會自動隔離的病蟻

2018年9月5日美國媒體報(bào)道，當(dāng)天一架從阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜起飛的航班因機(jī)上多名乘客生病，在美國紐約肯尼迪機(jī)場降落后被隔離，美國疾病控制和預(yù)防中心及其他相關(guān)部門對這架空客A380客機(jī)上所有人員逐個進(jìn)行檢查。而2002年，"非典"爆發(fā)期間，高峰時香港有超過1200人被隔離，新加坡則有超過900人，而臺灣則隔離了約15萬人。毫無疑問，隔離是為了防止傳染性疾病的大規(guī)模爆發(fā)而危及更多的人。對于人類來說，這是無數(shù)生命換來的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，而形成的一種制度性保障。那動物世界會是什么樣子呢？近期，研究者利用自動化的螞蟻?zhàn)粉櫹到y(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，黑蟻群中的工蟻被分成在巢穴內(nèi)照顧幼蟻的護(hù)理者和在外面搜集食物的覓食者。后者很有可能被感染，但它們會同其他螞蟻減少互動，同巢穴內(nèi)螞蟻的接觸也不再那么頻繁。研究者將一些覓食者暴露在棕色綠僵菌的孢子中，這些孢子會粘在螞蟻的表皮層上，并且在一兩天后進(jìn)入螞蟻體內(nèi)然后將其殺死。在暴露于這種病原體的一天內(nèi)，工作群體之間的隔離被強(qiáng)化。暴露的覓食螞蟻改變了它們的行為，花更多時間呆在巢穴外面并且減少同其他工蟻的接觸。未暴露于病原體的覓食者也在逐步將自己隔離，同時護(hù)理者將幼蟻移動到巢穴深處。模擬顯示，這些行為上的改變減少了感染的擴(kuò)散，并且保護(hù)了健康的工蟻和蟻王。類似這樣的反應(yīng)之所以在社交性昆蟲中出現(xiàn)，可能是因?yàn)橹挥邢佂鯐毖芎蟠?，所以進(jìn)化會青睞令整個蟻群受益的個體行為。（Science 2018，362,6417：941-945）

鳥類彩色蛋殼可能起源于1.5億年以前

自古以來，鳥蛋就因?yàn)樯屎桶唿c(diǎn)樣式的多樣性而獲得諸多贊美，比如說美洲知更鳥的碧藍(lán)色鳥蛋以及鴯鹋的墨綠色鳥蛋等。一般來說，大多數(shù)專家都認(rèn)為，各種鳥類的彩色鳥蛋是最近才進(jìn)化出來的，而且最早的鳥類產(chǎn)下的都是像鱷魚一樣的純白色鳥蛋。然而，研究者借助化學(xué)分析在一顆具有7000萬年歷史的河源龍蛋中，探測到了藍(lán)綠色和棕紅色兩種色素。之后為了查明彩色恐龍蛋是否與鳥蛋有著相同的進(jìn)化起源，研究者又收集了各種蛋殼碎片，其中包含了白堊紀(jì)的恐龍、滅絕鳥類以及雞、燕鷗、鴯鹋和短吻鱷的蛋殼碎片。然后使用了拉曼微波光譜，借助激光束來探索它們的分子構(gòu)成，這樣就能夠了解它們是否攜帶現(xiàn)代彩色蛋殼中常見的兩種色素痕跡。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，化石蛋殼存在許多色彩和斑點(diǎn)模式，比如恐爪龍產(chǎn)下的是藍(lán)綠色的恐龍蛋，中國河源龍的蛋殼也是藍(lán)綠色的。此外，他們還發(fā)現(xiàn)許多與鳥類有著密切關(guān)系的食肉恐龍產(chǎn)下的都是彩色的恐龍蛋，而且它們的蛋殼表面色素沉積方式相同，這意味著彩色蛋殼在現(xiàn)代鳥類分支進(jìn)化出來之前就已經(jīng)存在，很可能擁有超過1.5億年的歷史。彩色外殼或許能夠讓恐龍蛋以及現(xiàn)在的鳥蛋偽裝起來以躲避捕食者，而且與眾不同的斑點(diǎn)模式，或許能夠幫助它們的父母將它們與恐龍巢穴寄生者的蛋區(qū)分開。但現(xiàn)在產(chǎn)下白色鳥蛋的鳥類，比如說鴕鳥、鸚鵡和一些家養(yǎng)蛋雞等，肯定在進(jìn)化過程中失去了為蛋著色的能力。同理，恐龍蛋的著色能力很可能是需要避開捕食者而進(jìn)化出來的。不過，研究者在食草性長頸恐龍物種和慈母龍的恐龍蛋化石中，并未探測到色素存在的跡象。這就表明這些恐龍物種產(chǎn)下的是白色恐龍蛋，而且這些物種都是恐龍譜系圖中更加遙遠(yuǎn)的分支，它們像現(xiàn)代烏龜一樣把蛋埋在地下。（Nature 2018，563：555-558）

做夢基因

基因是攜帶遺傳信息的DNA片段，支持著生命的基本構(gòu)造和性能，儲存著生命的種族、血型、孕育、生長、凋亡等過程的全部信息。近期的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了與做夢相關(guān)的兩個基因，當(dāng)失去這兩個基因后，動物基本沒有淺層睡眠的時間，不會做夢，記憶力出現(xiàn)衰退。通常身體休息但是大腦沒有休息的睡眠階段屬于淺層睡眠，而身體和大腦都休息的睡眠階段屬于深層睡眠。淺層睡眠介于醒著與深層睡眠之間，做夢和記憶等都與淺層睡眠有著密切關(guān)系。研究者通過敲除實(shí)驗(yàn)鼠身上的基因并對其睡眠展開觀察，發(fā)現(xiàn)有兩個基因是控制淺層睡眠和做夢的。實(shí)驗(yàn)鼠在敲除這兩個基因后，不會產(chǎn)生淺層睡眠，只有醒著和深層睡眠兩種狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)鼠每天的淺層睡眠時間從約70分鐘減少到幾乎為零。沒有淺層睡眠的實(shí)驗(yàn)鼠不會做夢，記憶力也出現(xiàn)衰退，但是研究者認(rèn)為，這不足以影響實(shí)驗(yàn)鼠的存活。這是科學(xué)界首次發(fā)現(xiàn)決定有無淺層睡眠的基因，也是首次確認(rèn)動物可以沒有淺層睡眠，可以不做夢。這一研究成果將有助于研究睡眠障礙病因，并開發(fā)有關(guān)治療方法。（Cell Reports 2018，24：P2231-2247.E7）

毒蘑菇大本營深度揭秘

在誤食毒蘑菇而中毒死亡的事件中，90%是由劇毒鵝膏所致。那什么是鵝膏呢？宋代陳仁玉于《菌譜》中記載："鵝膏蕈，生高山，狀類鵝子，久乃傘開，味殊甘滑，不謝稠膏…"。這里的"鵝膏蕈"就是鵝膏。鵝膏科包含著名的可食用的鵝膏，如歐洲市場上深受歡迎的"凱撒鵝膏"以及在我國廣為人知的"雞蛋菌"、"黃羅傘"和"草雞樅"等。同時，該科還囊括有大量有毒的鵝膏，如致命鵝膏、灰花紋鵝膏和黃蓋鵝膏等，誤食會造成急性肝損害；假褐云斑鵝膏、赤腳鵝膏等，誤食會引起急性腎損傷；毒蠅鵝膏、土紅鵝膏、殘托鵝膏等，誤食會導(dǎo)致神經(jīng)精神狀疾病。因此，鵝膏科是毒蘑菇的大本營。鵝膏科真菌物種繁豐，全球約700余種，與十余個科的植物形成菌根共生關(guān)系，物種形態(tài)各異、結(jié)構(gòu)類型多樣、生態(tài)分布廣泛、趨同進(jìn)化和隱形種現(xiàn)象并存，是真菌分類研究中十分困難的類群。在200余年的分類研究歷史中，該科物種界定和屬種歸屬一直存在爭議。在過去20余年里，研究者利用全球五大洲的模式標(biāo)本、權(quán)威標(biāo)本和普通標(biāo)本共計(jì)200余種1200余份，借助多基因分子系統(tǒng)發(fā)育分析重建了鵝膏科的系統(tǒng)發(fā)育框架，研究了鵝膏科的系統(tǒng)親緣和我國該科的屬種多樣性，首次明確了鵝膏科的單系性及其應(yīng)包含的屬。結(jié)合形態(tài)解剖和生態(tài)特征分析，提出了該科的新的分類系統(tǒng)，該科囊括5個屬，其中鵝膏屬下劃分為3亞屬11組。在此基礎(chǔ)上提出了鵝膏科物種界定的"形態(tài)-分子-生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)"，強(qiáng)調(diào)了個體發(fā)育特征、菌幕殘余顯微結(jié)構(gòu)和多基因序列對物種劃分的重要性，澄清了我國該科物種界定中的諸多問題，精準(zhǔn)界定和描述了我國鵝膏科的162個物種，其中包括50個新種和112個已知種，顯著提高了對我國該科真菌的物種多樣性認(rèn)識，同時還對該科國外特別是歐美的90余種開展了深入的研究，明晰了歐美學(xué)者早期發(fā)表的某些物種的概念，領(lǐng)跑了世界鵝膏科真菌的精準(zhǔn)分類，為食用鵝膏和有毒鵝膏的鑒別提供了管用的標(biāo)準(zhǔn)。該研究的部分成果以電視、報(bào)紙、墻報(bào)、宣傳冊等形式，對學(xué)生、公職人員和普通大眾進(jìn)行了科普，"頭上戴帽+腰間系裙 +腳上還穿鞋的蘑菇不要吃"就是針對鵝膏科真菌而總結(jié)提煉的，對開展毒蘑菇鑒別與中毒防控起到了積極作用。（Fungal Diversity 2018,91（1）：5-230）

麗蛉化石揭示中生代傳粉昆蟲生態(tài)位分化

昆蟲傳粉促進(jìn)了植物的繁衍和分化，在現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要。自從達(dá)爾文在1877年《蘭花的傳粉》一書中首次注意到傳粉蛾類長口器與蘭花花管的長度匹配關(guān)系。許多生態(tài)學(xué)家都報(bào)道了現(xiàn)生昆蟲長口器與植物花管的協(xié)同演化關(guān)系。但由于化石材料的缺乏，致使人們對被子植物時代之前的傳粉昆蟲及其生態(tài)位知之甚少。麗蛉是僅記錄于中生代的一類脈翅目傳粉昆蟲，具有長口器。其口器與其取食植物的花管在長期的演化中形成了形態(tài)適應(yīng)，即昆蟲口器長度與其傳粉的植物花管長度類似，因此麗蛉口器長度為重建傳粉生態(tài)位提供了關(guān)鍵證據(jù)。近期，研究者報(bào)道了產(chǎn)自白堊紀(jì)中期的緬甸琥珀和中國早白堊世熱河生物群及侏羅紀(jì)的燕遼生物群的27個麗蛉標(biāo)本，并對麗蛉的傳粉行為、化學(xué)通訊行為及偽裝行為進(jìn)行了詳細(xì)研究。不同物種麗蛉的口器長度在0.6毫米到18毫米之間，其中緬甸琥珀中麗蛉口器長度在0.6至3.2毫米之間，而中生代沉積巖中麗蛉口器長度在5至18毫米之間。結(jié)果表明緬甸琥珀中不同種類的昆蟲口器長度具有較高分異度，口器長度高度多樣化反映了其取食植物和花管長度的多樣性，表明傳粉昆蟲的生態(tài)位分化在被子植物快速演化之前已經(jīng)出現(xiàn)。傳粉生態(tài)位分化提高了傳粉效率，進(jìn)一步促進(jìn)了白堊紀(jì)傳粉昆蟲和蟲媒植物的演化。（Nature Communications2018,9:3793）

蛉類幼蟲的偽裝行為演化史

在漫長的地質(zhì)歷史中，昆蟲演化出不同的偽裝術(shù)。覆物行為（主動利用環(huán)境中的各種材料遮蓋體軀）是昆蟲偽裝術(shù)中最奇特、最復(fù)雜的一類。該行為的化石證據(jù)極其稀少，導(dǎo)致人們對該行為的早期演化了解甚少。近期，研究者描述了緬甸琥珀中蛉類幼蟲11新屬11新種，這些新類群都屬于脈翅目蟻蛉亞目?；诂F(xiàn)生蛉類幼蟲和相關(guān)化石數(shù)據(jù)，研究者重建了蟻蛉總科的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，對關(guān)鍵的行為學(xué)特征和形態(tài)學(xué)特征的相關(guān)性進(jìn)行了深入分析。研究結(jié)果顯示，關(guān)鍵的行為學(xué)特征和蛉類幼蟲的形態(tài)學(xué)特征密切相關(guān)，即關(guān)鍵形態(tài)可以反映相應(yīng)的行為。研究結(jié)果進(jìn)一步表明蛉類幼蟲的偽裝行為、掘穴行為等很早就在干系類群中出現(xiàn)了。特別是偽裝行為可能獨(dú)立演化至少3次，分別出現(xiàn)于蟻蛉亞目基類群、細(xì)蛉亞科和蟻蛉總科。此外，本研究也發(fā)現(xiàn)掘穴行為是蟻獅后期繁盛的一個重要因素。盡管現(xiàn)在蟻獅主要生活在干旱地區(qū)，但其祖先卻生活于潮濕的雨林地區(qū)。（Nature Communications 2018,DOI:10.1038/s41467-018-05484-y）

蘑菇的黑科技：草船借箭

美味蘑菇讓人回味無窮，劇毒蘑菇則讓人心驚肉跳。為什么有的蘑菇味道鮮美？而有的蘑菇則致人死地？原因在于有毒的蘑菇體內(nèi)含有毒素物質(zhì)。確實(shí)，毒素是蘑菇自我生存所需，它可驅(qū)走對其有傷害的昆蟲或其他動物，讓其后代――孢子――有機(jī)會成熟并得以傳播和繁衍。因此，一些蘑菇進(jìn)化出了高效的"毒素生產(chǎn)線"，增強(qiáng)了其生存適應(yīng)能力。然而，生產(chǎn)毒素并非易事，有"能力"或有"運(yùn)氣"的蘑菇才能實(shí)現(xiàn)。世界上最毒的蘑菇隱藏于鵝膏屬（Amanita）、盔孢傘屬（Galerina）和環(huán)柄菇屬（Lepiota）等三個屬中。事實(shí)上，早在一百多年前人們就已發(fā)現(xiàn)，上述三個屬中的劇毒蘑菇之間的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，分別隸屬分類學(xué)中三個不同的科，但卻都能做同一件事，即合成同一類毒素：鵝膏毒肽。但是，對上述三大類劇毒蘑菇獨(dú)有的"鵝膏毒肽生產(chǎn)線"是如何進(jìn)化而來，眾說紛紜。近期研究者發(fā)現(xiàn)，合成令人毛骨悚然的"鵝膏毒肽"并非這些蘑菇"原創(chuàng)"，而是由一個不知名的祖先發(fā)明的，這些"走運(yùn)"的蘑菇利用"草船借箭"這一絕招，通過基因水平轉(zhuǎn)移的方法，"投機(jī)取巧"，將劇毒蘑菇合成毒素的藍(lán)圖——基因——"山寨"了一份，巧妙地"借"來了"箭"，把自己武裝了起來！其他生物也許要花費(fèi)幾萬年才能進(jìn)化來的技能，這些蘑菇則不費(fèi)吹灰之力就實(shí)現(xiàn)了"彎道超車"。研究還發(fā)現(xiàn)，"借箭"是從環(huán)柄菇到盔孢傘再到鵝膏分步驟實(shí)現(xiàn)的。鵝膏雖然最后才獲得這一毒素合成"秘方"，但卻將這"秘方"發(fā)揚(yáng)光大，踵事增華，進(jìn)化出了合成新毒素的能力，因此其毒性超過了盔孢傘和環(huán)柄菇，不愧為"毒王"，成為90%蘑菇中毒致死事件的罪魁禍?zhǔn)住＃↖MA FUNGUS2018，9(2):225-242）