會自動隔離的病蟻

2018年9月5日美國媒體報道，當(dāng)天一架從阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜起飛的航班因機上多名乘客生病，在美國紐約肯尼迪機場降落后被隔離，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客機上所有人員逐個進行檢查。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追蹤系統(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散，并且保護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)，可能是因為只有蟻王會繁衍后代，所以進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，鳥蛋就因為色彩和斑點樣式的多樣性而獲得諸多贊美，比如說美洲知更鳥的碧藍色鳥蛋以及鴯鹋的墨綠色鳥蛋等。一般來說，大多數(shù)專家都認為，各種鳥類的彩色鳥蛋是最近才進化出來的，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化起源，研究者又收集了各種蛋殼碎片，其中包含了白堊紀的恐龍、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模式，比如恐爪龍產(chǎn)下的是藍綠色的恐龍蛋，中國河源龍的蛋殼也是藍綠色的。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。研究者通過敲除實驗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。實驗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)，實驗鼠每天的淺層睡眠時間從約70分鐘減少到幾乎為零。沒有淺層睡眠的實驗鼠不會做夢，記憶力也出現(xiàn)衰退，但是研究者認為，這不足以影響實驗鼠的存活。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"，強調(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分類，為食用鵝膏和有毒鵝膏的鑒別提供了管用的標(biāo)準。該研究的部分成果以電視、報紙、墻報、宣傳冊等形式，對學(xué)生、公職人員和普通大眾進行了科普，"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，研究者報道了產(chǎn)自白堊紀中期的緬甸琥珀和中國早白堊世熱河生物群及侏羅紀的燕遼生物群的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行了詳細研究。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，進一步促進了白堊紀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。基于現(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立演化至少3次，分別出現(xiàn)于蟻蛉亞目基類群、細蛉亞科和蟻蛉總科。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，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――有機會成熟并得以傳播和繁衍。因此，一些蘑菇進化出了高效的"毒素生產(chǎn)線"，增強了其生存適應(yīng)能力。然而，生產(chǎn)毒素并非易事，有"能力"或有"運氣"的蘑菇才能實現(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，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有的"鵝膏毒肽生產(chǎn)線"是如何進化而來，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"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，"投機取巧"，將劇毒蘑菇合成毒素的藍圖——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幾萬年才能進化來的技能，這些蘑菇則不費吹灰之力就實現(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)揚光大，踵事增華，進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首。（IMA FUNGUS2018，9(2):225-242）