果自从1621年以来积累的应力在今天释放,地震的震级大约是6.7——这足以导致大范围的破坏。
他说,由于这个断裂带的上一次地震发生在将近400年前,下一次地震预计很快就会发生——但是可能在未来100-200年的任何时候发生。
但是该论文的最终结论——它质疑的巴拿马建筑的预防措施——惹怒了运营和维护运河的巴拿马运河机构(PCA),它委托进行了这项研究作为运河拓宽工程的一部分。
该机构在给《新科学家》的一封公开信中说:“这篇论文……对关于运河以及巴拿马城周围的地震风险的合理研究进行了错误、杞人忧天的社论式的分析。”
该机构说它过去就知道这些风险。
该机构的工程副主席告诉本网站说:“我们不反对该论文的技术发现,但是没有发出警报的理由。”
他说来自该研究的信息已经被用于设计巴拿马运河的新设施,而且巴拿马城正在修改建筑法规从而把这些新发现纳入其中。
PCA的地震咨询委员会成员Lloyd Cluff说:“这篇论文提供了令人信服的证据表明反复的位移沿着这两个断裂带释放出了大地震。”
他警告说,让建筑更安全需要很长的时间。(来源:科学与发展网络 María Elena Hurtado)
更多阅读
发表在栏目: 科学

图1:免疫荧光定位显示AQP3蛋白在小鼠和人的精子尾部的主段(principal piece)呈现特异表达。绿色信号表示AQP3蛋白。

图2:AQP3缺陷精子在生理性低渗环境中发生细胞膜进行性膨胀,导致尾部机械性牵张和变形。箭头所指位置为精子的胞浆小滴(cytoplasmic droplet),是发生精子膜发生膨胀的起始位置。
大多数哺乳动物雄性与雌雄生殖道之间存在一个天然的渗透压差(以小鼠为例:雄性附睾~415 mOsm, 雌性子宫~310 mOsm)。精子从雄性生殖道进入雌性生殖道,经历了一个生理状态下的“低渗应激”。这种应激一方面有利于激活精子运动(从进化上保留了鱼类精子的特征),但低渗环境同时也是一把“双刃剑”,可导致精子细胞过度肿胀对其功能产生潜在伤害。为了消除低渗导致的负面影响,精子在进化中形成了一套高效的液体调节系统以应对这种生理性“低渗应激”导致的细胞肿胀。然而,在此过程中起关键作用的精子蛋白尚未被发现。
中科院动物研究所段恩奎研究组与浙江省医学科学院石其贤教授,吉林大学白求恩第二医院麻彤辉教授合作研究发现:一个水通道蛋白(AQP3)在小鼠和人的精子尾部呈现特异的细胞膜定位。AQP3缺陷的精子在进入雌性生殖道后,虽然能够实现运动激活,但很快表现出大量精子尾部发生弯曲变形。渗透压梯度实验及精子游动中实时录像监测等手段进一步证实AQP3缺陷精子对低渗导致的细胞膨胀抵御能力下降,在相对低渗的雌性生殖道环境中发生细胞膜进行性膨胀,进而对精子尾部产生机械性牵张并最终导致尾部变形。体内外功能实验表明,由于存在尾部缺陷,大量AQP3敲除鼠精子不能有效地穿越子宫-输卵管结合处狭部,导致精子进入输卵管与卵子相遇的机会降低,从而表现出雄性小鼠生育力下降。
此研究首次揭示了AQP3是精子在雌性生殖道中实现低渗适应的一个关键蛋白,在“低渗应激”介导的精子运动激活和细胞过度肿胀这一对利弊权衡(trade-off)中起到消除负面影响的作用,从而最大优化精子功能。鉴于AQP3在人精子中的表达与小鼠呈现相同模式,其在男性不育/低生育力患者中的作用尚待进一步研究。
本研究于12月7日在线发表于《细胞研究》(Cell research)。(来源:中国科学院动物研究所)
发表在栏目: 科学
佛罗里达大学地质学家乔·米尔特和同事最近在哈萨克斯坦发现的一些化石证据证明,多细胞生物可能在寒武纪之前就已经开始进化,比之前认为的要早1亿年。新发现也支持了一种进化的观点,进化史中某些关键的“定义时刻”(defining moments),不一定像我们所认为的那样发生。该新发现发表在《冈瓦纳研究》在线杂志上。
科学家之前认定,大部分现代物种进化史可以追溯到寒武纪,此间多细胞生命大爆发,包括硬壳类生物首次出现。而早于寒武纪时期的化石几乎没有发现,寒武纪时期留下的软壳类生物化石也很少。主流的理论认为,在经过了从7.5亿年到6.53亿年间的一系列冰川期之后,多细胞生命才发展起来。
米尔特在岩石的形成层中发现了两个伊迪亚卡拉动物群的化石残骸,Nimbia occlusa 和 Aspidella terranovica,比最早的冰川期还要早5000万年。米尔特说:“我敢肯定,这些化石将会引起争议。因为它们的性质难以理解,而且它们比同类化石要古老1000万年。”
尽管该发现支持了多细胞生命产生比以前认定的更早的理论,但Nimbia occlusa残骸的真正性质仍是一个有争议的问题。科学家将这个问题分解为三种可能:它是多细胞动物?细菌群体?抑或仅是一种微生物席(微生物群与沉积环境相互作用,并通过微生物生命代谢、生长、破坏、腐烂等过程在沉积物中留下的各种生物沉积构造)?新发现的化石与那些出现于1.5亿年后的化石记录是相同的,这意味着它经历了各种事件变化,包括地质构造、气候、海洋和大气事件,而本身没有发生显著改变。(来源:科技日报 常丽君)
发表在栏目: 科学

猪笼草捕虫囊中部阴影就是栖息的蝙蝠

科学家近日在印尼婆罗洲发现,蝙蝠栖息在食肉植物的捕虫囊中。这种异于寻常的生存方式,给双方都带来好处——食肉植物得益于蝙蝠粪便中的营养素,而蝙蝠则安全的藏匿于植物的捕虫囊中。
新刊登在期刊《生物学快报》(Biology Letters)的研究报告称,科学家发现这些独特的植物亚种和哺乳动物有着非比寻常的关系。
猪笼草——食肉植物的一种,长于营养元素稀缺的土壤环境中,需要依赖捕食昆虫来获取成长所需的足够的氮元素。
而在婆罗洲的泥沼地和石南林中发现的莱佛士猪笼草,以超长捕虫囊著称。而在早前的研究发现,它所捕食的昆虫数量,只有其他婆罗洲食肉植物的1/7。
乌尔曼·格拉夫(Ulmar Grafe)博士及其研究小组研究这种植物如何补充氮元素的摄入的时候,却惊讶的在其捕虫囊中发现了长毛蝙蝠。格拉夫博士说,“我们完全没有料到会发现蝙蝠居住在捕虫囊中。”而被发现的小型哈氏长毛蝙蝠生活在捕虫囊中部,避开了其底部的消化液。
去年,科学家发现树鼩把另一种食肉植物——马来王猪笼草的捕虫囊当做“天然厕所”。但是,这还是首次在食肉植物的捕虫囊中发现哺乳类动物活体。(来源:中国新闻网)
发表在栏目: 科学

研究发现头部遭连续轻度撞击也会损伤大脑

外伤将对大脑产生持久影响

 

    美国《国家地理杂志》报道,美国进行的一项新研究发现,即使头部受到轻度撞击也会导致大脑随时间推移不断退化。此项研究将目光聚焦橄榄球选手,比赛中,橄榄球选手与对方球员之间经常发生肢体冲撞,头部受到撞击更是家常便饭。根据这项新研究,头部受到撞击导致行为和认知功能发生的变化与阿兹海默氏症(老年痴呆症)患者出现的症状类似。无论是身体正面相撞还是头盔相互冲撞,橄榄球选手可能都会因为头部遭撞击次数的不断增多面临大脑长期损伤风险。

    自上世纪20年代以来,科学家便发现头部重复遭到击打可达到拳击手大脑退化,这种疾病被称之为“拳击手痴呆症”。美国西北大学神经外科医生、国家橄榄球联盟头部、颈部与脊骨委员会副主席亨特·巴特杰尔表示:“橄榄球比赛成为一个典型,重复遭到轻度撞击对选手大脑健康构成威胁。”最近进行的研究发现,一次又一次的轻度撞击最终也能产生巨大影响,橄榄球、冰球选手和士兵都是危险人群。

    北卡罗来纳州大学的橄榄球选手每季比赛中头部遭到撞击的次数平均为950次。在这所大学,神经学家凯文·古斯基维兹和同事用6年时间分析来自视频记录和安装在头盔上的加速计的撞击数据。他和巴特杰尔指出,他们计划于2011年在美国橄榄球联盟各个球队身上测试类似技术。古斯基维兹说:“5次高位撞击和5次低位撞击对大脑产生的影响究竟哪一个更大?我们并不知道。我们正试图发现撞击导致的脑震荡将对选手造成何种影响。”

    古斯基维兹认为现场监视和教育指导是解决这一问题的关键。对橄榄球比赛所致脑损伤的关注促使橄榄球联盟制定相关新规定,州政府出台新法律,国会也举行了听证会,所有这些举措都旨在保护年轻的运动员。巴特杰尔指出,负责为士兵研制头盔的军方专家正与橄榄球联盟展开合作。新的头盔制造材料以及用于场上场下检测的技术成为最近在纽约举行的橄榄球联盟会议上的焦点。

    借助于更为先进的大脑成像技术、血液和脊髓液检测手段以及基因标记,医生能够在早期诊断慢性创伤脑部病变。这种疾病与拳击手痴呆症一样,但患者并不仅限于拳击手。目前,这种疾病的决定性症状——大脑内出现异常微管相关蛋白块——只能在进行大脑切片、染色并借助显微镜情况下才能观察到。波士顿大学外伤性脑病研究中心副主管安·麦克基表示,慢性创伤脑部病变通常在遭受脑外伤后多年才会出现,“我们决不希望在患者死后才得到确诊”。

    古斯基维兹计划创建数据库,跟踪调查所有在运动生涯中遭受脑外伤的运动员,以帮助解释他们在后半生出现的神经系统变化。他说:“到时候分析这些数据的人可能是我的孙子,而不是我本人。”(编译:shooter)

发表在栏目: 科学

科学家首次在印尼发现蝙蝠栖身于猪笼草中(图)
 

  猪笼草捕虫囊中部阴影就是栖息的蝙蝠

科学家首次在印尼发现蝙蝠栖身于猪笼草中(图)
 

  新刊登在期刊《生物书简》的研究报告称,科学家发现这些独特的植物亚种和哺乳动物有着非比寻常的关系。
 

  猪笼草——食肉植物的一种,长于营养元素稀缺的土壤环境中,需要依赖捕食昆虫来获取成长所需的足够的氮元素。
 

  而在婆罗洲的泥沼地和石南林中发现的莱佛士猪笼草,以超长捕虫囊著称。而在早前的研究发现,它所捕食的昆虫数量,只有其他婆罗洲食肉植物的1/7。
 

  乌尔曼-格拉夫(Ulmar Grafe)博士及其研究小组研究这种植物如何补充氮元素的摄入的时候,却惊讶的在其捕虫囊中发现了长毛蝙蝠。格拉夫博士说,“我们完全没有料到会发现蝙 蝠居住在捕虫囊中。”而被发现的小型哈氏长毛蝙蝠生活在捕虫囊中部,避开了其底部的消化液。
 

  去年,科学家发现树鼩把另一种食肉植物——马来王猪笼草的捕虫囊当做“天然厕所”。但是,这还是首次在食肉植物的捕虫囊中发现哺乳类动物活体。

发表在栏目: 科学


达芬奇的蒙娜丽莎

  1月26日消息,美国社会心理学家进行一系列研究和实验后发现,微笑不仅是脸部肌肉动作,更是内在情绪的表露和两个心灵亲密融合的最直观表现。  

  充满谜题  

  现在法国布莱斯帕斯卡尔大学任教的美国社会心理学家葆拉·尼登塔尔多年从事面部表情研究,发现微笑这个常见面部表情的科学解释少得可怜。  

  微笑的表现形式就是脸颊上颧肌主要肌肉群收缩,牵动嘴角。“微笑不是浮于表面的东西,”美国《纽约时报》24日援引尼登塔尔的话报道,“与笑脸猫不同,它附着于一个身体。”  

  微笑有多种形式,有时嘴角咧开,露出牙齿;有时双唇抿住;有时眼睛眯起;有时下巴略抬。尼登塔尔说,这只是给微笑分类的第一步,不能解释微笑之谜。  

  一些研究人员希望更进一步,了解产生微笑的心理状况。他们发现,微笑往往源于快乐,人感觉越快乐,颧肌主要肌肉群收缩越强烈。不过,这并非铁律,有时当人感觉悲伤或厌恶时,相同肌肉群也会收缩。  

  除愉悦外,人有时因尴尬而微笑,这时多半耷拉着下巴;因问候而微笑,这时往往眉毛上扬;为彰显实力而微笑,这时通常抬起下巴以示蔑视对方。  

  亦重解读  

  尼登塔尔带领同事查阅大量相关研究,从大脑扫描一直到文化观察,希望建立一个有关微笑的科学模型,弄清微笑的起源以及人如何感知微笑。  

  她说,作出面部表情是微笑的一部分,他人如何解读这一表情同样具有重要意义。大脑通过三种途径区分微笑和其他表情,第一,对比一个人的脸部与标准微笑,判断对方是否微笑;第二,通过对方所处环境判断面部表情;第三也是最重要的一点,通过模仿识别微笑。  

  尼登塔尔和同事在最新一期《行为与大脑科学》杂志发表论文说,一些研究结果显示,模仿激活的大脑区域大部分与微笑时大脑活跃区域相同。研究人员据此希望用模仿来区分真情抑或假意微笑。  

  研究人员向一组学生展示微笑人群图片,其中一些人真心微笑,一些人则是皮笑肉不笑。学生们轻松辨认两者区别。  

  随后,研究人员要求学生在嘴唇间放置一支铅笔,这一动作牵涉到的肌肉与微笑相关。学生们无法模仿看到的脸庞,区分真假微笑时困难得多。  

  眼神交流  

  研究人员还发现,眼神交流对微笑具有重要意义。尼登塔尔和同事让学生们观察一系列人像画作,一些作品人物将目光投向远方,一些与学生四目相对。研究人员要求学生评估画作的感染力,之后用木条遮住画作中人物双眼,让学生再次评估。  

  结果,学生们认为人物眼睛未被遮住时作品感染力更强。虽然画作中每个人物都在微笑,但与学生四目相对的人像作品感染力明显更胜一筹。  

  尼登塔尔说,她和一些心理学家如今才得以初窥微笑的奥秘,而艺术家们早在几个世纪前就已知晓。也许有一天能够解释蒙娜丽莎的微笑为何如此迷人,“我要说,它如此成功是因为你可以与她进行眼神交流”。

发表在栏目: 科学

  在内蒙古临河地区的岩石中,一种体型宛若鹦鹉的小型恐龙重见天日。昨日,中科院古脊椎动物与古人类研究所首次发布,这种被命名为单指临河爪龙的小型恐龙,是世界上首次发现的只发育一个手指的恐龙。

  本次发现是由一个国际古生物科考小组找到的,中科院古脊椎动物与古人类研究所等单位的专家均参与其中。

  据悉,珍贵的化石发现于内蒙古乌拉特后旗的巴音满达乎国家地质公园。专家介绍,这种体型只有鹦鹉大小的恐龙属于阿尔瓦兹龙超科。该科是兽脚类恐龙的一个分支,其近亲包括体长十几米的霸王龙以及鸟类。

  像大多数鸟类一样,临河爪龙个体非常小,体长只有几十厘米,体重不足500克。这种怪异的恐龙的前肢上只有一个手指,研究者推测其功能可能是用来掘开蚁穴获取食物的。

  专家表示,手指退化现象的研究是进化生物学研究领域的一个热点研究方向。在脊椎动物的研究历史当中,许多不同脊椎动物支系都出现过手指退化现象,恐龙也是如此。一般来说,原始的恐龙有5个手指,在恐龙演化历史过程中,一些兽脚类恐龙逐渐退化了其中两个手指,变成了三指动物,并最终演化成鸟类。有些恐龙甚至进一步退化手指,比如著名的霸王龙只有两个短小的手指。此次发现的临河爪龙代表一种更加极端的情况,只剩下一个手指,它的发现揭示了兽脚类恐龙手部形态的多样性和复杂性。

  在世界其他地区发现的阿尔瓦兹龙类除了有一个和单指临河爪龙一样的非常粗长的大拇指外,还有两个非常小的手指。研究者推测阿尔瓦兹龙类的外侧小手指属于退化结构。这种高度退化的手指在演化过程中会随机保留或遗失。大多数阿尔瓦兹龙类保留了外侧两个小手指,而临河爪龙则遗失了外侧小手指。

发表在栏目: 科学
第 78 页,共 93 页