水蚤(图片来源:Jan Michels, Christian-Albrechts-Universitaet zu Kiel)
在上周末于美国佛罗里达州马可岛召开的“基因组生物学与技术进展大会”上,来自加利福尼亚门洛帕克市的太平洋生物科技公司介绍了其研制的第三代基因组测序仪,该测序仪实现了一次标记一个分子式的单分子速读。
研究人员指出,第三代测序仪的关键优势是能够对单个DNA(脱氧核糖核酸)分子进行测序,而目前市场上的主流测序仪只能对分子群体进行平均测 序。单分子测序能对DNA中罕见的序列变异进行分析,也不需要在测序之前对DNA样本进行放大,因为放大过程可能引发错误,导致对某个DNA序列检测失 败。其工作原理是用一种聚合酶将DNA的复制限制在一个微小的间隙中,给各种碱基加上荧光示踪标记,当碱基合成DNA链时,这些荧光标记就会发出不同颜色 的闪光,根据闪光颜色就可识别出不同的碱基。
用户使用报告表明,新仪器读出碱基对的平均长度是1500对,这是代表该领域目前技术发展水平的伊鲁米那公司(Illumina)所生产测序仪 的10倍。阅读长度越长,将DNA序列片段拼接成完整基因组序列就越容易。去年12月,公司首席科学官埃里克·斯凯德和研究小组用这些新仪器来追踪海地霍 乱的起源。他们对5个S型霍乱菌种进行了基因组测序,不到一个小时就完成了全部测序任务,而用伊鲁米那的150碱基测序仪则需要一个星期。太平洋生物科技 公司曾在2008年提出,到2013年将实现15分钟内完成对一个人的全基因组测序,而当时这项工作需要一个月。
得克萨斯州休斯顿贝勒医学院测序技术专家迈克尔·麦茨科表示,单分子测序仪代表了DNA测序的未来,但目前这项技术的最大障碍是失误率高。现有 其他测序仪准确率能达到99%以上,而根据使用报告,太平洋生物科技公司的仪器准确率约为85%。但斯凯德认为,这一缺点能通过重复测序来克服。
研究人员称,该仪器有望于今年第二季度进入市场,每台成本70万美元,将比伊鲁米那公司的最新测序仪低12.5万美元,虽然短期内不大可能会对市场造成冲击,但它能检测DNA的某些化学改变,因而在如表观遗传学等目前传统测序仪难起作用的领域将大显身手。(常丽君)
已灭绝的海生无脊椎动物“菊石”
已灭绝的海生无脊椎动物“菊石”是重要的古生物化石品种。菊石具有多种形态,并大量存在于化石标本中。但随着大多数恐龙的消失,这些硬壳生物在白垩纪第三纪生物大灭绝中消失。
纽约美国自然史博物馆古生物学馆长尼尔·兰德曼和他的同事利用X射线同步辐射微层析成像器对旋杆菊石(一种出现在中生代的菊石)进行化验,发现软体旋杆菊石和鱿鱼和章鱼一样,含有所谓的咀嚼齿舌。研究人员对在这种无脊椎动物身上发现颚并不感到惊讶,兰德曼指出:“真正的困难在于,怎样进一步看清楚它们的样子,以及搞清楚它们有什么样的作用”。
兰德曼指出,菊石不以鱼类和大型猎物为食,只是“从水中捕捉浮游生物”,这对中生代的海洋食物链条的维系起着重要作用。
1987年,“杜纳”号被有意沉入基拉戈海域,成为海下120英尺处的一座人造暗礁
宽嘴石鲈和黄尾鲷穿过海王纪念礁
生物学家表示人造暗礁是一把双刃剑。在为海洋生物提供栖息地,提高海洋生产力和改善当地渔民生活的同时,人造暗礁也会带来一系列负面影响。它们会吸引本来生活在天然暗礁的鱼类,成为红鲷鱼等热销鱼类的“屠宰场”并让一些面临生存压力的种群遭过度捕捞的情况更为严重。此外,一些人造暗礁还可能对船只航行安全构成威胁,同时因长年泄露污染物毒化所在海域。
导弹追踪舰变暗礁
2009年5月一个晴朗的早晨,在距离美国佛罗里达州基韦斯特港11公里处的海域,“范登堡”号导弹追踪舰被埋在吃水线下方深处的46个炸药包炸沉,仅用于两分钟便沉入海底。这艘导弹追踪舰长159米,已经退役多年,船身上布满铁锈,两个雷达天线早已成为摆设。随着爆炸声响起,刺鼻的火药味随风飘散,滚滚黑烟腾空而起。
沉船现场,电视台的直升机盘旋在上空进行拍摄,数千名旁观者在距离现场不远的船上目睹“范登堡”号快速沉入
实际上,“范登堡”号导弹追踪舰并不是第一艘被有意沉入海底,成为人造暗礁的船只。佛罗里达州礁岛群海域现在已经成为美国海岸警卫队“杜纳”号和“比布”号快艇以及美国海军“斯皮格尔·格罗夫”号登陆舰的坟墓。在距离彭萨科拉海滩大约20英里(约合32公里)的海底,沉睡着美国“奥里斯坎尼”号航空母舰,这是有意沉入海底充当人造暗礁的最大船只。二战期间,数十艘货船在大西洋和
海洋中的“绿洲”
很久以前,人们就知道沉船所在区域是理想的捕鱼地点。自19世纪30年代以来,美国渔民便有意使用相互交错的原木制造人造暗礁。现在,充当人造暗礁的往往是被丢弃的垃圾,例如旧冰箱、购物车、报废的汽车以及自动售货机。可以说,几乎所有沉入海底的东西都有可能变成人造暗礁。相比之下,官方批准的充当人造暗礁的东西往往更为怪异,其中包括退役的地铁、过时的坦克、装甲人员运输车、石油钻井平台以及专门用于制造人造暗礁的蜂窝式模块——暗礁球。
类似“范登堡”号这样的废旧船只如何以及能否成为人造暗礁取决于深度、水温、洋流和海床构成等多种因素。绝大多数吸引海洋生物的人造暗礁都或多或少地具有可预测性。首先,洋流在遭遇类似“范登堡”号这样的垂直结构时会形成富含浮游生物的上升流,为沙丁鱼和米诺鱼提供一个可靠的觅食地,同时也吸引金枪鱼和鲨鱼等捕食者。其次,人造暗礁能够为穴居和生活在裂缝中的鱼类提供保护,例如石斑鱼、鲷鱼、金鳞鱼、鳗鱼和扳机鱼。狗鱼和梭鱼等奉行机会主义的捕食者也可以利用人造暗礁,静等猎物自己送上门来。随着时间的推移——可能在数月、数年或者10年内,取决于海洋的“心情”——人造暗礁上将布满大量藻类、被囊动物、软硬珊瑚和海绵,成为海洋生物的安乐窝。
几十年来,墨西哥湾的石油和天然气钻井平台所在区域便成为钓鱼爱好者的天堂,因为很多鱼类栖息在钻井平台的水下结构内。“猎户座”号船长迈克尔·米格里尼说:“人造暗礁的经济效益非常明显。它们为海洋生物提供栖息地,既提高了海洋的生产力,又改善了附近渔民的生活,可以与沙漠绿洲相提并论。”
也可能成“屠宰场”
但令一些生物学家感到担忧的是,人造暗礁也可能吸引本来生活在天然暗礁的鱼类,并成为红鲷鱼等一些确定热销鱼类的“屠宰场”。路易斯安那州大学海洋学教授詹姆斯·科万表示:“对于红鲷鱼来说,人造暗礁无疑就是一个诱饵。如果只以捕捞量作为衡量标准,部署人造暗礁显然是一个非常成功的做法。但这些结构往往部署在浅水域以便于捕捞,它们会吸引生活在距离海岸更远的天然暗礁的鱼类,同时让一些面临生存压力的种群遭过度捕捞的情况更为严重。”
一些人造暗礁还可能对船只航行构成威胁,同时因长年泄露污染物毒化所在海域。“范登堡”号沉船项目耗资840万美元,其中有近70%的资金用在清理工作上,包括拆除10多吨的石棉和超过80万英尺(约合243公里)的电线,所有这些举措都是为了降低污染风险。由于潜在的污染风险,制造人造暗礁必须严格遵守美国政府国家人造暗礁计划的相关规定。
暗礁葬礼悄然兴起
奥斯本轮胎暗礁座落于佛罗里达州布罗瓦郡海域海底,是一项臭名卓著的人造暗礁项目。上世纪70年代初,这一项目曾被视为一个能够实现双赢的环保举措,但最终结果却令人大失所望。所谓的双赢是指在巧妙处理200万个废弃轮胎的同时打造一个海洋栖息地。但事实证明,使用硫化橡胶制造的轮胎并不是珊瑚生长的理想基层。这些捆绑在一起的轮胎并未起到“扩张”附近两个天然暗礁的作用,反而对脆弱的海洋生物的生存构成威胁。成捆的轮胎四分五裂后被冲上海滩。为了清除这些垃圾,政府付出了昂贵的代价。
实际上,成为人造暗礁不仅仅是废旧轮胎和船只的最终命运,同时也是一些前卫人士的归宿。现在,一些公司正为希望死后化身为人造暗礁的人提供这种服务,也就是所谓的暗礁葬礼。迄今为止,这一产业的市场规模仍小的可怜。
海王暗礁就是这样一场另类葬礼的主角。根据打造者的最初想法,海王暗礁本是一个艺术项目,在实施过程中,提供葬礼服务成为筹集资金的一种方式。目前,已经有大约200人通过这一项目在死后化身为暗礁。参与者的骨灰与水泥混合后铸成圆柱、海星、脑珊瑚以及其他造型。他们的这些化身将在不久后被无脊椎动物吞噬,与此同时,雀鲷也会在上面产卵,藻类则在上面开辟自己的殖民地。(shooter)
从人体细胞到深海藻类,控制所有生命形式内部的生物钟无处不在。以前科学家认为,这种以24小时为周期的生理节奏和脱氧核糖核酸(DNA)活动有关,但人体血液红血细胞中却没有细胞核和DNA。据美国物理学家组织网1月27日(北京时间)报道,最近英国剑桥大学和爱丁堡大学的合作研究,发现一种称为peroxiredoxins的抗氧化蛋白对生物钟周期性也具有调控作用,这种机制能追溯到数百万年前的地球早期生命。研究论文发表在1月27日的《自然》杂志上。
论文主要作者、剑桥大学的阿克莱斯·瑞迪介绍说,身体中所有细胞都存在生物钟,如果没有生物钟来协调我们每天的日常活动,细胞将总是处于同样的位置。但红细胞与体内大部分细胞不同,它没有DNA。剑桥大学代谢科学研究院首次证明了人体红细胞中的24小时节奏。在实验中,研究人员从健康志愿者身上抽取并提纯红细胞,在黑暗的体温环境下进行培育,以相同的时间每隔几天抽样检查一次其中抗氧化蛋白peroxiredoxins的水平,结果发现它在血液中的含量水平很高,担负着调控24小时周期的任务。抗氧化蛋白是一种细胞的生化标志,其在所有已知的有机生物中都存在。
剑桥大学和爱丁堡大学、法国巴纽尔斯海洋观测站进一步合作,在一种名为Eukaryote的海洋藻类中也发现了类似的24小时周期。他们在实验中,也按相同的时间每隔几天对海藻中的抗氧化蛋白进行抽样检查。当海藻处在黑暗环境中,它们的DNA不再活动,但海藻的生物钟依然起作用。科学家曾经认为,生物钟的运行是受基因活动的驱动,但海藻和红细胞都能不需要基因而保持周期节奏。
研究人员还表示,生物钟对健康具有多重意义。众所周知,倒班、时差等原因会导致生物钟紊乱,进而导致代谢紊乱,使人罹患糖尿病、精神病甚至癌症等疾病。进一步研究生物钟在细胞中的运作机制,有助于理解与生物钟紊乱有关的疾病,找到新的治疗方法。(常丽君)
美国海岸警卫队“杜纳”号快艇的舰桥上布满发光的海绵和珊瑚,吸引了大量小口石鲈和潜水爱好者。1987年,“杜纳”号被有意沉入基拉戈海域,成为海下120英尺(约合36米)处的一座人造暗礁。
宽嘴石鲈和黄尾鲷穿过海王纪念礁。这座海底墓园座落于迈阿密海滩沿海海床,装点着大量拱门和圆柱。墓园的纪念雕塑由大约200人的骨灰与水泥混合后铸成。
美国《国家地理杂志》报道,生物学家表示人造暗礁是一把双刃剑。在为海洋生物提供栖息地,提高海洋生产力和改善当地渔民生活的同时,人造暗礁也会带来一系列负面影响。它们会吸引本来生活在天然暗礁的鱼类,成为红鲷鱼等热销鱼类的“屠宰场”并让一些面临生存压力的种群遭过度捕捞的情况更为严重。此外,一些人造暗礁还可能对船只航行安全构成威胁,同时因长年泄露污染物毒化所在海域。
导弹追踪舰变暗礁
2009年5月一个晴朗的早晨,在距离美国佛罗里达州基韦斯特港11公里处的海域,“范登堡”号导弹追踪舰被埋在吃水线下方深处的46个炸药包炸沉,仅用于两分钟便沉入海底。这艘导弹追踪舰长159米,已经退役多年,船身上布满铁锈,两个雷达天线早已成为摆设。随着爆炸声响起,刺鼻的火药味随风飘散,滚滚黑烟腾空而起。
沉船现场,电视台的直升机盘旋在上空进行拍摄,数千名旁观者在距离现场不远的船上目睹“范登堡”号快速沉入大西洋。沉船项目组织者乔·韦瑟比宣布:“今天下午就会有鱼儿在这艘沉船上安家落户。他指出,“范登堡”号将随着时间流逝成为一座人造暗礁,将潜水和钓鱼爱好者吸引到基韦斯特。
实际上,“范登堡”号导弹追踪舰并不是第一艘被有意沉入海底,成为人造暗礁的船只。佛罗里达州礁岛群海域现在已经成为美国海岸警卫队“杜纳”号和 “比布”号快艇以及美国海军“斯皮格尔·格罗夫”号登陆舰的坟墓。在距离彭萨科拉海滩大约20英里(约合32公里)的海底,沉睡着美国“奥里斯坎尼”号航空母舰,这是有意沉入海底充当人造暗礁的最大船只。二战期间,数十艘货船在大西洋和太平洋海域被击沉,现在也已经成为人造暗礁。
海洋中的“绿洲”
很久以前,人们就知道沉船所在区域是理想的捕鱼地点。自19世纪30年代以来,美国渔民便有意使用相互交错的原木制造人造暗礁。现在,充当人造暗礁的往往是被丢弃的垃圾,例如旧冰箱、购物车、报废的汽车以及自动售货机。可以说,几乎所有沉入海底的东西都有可能变成人造暗礁。相比之下,官方批准的充当人造暗礁的东西往往更为怪异,其中包括退役的地铁、过时的坦克、装甲人员运输车、石油钻井平台以及专门用于制造人造暗礁的蜂窝式模块——暗礁球。
类似“范登堡”号这样的废旧船只如何以及能否成为人造暗礁取决于深度、水温、洋流和海床构成等多种因素。绝大多数吸引海洋生物的人造暗礁都或多或少地具有可预测性。首先,洋流在遭遇类似“范登堡”号这样的垂直结构时会形成富含浮游生物的上升流,为沙丁鱼和米诺鱼提供一个可靠的觅食地,同时也吸引金枪鱼和鲨鱼等捕食者。其次,人造暗礁能够为穴居和生活在裂缝中的鱼类提供保护,例如石斑鱼、鲷鱼、金鳞鱼、鳗鱼和扳机鱼。狗鱼和梭鱼等奉行机会主义的捕食者也可以利用人造暗礁,静等猎物自己送上门来。随着时间的推移——可能在数月、数年或者10年内,取决于海洋的“心情”——人造暗礁上将布满大量藻类、被囊动物、软硬珊瑚和海绵,成为海洋生物的安乐窝。
几十年来,墨西哥湾的石油和天然气钻井平台所在区域便成为钓鱼爱好者的天堂,因为很多鱼类栖息在钻井平台的水下结构内。“猎户座”号船长迈克尔·米格里尼说:“人造暗礁的经济效益非常明显。它们为海洋生物提供栖息地,既提高了海洋的生产力,又改善了附近渔民的生活,可以与沙漠绿洲相提并论。”
也可能成“屠宰场”
但令一些生物学家感到担忧的是,人造暗礁也可能吸引本来生活在天然暗礁的鱼类,并成为红鲷鱼等一些确定热销鱼类的“屠宰场”。路易斯安那州大学海洋学教授詹姆斯·科万表示:“对于红鲷鱼来说,人造暗礁无疑就是一个诱饵。如果只以捕捞量作为衡量标准,部署人造暗礁显然是一个非常成功的做法。但这些结构往往部署在浅水域以便于捕捞,它们会吸引生活在距离海岸更远的天然暗礁的鱼类,同时让一些面临生存压力的种群遭过度捕捞的情况更为严重。”
一些人造暗礁还可能对船只航行构成威胁,同时因长年泄露污染物毒化所在海域。“范登堡”号沉船项目耗资840万美元,其中有近70%的资金用在清理工作上,包括拆除10多吨的石棉和超过80万英尺(约合243公里)的电线,所有这些举措都是为了降低污染风险。由于潜在的污染风险,制造人造暗礁必须严格遵守美国政府国家人造暗礁计划的相关规定。
暗礁葬礼悄然兴起
奥斯本轮胎暗礁座落于佛罗里达州布罗瓦郡海域海底,是一项臭名卓著的人造暗礁项目。上世纪70年代初,这一项目曾被视为一个能够实现双赢的环保举措,但最终结果却令人大失所望。所谓的双赢是指在巧妙处理200万个废弃轮胎的同时打造一个海洋栖息地。但事实证明,使用硫化橡胶制造的轮胎并不是珊瑚生长的理想基层。这些捆绑在一起的轮胎并未起到“扩张”附近两个天然暗礁的作用,反而对脆弱的海洋生物的生存构成威胁。成捆的轮胎四分五裂后被冲上海滩。为了清除这些垃圾,政府付出了昂贵的代价。
实际上,成为人造暗礁不仅仅是废旧轮胎和船只的最终命运,同时也是一些前卫人士的归宿。现在,一些公司正为希望死后化身为人造暗礁的人提供这种服务,也就是所谓的暗礁葬礼。迄今为止,这一产业的市场规模仍小的可怜。
海王暗礁就是这样一场另类葬礼的主角。根据打造者的最初想法,海王暗礁本是一个艺术项目,在实施过程中,提供葬礼服务成为筹集资金的一种方式。目前,已经有大约200人通过这一项目在死后化身为暗礁。参与者的骨灰与水泥混合后铸成圆柱、海星、脑珊瑚以及其他造型。他们的这些化身将在不久后被无脊椎动物吞噬,与此同时,雀鲷也会在上面产卵,藻类则在上面开辟自己的殖民地。 (本文译自/国家地理 编译:shooter)