海葵基因组复杂程度堪比脊椎动物

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科学家发现5亿年前叶足动物化石
5 K5 b; F1 W" h0 @  O  k揭示了节肢动物门的起源与早期演化难题 - j+ s; x0 h" a7 C5 p5 D

( ^+ \3 L$ j0 o" m/ I, S, j# E如今种类占据绝对优势的节肢动物是如何由软体的蠕虫演化而来呢？中国科学家的最新研究表明，他们发现的一种5亿多年前的叶足动物——“仙掌滇虫”可在海底行走，属于首次发现的具有“节肢”的虫子，从而有望揭开节肢动物的起源之谜。
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这一成果公布在2月24日出版的英国《自然》杂志上。以封面论文形式发表的《中国发现具有“节肢”的早寒武世叶足动物》，是由西北大学早期生命研究所青年教师刘建妮博士等人在早期动物起源演化研究上的又一突破性成果。) z  |; \. G4 c& \( {+ ?

9 i8 c3 f5 `) M' l! d/ E著名古生物学家、西北大学教授舒德干说，具有“节肢”的虫子——“仙掌滇虫”尚未演化出头部，躯干也是柔软的，分节不明显，但其众多的“脚”已出现分节。它展示了软体虫子向硬体动物过渡的明显过程，可谓找到了节肢动物的直系始祖，从而首次揭示了“原口动物亚界”中最令学术界困惑的起源谜团，即节肢动物门的起源与早期演化难题。$ Y6 w* u: t3 S" F  o: Y) S' n
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节肢动物门是现生动物中分异最大、属种数量最多的一个动物门：她所拥有的物种数比地球上其余30多个动物门的物种总和的4倍还要多。于是，这个在地球生态系统中扮演着极其重要角色的门类的起源，一直是众多进化生物学家最为关注的科学命题。
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! d; j0 T5 e4 u. ]/ g6 ]节肢动物门主要包括昆虫类、蛛形类、甲壳类和已经绝灭了的三叶虫类。尽管其形态极其多样，但身体主要由头部、分节的躯干和分节的附肢三个基本单元构成。现在，生物学家和古生物学家已经取得共识，节肢动物门最初应该是由某一类无头、躯干不明显分节、附肢也不分节的称作“叶足动物”的古老蠕虫进化而来的。然而，学者们仍不清楚的是，到底是哪一类叶足动物首先迈出了通向节肢动物演化坦途的第一步？这“第一步”到底是先形成了头部，还是先着手躯干分节，或者先从附肢分节起步？人们都在期待远古化石能给出明确答案。# [$ J3 T( _; u% ^* `2 v
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6年前，刘建妮、舒德干等人发现了一种最先出现成对眼睛、因而开始头化，但其躯干和叶状附肢皆未分节的“神奇罗哩山虫”。尽管这一重要发现可能代表了节肢动物与叶足动物之间的某种中间类型，但它只不过是一个旁支，走进了演化的死胡同。于是，现代生物学家依据生命演化中常见的“先主体，后附件”的现象推测，叶足动物门向节肢动物门进化的顺序很可能是“先躯干节化，后附肢节化”。
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如今，本文报道的从云南澄江化石库中发现的叫做“仙掌滇虫”（因其外形酷似云南具刺的仙人掌而得名）的叶足动物化石颠覆了这一猜测，因为该奇特叶足动物虽然没有明确的头，其躯干也没有明显分节，然而其附肢的骨化分节却与节肢动物几无差异。无疑，这种能在远古海底行走的动物“仙人掌”，应该代表着由古老叶足动物向节肢动物过渡的一种关键的珍稀缺失环节。直白地说，它就是一种学界期待已久的曾经淹没在远古历史尘埃中节肢动物始祖。. w0 G8 _/ x8 y2 A! s3 L
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西北大学早期生命研究所所长舒德干教授告诉记者，这一发现提供了节肢动物始祖最初创新“节肢”的真实证据。节肢动物自从拥有了分节附肢，便恰如虎添翼，它们有的跑得更快了，有的跳得更高了，行动更灵巧了，有的甚至还学会将分节附肢改造成极为有效的捕食工具或性选择的得力帮手。从此，这类个头本不十分起眼的族群便在形形色色的生存斗争中获得了极大的优势，一直受到自然选择的偏爱，海陆空三军全面蓬勃发展，终于成为地球上无处不在的真正王者。（来源：新华网 许祖华 冯国）& B% A1 E5 J- I2 |+ \

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科技日报 发布时间：2011-3-24
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+ }) N0 K3 G) W% F5 J& D8 P英科学家发现古老海洋生物晶须能修复人类受损肌肉
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. L1 r- b: a0 Q& e+ X* D) Z( q据英国《每日邮报》近日报道，英国曼彻斯特大学的科学家发现，一种5亿年高龄的海洋生物拥有的纳米晶须能修复人类受损的肌肉组织。科学家表示，这一消息或许是身体遭受重创或终身残疾患者的福音。
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生物材料专家斯蒂芬·爱松、朱莉·高夫以及詹姆士·杜根采用化学方法提取出了被囊动物海鞘的纳米晶须，这种纳米晶须仅数十纳米宽，远比人类头发丝细。他们发现，这些纳米晶须由化合物纤维素组成，当它们相互对齐并排成直线时，能快速修复受损的肌肉细胞。& c: e: D$ M4 Z* W8 t

; L9 U( e% w7 S2 L/ ^0 K( d6 @, ?科学家表示，这种纳米晶须纤维素不仅能修复已有的肌肉，甚至能让肌肉从无到有地生长出来，可替代人类受损或患病肌肉组织的人造组织，让全球各地数百万人因此受益。爱松说：“虽然这是一个相当精细的化学过程，但其潜在应用值得探索。”
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4 t" z( |8 h! o4 @# ]纤维素是一种多糖（糖结合在一起形成的长链），通常存在于植物中，是纸和某些纺织品（如棉）的主要成分。爱松指出，鉴于其独特的属性且是一种可再生资源，世界各地对纤维素青睐有加，科学家将其用于许多不同的医疗实践，包括伤口敷料等，但这是科学家首次将其应用于骨骼肌肉组织工程；另外，对于其他排列整齐的结构，如韧带和神经等，该纤维素也极具潜力。
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/ r: U2 r6 `- v: r' p- V各种各样的被囊动物遍布于世界各地的海床上，其历史可以追溯到5.4亿年前的寒武纪。目前，这种低等生物已成为很多医疗项目的研究对象，科学家认为，它们也包含能对抗病毒和各种癌症的化合物。2 n0 n: a$ M0 M& r; V6 _
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作者：Richard Lenski 来源：《科学》
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突变频率慢细菌长期适应性更强 , V% j5 N& C% j9 Q5 I6 S+ d" ^

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“龟兔赛跑”的故事，我们小时候就听了无数遍。这个故事告诫我们要学习乌龟谦虚、坚持不懈的精神。之后已不断有人在这个故事的基础上演绎出其他的版本。例如兔子在吸取经验教训的基础上在第二次的挑战中全力以赴、毫不停歇，从而远远地甩掉了乌龟，取得了胜利；乌龟开动脑筋，改变比赛路线，把赛道改为水、陆兼有，兔子不会游泳因而输了；还有其他更新的版本，强调龟兔合作，结合各自的优势，从而表现出无与伦比的竞争力。
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近日来自美国密歇根大学微生物和分子遗传学系教授Richard Lenski及同事在进化学研究中再次演绎了“龟兔赛跑”的故事，他们证实带有长期进化利益性突变的“乌龟细菌”最终战胜了短期优势的“兔子细菌”。这一研究故事公布在3月18日的《科学》（Science）杂志上。
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6 h; a( L- D" n0 IRichard Lenski是美国国家科学基金资助的密歇根大学科学技术中心BEACON项目的共同主持人，被公认为美国进化科学研究领域的领导性人物。他曾带领研究团队在25年的时间里对超过52,000代的生长细菌进行了长期的进化研究，并分别在进化时间长度为500代、1000代和1500代的细菌中找到了5种优势突变：rbs, topA, spoT和glmUS基因突变存在于1000-1500代之间的进化群体，而pykF基因突变则出现在1500代之后。研究人员证实topA突变可使得细菌中的DNA拓扑异构酶发生一个氨基酸置换，改变染色体的超螺旋结构，影响大量基因的转录，从而促进细菌的生存和繁殖。
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在这篇文章中，研究人员选择了在500代内快速出现topA突变的菌株称为“兔子细菌”，而将其他的突变频率发生较慢的细菌，称为“乌龟细菌”。他们将“兔子细菌“和”乌龟细菌“等量混合，进行了直接竞争试验分析。研究人员本以为在传代至500代后这些“兔子细菌”应比“乌龟细菌”显示更强的适应优势，然而试验结果完全出乎他们的意料。研究人员发现在细菌生长分裂至500代时，“兔子细菌”确实在数量上占据绝对优势，然而在继续培养883代后，也就是在1383代时，情况发生了逆转，“乌龟菌株”不仅反超，而且“一统天下”。在进一步的研究分析中，研究人员证实在1383代时，“乌龟细菌”相对于“兔子细菌”出现了另一种有利的spoT基因突变，spoT基因突变使得“乌龟菌株”后来居上，最终取得了胜利。
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“这真像是一场棋局。在下棋过程中，有时做出一些必要的牺牲才能赢得最后的胜利。从本质上讲，乌龟细菌通过生成了更多有益的突变从而克服了短期进化过程中的不利。而兔子细菌虽然生成了可获得短期适应利益的突变，然而却阻塞了获得进一步改良的道路，”Lenski说。+ l; U+ c7 s& g+ B5 L
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尽管达尔文自然选择理论已通过大量研究获得了证实，然而这项研究是第一次在如此长的进化时间内对进化进行详细地研究论证。这一研究获得了美国国家科学基金会、美国国防部高级研究项目局以及密歇根大学AgBioResearch的资助。（来源：生物通 何嫱）  / i4 y9 z" _8 ?( Q

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最新研究称：小小虱子导致恐龙脾气暴躁 7 P! h$ A3 {9 s- l9 z& D* N
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4400万年前的虱子（左）与今天的虱子相差不是特别大
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' s  E8 C! H8 R3 H! N! e& q! |据英国《每日邮报》4月6日报道，日前英美科学家经过研究指出，恐龙的脾气为什么这么暴躁——只因它常年被虱子“折磨”和“骚扰”。
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) i9 @8 H9 |1 [; L, A, Q通过研究69种虱子的DNA，研究人员绘制出了这种生物的系谱图，并发现在6500万年前，也就是地球还由恐龙统治时，虱子就开始进化了。
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美国伊利诺伊大学的凯文·约翰逊博士说：“分析显示，在恐龙大量灭绝之前，鸟类和哺乳动物身上的虱子就开始了其进化过程。我们发现当时很多鸟类身上都有虱子，一些哺乳动物身上也有，由此，我们推断虱子当时有很多寄主，其中很有可能包括恐龙。”, b8 f, _) g! _6 Y! W6 ~

. T. L$ y1 G2 k! A- q! Y' H伦敦自然历史博物馆的文森特·史密斯博士也参与了这项研究，他说：“虱子就是活化石。这些寄生虫携带着我们祖先的基因。我们把虱子当作标记基因，通过呈现它们的进化史，进而去研究其寄主的进化史。在过去的1000年中，DNA随着时间流逝也逐渐发生改变，这些改变也可以用来绘制相关的动物进化的编年表。”
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2 h& G6 z1 g! s, b研究同时指出，鸟类和哺乳动物早在恐龙灭绝之前就开始进化了。约翰逊博士说：“可以说从那时候起，鸭子、猫头鹰和鹦鹉就已经有显著的不同了。”; F8 n" \: N# b( v$ Y6 [5 k
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之前科学家认为，在恐龙时代，鸟类和哺乳类动物的种类相对较少。只是在恐龙灭绝之后，鸟类和哺乳类动物的多样化进程才开始加快并填补上恐龙留下的生态位。( U& m3 S* e8 p: |" I