科学网(kexue.com)讯 北京时间2月22日消息,大部分人都认为进化是一个漫长的过程,通常在几千年之久的时间里慢慢进行一些改变。但在一种大西洋小鳕(Atlantic tomcod)鱼类的身上,这个过程却以惊人的速度发生着。
据国外媒体报道,这些生活在纽约和新泽西州间的哈德逊河中的大西洋小鳕,由于数十年来受到河道中排放的毒性污染物影响,在短短几十年年内就进化出了抗药性,可以将毒素保存在脂肪中而不会对自身造成损害。科学家认为,虽然一般来讲长期进化是自然选择的结果,但是这也是一个污染驱动进化的典型例子。
污染驱动进化:大西洋小鳕迅速进化出抵抗毒化物的能力
进行该项研究的纽约大学医学院环境医学研究所艾萨克-沃金(Isaac Wirgin)博士表示,这些非常迅速的变化显然不是受自然因素影响,这种情况或许同一些昆虫对某些杀虫剂产生一定抵抗力,或者细菌对抗生素产生抗药性的现象类似。
沃金博士说:“这是一个脊椎动物对外界影响产生抵抗机制的实例。”对于产生抵抗力的鱼类,研究人员发现其主要的变化发生在芳香烃受体基因(AHR2)上,这种基因能够制造释放体内受污染毒素的蛋白质来保护自体不受损害。通常来讲天然的AHR2很容易与污染物联结,转变为对宿主动物有害的有毒基因。而在发生变异后的变体,却很不易与污染物发生作用,据研究人员介绍,变异后的变体基因抵抗污染物的联结能力达到未变异前的5倍之多。
据了解,哈德逊河的污染可以追溯至1947年,直至30年前才被禁止,河边的通用电气公司向河中排放了大量的多氯联苯(PCBs),其影响至今仍没有消除。据科学网(kexue.com)了解,大西洋小鳕约能生长到10英寸(约25.4厘米),主要生活在河流当中,尽管不是一种会受商业捕捞成为食品的鱼类,但其是一些大鱼的掠食目标。所以沃金博士担心,那些吃掉含有毒化物质大西洋小鳕的大鱼,最终可能会被人类所食用从而造成危害。
(科学网-kexue.com 大平)
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据国外媒体报道,绵羊从来没有被视作很聪明的动物,但实际上它们非常机灵,能够作出“行政决策”,还有着很好的记忆力,能够记住两年前的朋友。剑桥大学的科学家表示,它们能记住面孔,不管是其它羊的面孔还是人脸,在看照片的时候很轻松的就能回忆起认识的面孔。
这是劳拉博士和珍妮弗博士是在研究遗传性慢性舞蹈病等神经退化症时意外得到以上发现的。当时他们研究了一种新的转基因绵羊,这种绵羊携带了可导 致人类慢性舞蹈病的基因。他们要将这种转基因绵羊与正常绵羊进行对比。他们对7只家养雌性绵羊进行了一系列针对慢性舞蹈病患者的测试。结果令人吃惊。
首先,他们在绵羊面前依次放置成对的不同颜色的桶,每次有一个桶中盛有食物。然后他们将食物从一个桶中移入另一个桶中,同时还改变桶的颜色,最后改 变桶的形状。绵羊学着认出了不同的颜色组合,并根据颜色组合的不同改变行为,它们还会根据桶的形状的变化改变行为。专家表示,只有人类和其他灵长类动物能 作出这类反应,其他大型动物要做到是很困难的。然而,绵羊成功地完成了需要前额皮质来完成的任务。
据科学网(kexue.com)了解,绵羊和人类一样,在身处群体和独处时的表现会有所不同。绵羊一般是群居,群居时它们比较笨拙。当你让它们单独行动时,它们的表现就会有所不同。
(蜘蛛侠)
苍蝇复眼的感光神经细胞(绿色)延伸它们的轴突到大脑视觉神经中枢。科学家已经发现由于两种基因的交互作用,这些轴突能够在大脑中识别出他们的目标区域。
人类大脑中约有1000亿个神经细胞。大脑要发育成一个功能完整的有机体,这些神经细胞中的每一个都必须和其它一些特定的细胞连接起来。然而,这些神经细胞怎么知道它们应该生长到什么位置以及和那些细胞连接?德国马丁斯雷德的马普神经生物学研究院的科学家们已经发现,在果蝇大脑中处于发育中的神经细胞之所以能知道它们什么时候生长到了它们的目标区域,是因为其中两种基因的交互作用。在脊椎动物大脑发展过程中可能也存在着类似的机制,而且这一机制对于更好地理解大脑特定区域发育障碍有很大帮助。
神经系统的复杂程度难以想象。数百万乃至数十亿的神经细胞在生物生长过程中形成,这些细胞中的每一个都与它们毗邻的细胞建立连接,并且生长出长长的连接线(轴突)到达大脑的不同区域。一旦这些轴突到了它的目标区域,它们就与周围的神经细胞建立连接。通过这样的方式,就在大脑中建立起了神经信息处理链,而这些处理链可以让大脑完成各种感觉信息的处理,例如,可以让我们看到茶杯、识别它、伸手去握住它等等。如果连接眼睛和手臂的神经细胞失去了连接,那么想把咖啡放入杯子了就只能是幻想了。
神经细胞与合作细胞的连接是非常基础的连接,基于这一实事,德国马丁斯雷德的马普神经生物学研究院的科学家们和来自京都的同僚们调查这些轴突怎样知道它们应该生长到哪里为止,并且开始与周围的细胞建立连接。神经生物学家分析发现,在果蝇视觉系统成长中,这一功能由两种基因交互作用来完成。
科学家在科学杂志《自然——神经科学》上公布了他们的研究成果:只有在两种基因共同作用下,果蝇的视觉神经才能够正确、恰当地生长。这两种基因控制着两种蛋白质的产生。这两种蛋白质是在轴突的尖端发现的,科学家认为它们从周围组织中收集所处环境的信息。它们的作用是使神经细胞能够在大脑中找到自己生长方向,识别自己的目标区域。研究显示,如果仅有一种基因活动或两种基因活动性失调,就会出现混乱的结果:轴突会在这一方向上的某处停止生长,最终无法到达自己的目标区域。
研究首席著作者铃木隆史(Takashi Suzuki)解释说:“我们推断在其它生物体中也存在着类似的生理机制——包括人类。”这一研究为最终治愈由于误导神经细胞生长而引起的发育障碍提供重要的理论基础。这一理论对于引导新生的神经细胞恢复连接也将会有很大帮助。(锋格/编译)
科学网(kexue.com)讯 2月14日消息,绵羊一直以温驯著称,聪明、凶猛等词似乎都不适合用在绵羊身上。然而,近日,英国科学家发现绵羊并不像人们以前认为的那样愚蠢。
据国外媒体报道,绵羊从来没有被视作很聪明的动物,但实际上它们非常机灵,能够作出“行政决策”,还有着很好的记忆力,能够记住两年前的朋友。剑桥大学的科学家表示,它们能记住面孔,不管是其它羊的面孔还是人脸,在看照片的时候很轻松的就能回忆起认识的面孔。
这是劳拉博士和珍妮弗博士是在研究遗传性慢性舞蹈病等神经退化症时意外得到以上发现的。当时他们研究了一种新的转基因绵羊,这种绵羊携带了可导致人类慢性舞蹈病的基因。他们要将这种转基因绵羊与正常绵羊进行对比。他们对7只家养雌性绵羊进行了一系列针对慢性舞蹈病患者的测试。结果令人吃惊。
首先,他们在绵羊面前依次放置成对的不同颜色的桶,每次有一个桶中盛有食物。然后他们将食物从一个桶中移入另一个桶中,同时还改变桶的颜色,最后改变桶的形状。绵羊学着认出了不同的颜色组合,并根据颜色组合的不同改变行为,它们还会根据桶的形状的变化改变行为。专家表示,只有人类和其他灵长类动物能作出这类反应,其他大型动物要做到是很困难的。然而,绵羊成功地完成了需要前额皮质来完成的任务。
据科学网(kexue.com)了解,绵羊和人类一样,在身处群体和独处时的表现会有所不同。绵羊一般是群居,群居时它们比较笨拙。当你让它们单独行动时,它们的表现就会有所不同。
(科学网- kexue.com 蜘蛛侠)
水蚤(图片来源:Jan Michels, Christian-Albrechts-Universitaet zu Kiel)
鸭嘴兽
世界著名科学杂志《自然》首次发布鸭嘴兽基因组的详细分析数据,为揭示隐藏于基因密码背后的鸭嘴兽的秘密提供了启示。
基因分析认为,鸭嘴兽基因组的构成揭示了其最本真的特征,即同时兼具爬行动物和哺乳动物的特征。比如,鸭嘴兽长有类似爬行动物的四肢;这一特征能够在相应基因片段上直接读出。又比如,在爬行动物的基因组中,有一串专门控制胎儿大小的基因,这些基因无论来自精子还是卵子,其活动能力都是一样的,而哺乳动物(除单孔目之外)的相应基因因其来源不同而具有不同的活动能力:如果来自于精子,基因就异常活跃;如果来自于卵子,基因活动能力就低下。研究表明,对鸭嘴兽来说,相应基因无论是来自精子还是卵子,其活动能力都是一样的。也就是说,在关系胎儿成长的基因方面,鸭嘴兽更加接近爬行动物,而不是哺乳动物。
基因研究还表明,同其他哺乳动物一样,鸭嘴兽基因组中约2%(共计18527个)的基因是专门负责蛋白质生成的,其中一部分对应于蛋黄和乳汁的生成。我们知道,爬行动物以卵的蛋黄为发育中的胚胎提供发育所需全部营养,哺乳动物则不同:在胎儿出生前,通过胎盘为发育中的胎儿提供持续的滋养;在幼仔出生后,则通过母乳为其提供营养物质,这也是促使哺乳动物脑容量发展的重要因素。
那么,早期的产卵的爬行动物是如何演变为具有胎盘且能够泌乳的哺乳动物的呢?鸭嘴兽基因研究成果为科学家提供了线索:这种转变的第一步必然是促成乳汁分泌,然后逐渐摆脱产卵生育。
雌性鸭嘴兽每次产卵1至3枚,通常为2枚。从外形上看,鸭嘴兽的卵很像爬行动物的卵,皮质质感,个头不大,直径约几毫米,比鸟卵更接近圆形。一枚鸭嘴兽卵的生长周期包括在子宫内28天和在体外孵化10天;而一枚鸟蛋的生长周期则是蛋肠内1天和体外孵化21天。产卵完成后,雌性鸭嘴兽会蜷缩起身体进行孵化。孵化过程大致分为三个阶段:第一阶段,胚胎不会长出任何功能性器官,完全从卵黄中吸取营养;第二阶段,手指脚趾开始发育;第三阶段,卵齿出现。
刚刚孵化出来的幼仔非常柔弱,眼睛还不能睁开,浑身无毛,完全依赖母乳喂养。鸭嘴兽有乳腺,但没有乳头。其腹部有个“袋子”,分泌的乳汁经由内侧皮肤上的小孔流出供幼仔舔食。母乳喂养持续3至4个月。之后,鸭嘴兽妈妈会短时间外出觅食。大约5周后,鸭嘴兽妈妈外出觅食的时间越来越长。再经过大约4个月时间,幼兽开始从洞口爬出。(马冬)