行为

吃恐龙羽毛的昆虫

昆虫是生态系统重要的组成部分，它们的食性多种多样。早先的研究发现，侏罗纪（2.01亿年前-1.45 亿年前） 和白垩纪（1.45 亿年前-6600 万年前）均发现过以血液为食的昆虫。虽然带羽毛的恐龙在此期间很常见，但以恐龙羽毛为食的昆虫之前从未有过报道。由于中生代化石记录（2.5 亿年前-6500 万年前）存在空白，研究者对昆虫取食羽毛行为的起源和演化一直不甚了解。近期，研究者分析了来自缅甸北部克钦地区的两块琥珀中与两根恐龙羽毛一同保存下来的十个昆虫若虫。这些无翅昆虫有着类似于现代虱的躯体模式，尤其是它们还有很强壮的咀嚼式口器。其中一根羽毛存在受损痕迹，显然被咀嚼过，且受损痕迹与寄生了虱的现代鸟类羽毛很像。这种新发现的昆虫物种名为恩氏中生食毛虫(Mesophthirus engeli)，与部分受损的恐龙羽毛同时保存在有着约1 亿年历史的琥珀中。这一新发现表明，吃羽毛的寄生虫在中白垩世期间或之前就已经出现了，与鸟类和带羽毛恐龙的多样性分化约处于同一时期。

（NatureCommunications2019，10：5424）

海洋最深鱼类嗅觉的适应性进化

动物嗅觉基因家族的进化与其生存环境下的生态需求密切相关。马里亚纳狮子鱼在深渊中属于捕食者，位于食物链顶端，但在物种丰度和数量贫乏的深渊环境中，只能专一地以少数几种甲壳类生物为食。因此其对嗅觉功能的依赖性可能会由于单一食性而减弱；另外，由于生活在黑暗无光的环境，其嗅觉也存在为补偿视觉退化而增强的可能。为了探讨上述科学问题，研究者查找并注释了9 种鱼类的嗅觉受体（OR）和痕量胺受体（TAAR）基因家族，通过重点对比马里亚纳狮子鱼与浅海近缘物种细纹狮子鱼之间的差异，发现马里亚纳狮子鱼的OR基因家族发生了大量的丢失，并伴随着很高比例的假基因化。而TAAR 基因家族基因的数目基本不变。同细纹狮子鱼相比，马里亚纳狮子鱼OR 基因家族的亚家族中，OR 基因数目明显减少；TAAR 基因家族的亚家族数目发生减少，但亚家族中的TAAR 数量增加。进一步的演化选择压力分析显示，OR 基因家族在马里亚纳狮子鱼中发生了松弛选择，其功能依赖性降低。而TAAR 基因家族则受到正向选择作用，这表明TAAR 基因在马里亚纳狮子鱼适应深渊环境中仍具重要作用，符合其能迅速感知动物腐败后释放的胺的现象。

（Genes2019,10：910）

伴侣进化之谜

在哺乳动物社会系统的进化过程中，夫妻生活代表了一个进化之谜，因为如果雄性不与一个固定的雌性结合，它们可以获得更高的繁殖率。乍一看，目前关于夫妻生活发展的两个假说--女性分配假说和父亲关怀假说--似乎是相互排斥的。近期，研究者分析了362 个灵长类物种的遗传数据并作了行为观察，以弄清这些不同形式的社会复杂性的进化、发生了多少变化，以及哪些因素导致了这些变化。结果表明，这两个假说可能是互补的。最初，人们认为栖息地的生态变化导致了雌性动物在空间上的分离，而独居的雄性动物之前有几只雌性动物生活在它们的领地上，后来只能接触到一只雌性动物。父爱的形成反过来又增加了后代的生存概率，从而加强了配对生活。通过改善生态环境，允许有血缘关系的雌性在附近生活，进一步过渡到群居生活是可能的。然后可以允许一个或多个雄性加入。然而，研究者表示，该研究结果并不能解释人类在更大的社会单位中所特有的这种结对关系，因为人类最近的祖先中没有一个是独居的。尽管如此，父方关怀的优势也可能导致在人类中配对方式的巩固。

（Science Advances2019，5：eaay1276）

破译老鼠"语言"

老鼠会发出各种各样的声音与同伴交流。科学家很长时间里都在尝试解释这些人耳无法察觉的超声波"吱吱"声，但却一直未果。部分原因在于，将一只老鼠发出的声音与另一只老鼠的行为联系起来存在技术挑战。近期，研究者使用一种名为DeepSqueak 的机器学习软件，在一个专门的录音室里，将超过11.1 万只老鼠的叫声，与超过3.2 万只雄性和雌性小鼠的各种行为进行了比较。雄鼠倾向于发出不同的声音，这取决于它们是在战斗、逃跑、追逐还是从事其他活动。在许多情况下，一只雄鼠的吱吱声是冲着另一只老鼠发出的。例如，在追逐过程中，追逐者发出的一声支配性的吱吱声会使被追逐的老鼠减慢速度，但不会使房间里的其他老鼠放慢 脚 步。

（Nature Neuroscience 2020，23：411-422）

限制卡路里摄入可以延长寿命

衰老是许多人类疾病的最高危险因素，包括癌症、痴呆、糖尿病和代谢综合征。在动物模型中，热量限制已被证明是对抗这些与年龄有关疾病的最有效干预措施之一。尽管研究者知道，随着生物体的衰老，单个细胞会发生许多变化，但他们不知道热量限制会如何影响这些变化。近期，研究者比较了摄入热量少30%的老鼠和正常饮食的老鼠之间的区别。这些参与饮食控制的动物月龄在18 个月到27 个月之间。（对人类来说，这大致相当于从50 岁到70 岁的人遵循卡路里限制饮食。）在饮食开始和结束时，研究者从56 只老鼠的40 种细胞类型中分离和分析了总共168703 个细胞。这些细胞来自脂肪组织、肝脏、肾脏、主动脉、皮肤、骨髓、大脑和肌肉。在每个分离的细胞中，研究者使用单细胞基因测序技术测量基因的活动水平。他们还研究了任何给定组织中细胞类型的整体组成。然后，他们比较了每种饮食中的老龄鼠和幼鼠的差异。结果显示，正常饮食的老鼠变老时发生的许多变化，没有出现在限制饮食的老鼠身上。即使到了老年，吃得少的动物的许多组织和细胞也与年轻老鼠的组织和细胞非常相似。总的来说，在正常饮食的老鼠组织中，57%的细胞组成的年龄相关变化在热量限制饮食的老鼠中没有出现。受饮食影响最大的一些细胞和基因，与免疫、炎症和脂质代谢有关。几乎每个被研究的组织的免疫细胞数量都随着对照组老鼠的衰老而显著增加，但是在限制热量摄入的老鼠中却没有受到年龄的影响。在褐色脂肪组织中，热量限制饮食使许多抗炎基因的表达水平恢复到年轻动物的水平。这项研究的主要发现是，在衰老过程中炎症反应的增加可以被热量限制系统地抑制。随着年龄的增长，细胞状态显然取决于你与环境的互动，包括你吃了什么，吃了多少。

（Cell 2020，180：P984-1001.E22）

人类活动扰动长江流域火历史

火作为一种重要的生态因子，可以通过扰动陆地生态系统和改变大气组成对生物圈、大气圈产生重要影响。前人研究揭示，火与气候、植被状况密切相关，但火对气候、植被的响应在不同时空尺度可能存在差异。随着人类学会用火，火成为人类改造自然和影响全球碳循环的重要方式。黑碳是古火重建的重要载体，是生物质或化石燃料不完全燃烧所形成的具有高热稳定性的含碳物质，包括焦炭、木炭、烟灰、高度聚集的多环芳烃类物质等。长江作为亚洲第一长河，自西向东横贯中国中部，流域面积达180 万平方公里，是中华民族文明的摇篮，孕育了璀璨的人类文化。而长江所注入的东海接收了巨量长江源沉积物，包括植被燃烧产生的黑碳。因此，东海陆架储存的黑碳很可能蕴含了丰富的长江流域区域火历史。近期，研究者通过对比位于长江水下三角洲的岩芯和东海内陆架的岩芯的黑碳稳定碳同位素组成，确定了7 千年以来东海内陆架岩芯的黑碳沉积主要源于长江输入，并基于黑碳含量重建了7 千年以来长江流域高分辨率火历史。研究结果显示，7 千年-3千年前之间，火与温度、降水在千年和百年尺度均呈密切正相关，表现为暖湿期火活动更多，冷干期火明显减少，表明气候对区域火的主控地位。但是，在3 千年以来，火与气候的关系在多种时间尺度均发生重要转变，暗示3 千年以来人类活动对长江流域火活动的影响超过自然因素。在千年时间尺度，温度和降水在3 千年-1千年前基本稳定，仅过去1 千年来稍有增强，而长江流域火活动在3 千年以来长期逐渐减弱，重金属元素Pb、Cu 含量则相应显著升高，暗示3 千年来人类活动（如种植农业、金属冶炼）的持续增强，使流域森林覆盖率（燃料量）降低而限制了火的发生，从而改变了之前火-自然之间的固有关系。在百年时间尺度上(3 千年以来)，所识别出的六次火活跃期均发生在相对寒冷干旱的时期，并明显与中国历史上从北方黄河流域向长江流域的数次人口南迁时期相对应，指示人类因素对火的干扰增强。考古和气候研究表明，长期干旱、寒冷的气候更易导致饥荒、战争和人口迁移。北方人口的南迁及其带来的更新的农耕技术进一步促进了长江流域人类活动的增强和短期火的频繁发生。

（Quaternary ScienceReviews 2020，230：106165）