土壤決定狒狒腸道結(jié)構(gòu)

英文中有一句諺語說：'人如其食'（You are what you eat），就是說飲食習(xí)慣可以忠實(shí)地反映一個(gè)人性格和生活環(huán)境。腸道微生物群是生活在腸道中的龐大微生物生態(tài)系統(tǒng)，其作用是消化食物、對抗感染和分解毒素。過去的研究表明，狒狒的腸道微生物群在不同種群中各異。其原因何在：是它們與其他'親屬'共有的基因、種群之間的距離，還是環(huán)境造成了這些內(nèi)部變化？為了找到答案，研究者在肯尼亞靈長類雜交區(qū)收集了14個(gè)不同種類的狒狒糞便。除了分析狒狒DNA，研究人員還觀察了收集糞便的13種不同環(huán)境特征，包括植被、海拔、氣候和土壤。結(jié)果顯示，最終的贏家是土壤。從微生物群組成的差異來衡量，土壤的影響比所有其他環(huán)境因素都要強(qiáng)烈。其預(yù)測差異的能力是種群間物理距離的3倍，同時(shí)是遺傳因素的15倍。研究者還發(fā)現(xiàn)，對于生活在鹽堿地（微生物較少）的狒狒來說，其腸道微生物的種類也較少。該研究首次表明，環(huán)境對狒狒腸道微生物群的影響可能比基因更大。科學(xué)家認(rèn)為，土壤的巨大影響可以用動(dòng)物在泥土周圍停留的時(shí)間來解釋。狒狒吃各種各樣的樹葉、水果、種子、昆蟲、樹根和小型脊椎動(dòng)物，而這些食物通常帶著一層泥土直接離開地面，從而為土壤微生物進(jìn)入狒狒腸道提供了完美的入口。（Proc.R.Soc.B 286:20190431.）

深海魚眼神棒

深海是一個(gè)要承受巨大水壓和暗無天日的環(huán)境，在那里生活沒有幾項(xiàng)絕技是不行的。近期，研究者收集了生活在海平面以下200多米的26種魚類的DNA。通過分析這些DNA，發(fā)現(xiàn)有6個(gè)物種攜帶了視桿細(xì)胞的額外基因。視桿細(xì)胞是一種光敏蛋白，能使視網(wǎng)膜的視桿細(xì)胞探測到光線。脊椎動(dòng)物利用桿狀視蛋白在昏暗的環(huán)境中探測光線，但大多數(shù)物種，包括人類只有一個(gè)桿狀視蛋白基因。不過，生活在2000米深處的成年銀刺鰭卻有38個(gè)這樣的基因。研究者將這些基因翻譯成培養(yǎng)皿中的蛋白質(zhì)，并將不同波長的光照射到這些基因上，以觀察其反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，這些視蛋白能探測到多種顏色，對綠色和藍(lán)色的光線尤其敏感。它們的眼睛更加敏感，在較低的光線下能比人類看得更清楚，能比人類探測到更多的藍(lán)色和綠色陰影。同時(shí)，擁有高度敏感的眼睛可能有助于探測很多深海生物發(fā)出的熒光。這些生物熒光大多為藍(lán)色和綠色。能分辨顏色可以幫助魚類區(qū)分光線是來自捕食者還是獵物的。（Science 2019，364：588-592）

寄生鳥下蛋的伎倆

北美牛頭鳥是典型的無賴父母。它們和其他90多種鳥類一樣，會把自己的蛋丟在其他鳥類的巢里，把照顧幼鳥的重任留給其他鳥類。這就引發(fā)了一場軍備競賽——被蒙騙的養(yǎng)父母不斷進(jìn)化出反擊的方式，而耍賴的牛頭鳥則不斷進(jìn)化出對策。但這個(gè)過程是怎樣進(jìn)行的呢？牛頭鳥最常見的受害者之一是灰眼知更鳥，它們的蛋是藍(lán)綠色和斑點(diǎn)狀的，而牛頭鳥的蛋則是純白色和棕色的，并且也帶有斑點(diǎn)。研究者曾假設(shè)知更鳥會排斥形狀和顏色與自己的蛋不一樣的牛頭鳥蛋。實(shí)際情況究竟怎樣呢？為了更好了解知更鳥會如何對付這些鳥蛋，研究者將70個(gè)3D打印的雞蛋涂上了各種顏色，并在其中一半的鳥蛋上畫了斑點(diǎn)。然后將這些蛋分發(fā)給85個(gè)知更鳥的巢穴，并在幾天后檢查了還有多少蛋留在巢里。結(jié)果顯示，斑點(diǎn)往往是知更鳥判斷一枚蛋是否異類的依據(jù)，即便其顏色是'不正確'的。在90%的時(shí)間里，知更鳥會清理掉沒有斑點(diǎn)的棕色蛋——其具有'錯(cuò)誤'的顏色和模式。但是如果蛋上有斑點(diǎn)，這些鳥便表現(xiàn)得不那么自信了。它們只在60%的時(shí)間里去除帶有斑點(diǎn)的棕色蛋。一般來說，知更鳥更能接受藍(lán)色的蛋，即使是那些比自己的蛋還要藍(lán)的蛋。而且當(dāng)這些藍(lán)色的蛋上還有斑點(diǎn)的時(shí)候，父母在90%以上的時(shí)間都會把它們保留下來。因此斑點(diǎn)是寄生牛頭鳥確保其鳥蛋安全的一個(gè)簡單方法。但有時(shí)候，這種藐視常規(guī)的鳥兒要做的不僅僅是確保蛋上有斑點(diǎn)。在贊比亞，研究者記錄了122只焦鷹從自己的巢穴中剔除外來鳥蛋的情況。并分析了每個(gè)巢中每個(gè)蛋的顏色、大小和標(biāo)記，結(jié)果顯示，當(dāng)外來的蛋和自己的蛋非常相似時(shí)，焦鷹會利用斑點(diǎn)的形狀和位置做出正確的判斷。一個(gè)點(diǎn)的確切位置是很難模仿的，這使得焦鷹在無法確定一枚蛋是否屬于自己時(shí)可以使用這些信息。這些研究解決了一個(gè)長期存在的問題，即被寄生的鳥類如何識別自己的蛋和冒名頂替的蛋之間的區(qū)別。此外，這些新研究表明，有時(shí)養(yǎng)父母對于自己巢中的蛋是非常警覺和挑剔的。當(dāng)寄生鳥進(jìn)化出斑點(diǎn)作為鳥蛋偽裝的一部分后，養(yǎng)父母便進(jìn)化出了更多的腦力，這樣它們就能記住斑點(diǎn)的更多細(xì)節(jié)，從而變得更有辨別能力。鳥類大腦里發(fā)生的事情比我們想象的還要復(fù)雜和有趣。（Phil.Trans.R.Soc.B 374:20180195；20180197.）

貓能聽懂自己的名字

貓是人類最親密的動(dòng)物伙伴之一。在與人們的朝夕相處中，貓是否能聽懂人的某些指令是一件非常有意思的事。曾有研究顯示，狗能對人類口頭指令做出反應(yīng)，但貓對于口頭指令的理解能力一直有待了解。近期，作者對78只來自日本家庭和一家'貓咪咖啡館'的貓進(jìn)行了研究。測試中，一名研究者或貓主人會說出四個(gè)不同的單詞以及貓自己的名字。對名字識別的定義是貓能對自己的名字做出反應(yīng)——表現(xiàn)為動(dòng)動(dòng)耳朵、頭部或尾巴或發(fā)出聲音，以及能對第一個(gè)聽到的單詞做出反應(yīng)，但對自己名字出現(xiàn)前的其他單詞反應(yīng)程度遞減（這種現(xiàn)象被稱為習(xí)慣性）。這些貓能在與自己名字長度一樣且重音相同的單詞中區(qū)分出自己的名字。研究者發(fā)現(xiàn)，即使是來自陌生人的聲音，這些貓也能從其它單詞中分辨出自己的名字?？Х瑞^的貓和家養(yǎng)貓從普通名詞中識別自己名字的能力較為相似，但咖啡館的貓不太能從一起生活的其他貓的名字中分辨出自己的名字。研究者認(rèn)為，這種行為的出現(xiàn)可能是因?yàn)榭Х瑞^的貓會反復(fù)聽見自己的名字與共居同伴的名字一起出現(xiàn)，這會讓它們將所有名字與獎(jiǎng)賞或懲罰聯(lián)系起來，而不僅僅是自己的名字。（Scientific Reports 2019，9:5394）

越前水母四處入侵的秘密武器

水母屬于刺胞動(dòng)物門（Cnidaria），這個(gè)門內(nèi)還包括珊瑚、水螅、?？取４贪麆?dòng)物是最早分支的后生動(dòng)物譜系之一。該群體在大約5億年前經(jīng)歷了顯著的多樣性變化，刺胞動(dòng)物作為兩側(cè)對稱類動(dòng)物（包括99%的現(xiàn)存動(dòng)物以及人類）的姊妹，因此，水母的結(jié)構(gòu)看似簡單，但它卻可以幫助我們了解復(fù)雜的動(dòng)物生命是如何在數(shù)億年內(nèi)完成進(jìn)化的。雖然兩側(cè)對稱類動(dòng)物在陸地和海洋上成功存活了下來，但刺胞動(dòng)物仍舊在水中生存。在刺胞動(dòng)物門類中，水母可以說是最活躍的：它們使用最少的能量進(jìn)行游動(dòng)和捕食，這使得它們儼然成為了地球上最有效的'噴射推進(jìn)器'。相對于其他刺胞類動(dòng)物，水母獨(dú)特的生活方式反映了數(shù)百萬年來它們對不同基因和突變的選擇結(jié)果。例如，水母存在很好的肌肉和神經(jīng)元信號傳導(dǎo)相關(guān)的基因。在垂直或水平方向游動(dòng)時(shí)，水母已經(jīng)進(jìn)化出快速控制滲透壓的能力，來應(yīng)對不同的水體濃度。了解以及定義水母的最好方法是將水母基因組與其他包含足夠多基因和蛋白質(zhì)的刺胞動(dòng)物的基因組進(jìn)行比較。由于水母和其他刺胞動(dòng)物（如：水螅和珊瑚）在進(jìn)化關(guān)系上非常遙遠(yuǎn)，所以在表型上對它們進(jìn)行比較十分容易，但卻很難精確地確定水母的基因變異。

越前水母，又名野村水母，是一種在長江三角洲到日本海泛濫的巨型水母，體型非常龐大，可以達(dá)200公斤，可食用，寬度跟一個(gè)成年人差不多，是現(xiàn)存世界上傘徑最大的水母。'越前'之名來自日本福井縣的古令制國國名'越前國'。研究者對捕獲的一只越前水母進(jìn)行基因組和轉(zhuǎn)錄組測序，然后將結(jié)果與其他的刺胞動(dòng)物和兩側(cè)對稱類動(dòng)物的基因組進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，水母的基因組似乎已經(jīng)適應(yīng)了'細(xì)胞的化學(xué)穩(wěn)態(tài)'和'鈉離子轉(zhuǎn)運(yùn)'功能，這是其他刺胞動(dòng)物所沒有的。這種行為可以保障它們能夠在水中垂直和水平地遠(yuǎn)距離游動(dòng)來捕獲獵物。水母其實(shí)并不聰明，而且它們沒有大腦、眼睛或者其他的感受器官，它們只有存在于觸角的很小的感官結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)被稱為'觸手囊'。水母利用它們的觸手囊和神經(jīng)系統(tǒng)（神經(jīng)網(wǎng)）來鑒別光源和氣味。和兩側(cè)對稱類動(dòng)物，如：人類，果蠅和斑馬魚相比，我們發(fā)現(xiàn)在水母中，與感覺受體相關(guān)的基因家族的數(shù)量大大地減少了，這種現(xiàn)象同樣存在于其他刺胞類動(dòng)物中。水母利用它們的觸須來捕獵。他們也擁有十分強(qiáng)大的防御機(jī)制。為了散布它們那臭名昭著的臭味，水母進(jìn)化出了特異化的結(jié)構(gòu)：刺絲囊。他們的觸須上有數(shù)以千計(jì)的刺胞動(dòng)物都有的成千上萬個(gè)的刺絲囊，這些刺絲囊在受到刺激時(shí)會產(chǎn)生數(shù)千微小劑量的毒液。典型的水母毒液包括磷脂酶A2和金屬蛋白酶，并且我們發(fā)現(xiàn)這些與毒液相關(guān)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域和基因?qū)δ切┗钴S的捕食者十分有利。綜上所述，目前至少已經(jīng)在一個(gè)水母體內(nèi)觀察到了它的身體結(jié)構(gòu)（頭&觸須）、化學(xué)滲透適應(yīng)能力（溶液滲透壓）和身體協(xié)調(diào)能力（噴射推進(jìn)身體前行）保留有進(jìn)化中遺留下的種種特征。（BMC Biology201917:28）