研究显示蜜蜂能够从温度获取信息
作者: 来源:《实验生物学杂志》 发布时间: 2009-11-19 9:58:34
当同伴采蜜归来后,蜜蜂似乎对此有所察觉,这大概是因为这个幸运的采集者在回家时加热了自己的体温。
据美国《科学》杂志在线新闻报道,为了搞清蜜蜂( Apis mellifera ,如上图)是否真的能够从温度中获取信息,研究人员训练这些昆虫将吮吸糖水与用它们的触角触碰一个微型的加热碟或冷却碟联系起来。结果显示,高温的效果更为明显。当研究人员稍后用一个热碟子触碰蜜蜂后,这些昆虫伸长它们的喙(好像在寻找糖水)的几率比用冷碟子提高了两倍。研究人员在 11 月 13 日的《实验生物学杂志》网络版上报告了这一发现。研究人员推断,热的提示使蜜蜂试图找到它们的同伴在哪里。(来源:科学时报 群芳)
研究显示害虫也爱 “ 绿色食品 ”
作者: Simon Leather 来源:《皇家学会学报 B 》 发布时间: 2009-11-18 11:01:20
与某些有机农业的支持者所持的观点恰好相反,同化肥相比,天然肥料在保护农作物免遭害虫侵袭方面并不一定做得更好,有时甚至要更糟。这正是英国研究人员在一项为时两年的实验中获得的发现。这一研究成果表明,农民需要根据不同的植物类型有选择地使用各种肥料。
由于使用了天然成分,有机农业在最近几十年中变得越来越流行。例如,这种耕作方式的支持者认为,与石化产品相比,牛粪对环境的危害远比前者要小得多。一些提倡者也曾宣称,与人造肥料相比,有机肥料能够帮助农作物更好地抵御病虫害。这是因为植物从有机肥料中吸收氮和其他营养物质的速度更为缓慢,因此以这些营养物质为食的害虫幼虫则不得不需要面对一段艰苦的时光。
之前对此问题进行的研究被证明是缺乏说服力的,因此英国伦敦皇家学院的研究人员与英国其他两家研究机构的科学家联手,就 3 种害虫 —— 两类蚜虫及一种蛾子 —— 如何对在卷心菜上施用的有机肥料和人造肥料作出反应进行了研究。研究小组将鸡粪以及来自豆科植物和苜蓿的其他绿色肥料,还有商业生产的硝酸铵,分别以同样的浓度施加在卷心菜上。这项实验在多个田间试验点持续了两个生长季节。
研究人员最终取得了令人惊讶的结果。与被施用了有机肥料的卷心菜相比,一种蛾子( Plutella xylostella )更喜欢施加了人造肥料的植物,它们在后者上产的卵通常是前者的 4 倍。一种蚜虫( Myzus persicae )同样也喜欢商业肥料 —— 与添加了有机肥料的植物相比,它们在使用了硝酸铵的卷心菜上产的卵是前者的两倍。然而还有一种蚜虫( Brevicoryne brassicae )却喜欢用鸡粪浇注的卷心菜,它们在这些蔬菜与用化肥培植的蔬菜上的产卵比为 3 ∶ 1 。研究人员在最新出版的英国《皇家学会学报 B 》上报告了这一研究成果。
参与此项研究的昆虫学家 Simon Leather 指出,这项研究为我们带来的教训便是,肥料与植物之间复杂的化学反应是很难被预测的,某些肥料可能会击退一些害虫,但同时却会吸引另一些害虫。他说: “ 一个尺码不可能适合所有的身材。 ”
英国纽卡斯尔大学的生物学家 Gordon Port 对此表示赞同,他称这项研究是一项 “ 坚实的 ” 工作。 Port 认为,接下来需要搞清的便是害虫在自然界的敌人 —— 例如蚜虫的天敌瓢虫,以及蛾子的天敌黄蜂和蜘蛛 —— 如何对这两种不同的肥料产生反应。(来源:科学时报 群芳)
这种有翅膀的蚜虫( Myzus persicae )对添加了有机肥料的卷心菜不感兴趣。(图片提供 : 美国农业部)
“ 超级胶水 ” 帮助害虫产卵
作者: 来源:《皇家学会学报 B 》 发布时间: 2009-11-25 15:59:38
植物拥有它们自己的 “ 车蜡 ”—— 多脂的、像发丝一样的晶体覆盖在它们的茎上,形成了一道天然的防水层。这种光滑的表面同时还能防止害虫在上面产卵。然而幸运的是,天门冬叶甲虫( Crioceris asparagi )却找到了一个解决的办法:一种富含蛋白质的胶水(如上图)。
据美国《科学》杂志在线新闻报道,这种蛋白样的黏性物质能够渗入到蜡样晶体与芦笋( Asparagus officinalis )之间 —— 这里是害虫最喜欢的产卵地点,并最终形成一种非常结实的连接(能够承受虫卵 8000 倍的重量),这种连接同时还能够帮助虫卵经受狂风与大雨的洗礼。研究人员在 11 月 18 日的英国《皇家学会学报 B 》网络版上报告了这一发现。(来源:科学时报 群芳)
研究发现:蝴蝶用 “ 超级泵 ” 汲水
作者:群芳 来源: 科学时报 发布时间: 2009-11-24 22:33:42
看起来像一根麦秆,用起来像一张纸巾。这就是研究人员对蝴蝶喙(如上图) —— 一种昆虫用来饮水的可以卷起的附器 —— 的描述。
据美国《科学》杂志在线新闻报道,蝴蝶能够以多种液体为食,所以它们需要一种万能的手段以便将这些液体吸入口中。而喙无疑是最佳的选择,这是因为这种器官的毛细作用能够在不产生额外的压力的前提下吸食液体,包括水、露水,以及腐烂果实的汁液。但是如果蝴蝶试图用它来汲取比其他食物沉得多的果汁,那么额外的压力则会让喙破裂。研究人员在 11 月 22 日于明尼苏达州明尼阿波利斯市召开的美国物理学会流体动力学分会年会上报告了这一发现。
昆虫与植物协同演化研究获进展
作者:任东等 来源:《科学》 发布时间: 2009-11-27 10:56:22
珍妮拟蝎蛉 Pseudopolycentropus janeannae ( a )和格氏丽中生蝎蛉 Lichnomesopsyche gloriae ( b )在裸子植物上取食和传粉的示意图。
中侏罗纪时期的传粉模式
在国家自然科学基金、北京市自然科学基金等的持续资助下,首都师范大学 “ 昆虫演化与环境变迁重点实验室 ” 教授任东与美国国家自然历史博物馆兰博德拉博士等合作,在昆虫与植物的协同演化研究工作中取得了突破性进展,任东等用充分的事实证明了在中生代具有细长吸受式口器的长翅目昆虫可以在一类裸子植物(今已灭绝)上取食,同时起到传粉的作用。由此,他们发现了距今 1.6 亿年前的中侏罗纪时期传粉昆虫与当时的虫媒裸子植物之间存在着一种新的传粉模式。这是目前为止最早的关于传粉昆虫和虫媒植物之间协同演化的例子。这一成果发表在 11 月 6 日出版的《科学》( Science )杂志上。
任东等人的研究成果将为确定一些重要传粉昆虫类群的起源、早期演化和一些关键特征的性状和极性提供直接的证据。这不仅为探索传粉昆虫演化的原因和模式,以及当今全球传粉昆虫生物地理格局和区系的形成等方面有着重要的理论意义,而且在探索虫媒植物和有花植物(被子植物)的起源及昆虫与植物的协同演化关系方面也具有重要的意义。
学界对于该成果给予了肯定。英国北安普顿大学的著名昆虫学家 Ollertong 教授和 Coulthard 教授在《科学》杂志同期发表的特邀评论中写到:任东等人的工作向传统的白垩纪晚期传粉昆虫与开花植物之间的协同演化经典模式提出了挑战,揭示了一种更为复杂的植物和传粉者之间相互作用的生态学现象。任东等的证据是令人信服的,改变了我们对传粉昆虫早期生态演化的观点。
最引人入胜的研究领域
“ 从石炭纪起,昆虫与早期陆生维管植物的相互作用就已开始,并一直延续至今。而在昆虫与植物相互作用的众多方式中,昆虫对植物的传粉是最引人入胜的研究领域。 ” 任东在接受《科学时报》记者的采访时说道。
作为陆地生物群落中最为重要的组成部分之一,昆虫与植物之间的相互作用是多方面的。对于传粉昆虫与虫媒植物来说,它们之间最重要的关系就是:昆虫取食种子植物的花粉(裸子植物的传粉滴或被子植物的花蜜和其他分泌物),与此同时,昆虫也完成了对植物的传粉。种子植物在授精作用之前必须发生传粉作用,花粉借外力传送到胚珠上(裸子植物)或雌蕊上(被子植物), 85% 的现代被子植物是由昆虫传粉的。因此传粉对于种子植物的演化和发展起着决定性的作用。传粉昆虫与虫媒植物的相互作用与协同演化一直是陆相生态系统中一个重要的研究课题和难点问题。
但由于传粉昆虫化石的缺乏,科学界对中生代被子植物大发生之前,尤其是侏罗纪传粉昆虫与虫媒植物的相互作用与协同演化方面的认识还十分有限。
“ 对传粉昆虫群落的整体面貌和多样性辐射发展的过程还缺乏系统的认识;昆虫个体大小和口器(喙)长短的差异与不同裸子植物类型之间的取食策略和传粉机制还不清楚;最初裸子植物以昆虫传粉为辅向被子植物以昆虫传粉为主的转移,其内在原因和外部环境的影响因素尚不明了;访花昆虫与开花植物之间相互作用究竟那个占主导地位还没有明确的答案。 ” 任东说。
任东一直致力于传粉昆虫与虫媒植物的相互作用与协同演化研究。早在 1998 年,他就在演化生物学中白垩纪晚期传粉昆虫与开花植物之间的协同演化经典模式的基础上,创造性地利用访花虻类昆虫化石证实了被子植物在中国东北晚侏罗世 — 早白垩世已经存在,将被子植物起源时间向前推进了至少 2000 万年。为解决被子植物的起源时间和地点这一植物学界的重大难题作出了贡献。
十年磨一剑的坚持
此后的十年,任东为获得传粉昆虫化石付出了不懈努力,并对我国北方的中生代晚期传粉昆虫开展了持续研究。在采获的大量传粉昆虫化石中,任东陆续发现了直翅目、半翅目、鞘翅目、双翅目等 8 个科近 20 余种新的传粉昆虫化石。
在这些丰富的化石材料中,长翅目的 3 个绝灭科级类群 —— 中生蝎蛉科、阿纽蝎蛉科和拟蝎蛉科具有特别重要的科学意义。
“ 之所以说这三类化石具有特别重要的科学意义,是因为这 3 个类群均发育有一个细长的虹吸式口器,在长翅目昆虫中是首次发现。系统发育分析也表明这 3 个类群是现代长翅目昆虫的最近缘类群。 ” 任东解释说。
而对这 3 个类群的虹吸式口器的功能形态研究和口器中残余物地球化学微量元素分析均表明,口器是昆虫用来吸食植物汁液的,同时也表明昆虫喙的长短在当时产生了明显的分化。
任东指出,随着白垩纪以来被子植物的大发生,昆虫传粉类群和传粉方式也发生了转变,由此产生了现代丰富多彩的昆虫传粉模式。这种新的虹吸式口器类型就代表了侏罗纪被子植物大发生之前一种新的传粉模式。因此,该研究成果将为确定一些重要传粉昆虫类群的起源、早期演化和一些关键特征的演化提供直接的证据。
虽然在昆虫 — 植物协同演化研究领域再次取得了突破性进展,任东仍感时间紧迫。经过近 20 年的野外采集积累,目前任东等已采获燕辽地区各类中生代晚期昆虫化石超过 15 万件,其中传粉昆虫化石近 5000 件,大部分保存完好。而且他们已经对 4 个目 8 个科近 20 余种新的传粉昆虫化石展开了研究。 “ 但由于我国古传粉昆虫学研究开展较晚,投入有限,同时由于研究对象(化石)的特殊性,研究周期较长,涉及昆虫类群较广,现已研究的传粉昆虫仅占所采化石的 1/20 左右,对燕辽昆虫群和热河昆虫群中传粉昆虫的信息了解仍然不够,已采到的传粉昆虫化石所应有的巨大科学价值还没有充分发挥出来,大量的研究工作急需进行。 ” 任东告诉记者。(来源:科学时报 陈晨)
蝎蛉将最早的授粉时间向前推移
据 11 月 5 日的《科学》杂志报道说,在开花植物以及为其授粉的昆虫进化之前很久,被称作蝎蛉的昆虫可能已经通过其长长的管状吻突啜吸着蕨类植物、针叶植物以及其它裸子植物的琼浆。开花植物(或称被子植物)与蜜蜂、黄蜂和其它主要的为花授粉的昆虫的共同进化及多元化是进化生物学中的经典故事之一。这一过程发生在白垩纪的晚期,距今大约 9960 - 6550 万年之前。正如一则相关的 Perspective 文章所解释的,科学家们一般假定,尽管动物授粉的时间可能比开花植物的进化要早,但这种情况与白垩纪晚期之后相比则显得罕见而且不具特殊性。然而, Dong Ren 及其同僚现在显示,有三个蝎蛉科的昆虫的特殊化的口器可吸食裸子植物的琼浆,其时间可最早出现在侏罗纪的中期,距今大约 1 亿 6000 年之前。文章的作者对 11 个种系的欧亚蝎蛉的头和口器结构进行了分析;它们看来属于在侏罗纪中期至早期白垩纪之间的 6200 年中灭绝的关系密切的三种蝎蛉科昆虫。文章的作者提示,这些昆虫具有长长的管状口器,它们可能会用其吸取富含花粉的植物汁液。这些昆虫可能因此而给植物授粉。
作者:燕玄 来源:新华网 发布时间: 2009-11-19 11:13:47
人们普遍认为昆虫是没有思维活动的低等动物。然而,别看昆虫的大脑小如针尖,它们的智力却一点不逊于体形庞大的高等动物。
英国科学家最新研究发现,昆虫不仅有思维活动、会数数、懂得分门别类,甚至可以识别人脸。
消除偏见
来自英国玛丽女王学院、伦敦大学和剑桥大学的科学家用计算机模拟昆虫大脑开展实验。实验结果显示,昆虫的大脑容量足以使它们拥有思维活动。实际上,数百个神经细胞就可以支持动物数数;数千个神经细胞就可以使动物拥有思维活动。
蜜蜂的大脑重量约为 1 毫克,包含近 100 万个神经细胞。这些神经细胞足可以使蜜蜂拥有思维活动和数数能力。此外,它们可以区分出各种动物,判断图形是否对称。
英国《每日邮报》 11 月 17 日援引玛丽女王学院心理研究中心拉斯 · 希特卡教授的话报道: “ 大脑体积大的动物不一定更聪明。 ”
研究报告发表于《当代生物学》( Current Biology )杂志。
“ 绝顶聪明 ”
美国西弗吉尼亚大学神经生物学家萨拉 · 法里斯说,蝗虫、蚂蚁、蜜蜂等脑容量较小的昆虫实际上都比人们想像中聪明得多,能够根据外部环境改变自己的行为习惯。
众所周知,蚂蚁、蜜蜂等昆虫拥有复杂的社会系统;蜜蜂可以通过特殊的舞姿与同伴展开交流。这些小昆虫的行为甚至比一些脊椎动物还复杂。
希特卡说: “ 它们聪明绝顶。或许,我们只是不敢相信如此微小的大脑竟能完成如此复杂的行为。它们的大脑虽然小,但做这些事情已经足够。 ”
差别不大
“ 问题是,既然这些昆虫凭借如此微小的大脑就可以做这些事情,那么对脑容量大的动物而言,体积大的大脑又有什么用处呢, ” 希特卡提出并解决了这个问题, “ 更大并不意味着更好。有时候事实与人们想像的恰恰相反。 ”
他解释说: “ 我们知道,身材决定动物的脑容量,但脑容量并不决定动物可以做出哪些行为。体积大的大脑并不一定复杂,可能只是相同神经元的无限重复。它能记住更多图像和声音,但并没有增加功能的复杂性。在计算机模拟实验中,体积大的大脑意味着更大的硬盘驱动器,而不是更好的处理器。 ”
鲸鱼大脑可重达 9 千克,包含约 2000 亿个神经细胞;人类大脑重量通常在 1.25 千克至 1.45 千克之间,包含约 850 亿个神经细胞;蜜蜂大脑重量约为 1 毫克,包含近 100 万个神经细胞。
希特卡说,庞大的脑容量可以提高行为的准确性,使动物拥有更加发达的感官,例如视觉和听觉。此外,体型大的动物可能只是需要更多脑细胞去支配身体。
蝉类昆虫翅表疏水性研究获进展
作者:梁爱萍 来源:《实验生物学杂志》 发布时间: 2009-11-20 10:13:02
疏水性是指物体表面对水具有排斥能力的性能。超疏水性则是指物体表面与水接触时所形成的接触角大于 150° 时的疏水性能。由于超疏水材料在工农业生产、国防建设及人们日常生活中具有极其广阔的应用前景,寻求、开发和研制具有高性能的新型疏水材料一直是科学家们所关注的课题,也是多年来仿生学领域研究的热点之一。
翅是昆虫重要的飞行器官,也是重要的保护器官,很多昆虫的翅表具有非光滑的微纳米结构,是其具有超疏水性能的基础。中国科学院动物研究所梁爱萍研究员领导的研究组利用光学视频接触角测量仪及环境扫描电子显微镜( ESEM )技术对多种蝉类昆虫翅表水滴的静态接触角及纳米结构进行了观察、测量和比较,并利用 X 射线光电子能谱仪( XPS )检测了部分种类翅表的化学组成成分。研究发现,蝉类昆虫翅表疏水性呈现出很大差别,翅表疏水性的强弱是由其表面的纳米级形貌结构(主要为乳突)和化学成分(主要为蜡质类)共同作用的结果。翅表乳突形状不同则疏水性不同,结构均一的翅表疏水性较强;乳突基部直径、基部间距及乳突高三种参数对翅表的疏水性起很大作用,乳突基部直径 141±5 nm 、基部间距 46±4 nm 及乳突高 391±24 nm 的翅表表现出最强的疏水性能。水滴在翅表的滑动实验表明,疏水性较强的翅表水滴容易滚离,当翅表的蜡质遭到破坏后,疏水的翅表则变为亲水。本项研究的结果为仿生超疏水和自清洁材料的设计和开发提供了基本数据和参考。
以上研究结果发表在国际著名刊物《实验生物学杂志》( Journal of Experimental Biology )上( Sun, M., Watson, G.S., Zheng, Y., Watson, J.A. & Liang*, A. 2009. Wetting properties on nanostructured surfaces of cicada wings. J. Exp. Biol. 212(19): 3148-3155 )。此项研究得到了中科院动物研究所三期创新前沿布局项目的资助。(来源:中国科学院动物研究所)
美刊评出八大最美蝴蝶 枯叶蝶化身落叶
作者:彬彬 来源:新浪科技 发布时间: 2009-11-13 15:28:47
据美国《发现》杂志网站报道,美国著名花卉及动植物摄影大师哈罗德 - 费恩斯坦近日出版了一本名为《百种蝴蝶图片集》的新书。新书图文并茂地向人们介绍了全球各种奇特的蝴蝶或飞蛾。《发现》杂志网站评出书中最美丽、最奇特的八种蝴蝶或飞蛾并发布于互联网上。
1 、 8-8 蝴蝶
这是一个生活于南美洲的蝴蝶物种,名为 “8-8 蝴蝶 ” ,它的名称就来源于其下层翅膀上的 “8” 字型图案。这只蝴蝶绚丽的翅膀让它看起来相当神奇,翅膀上美丽的图案充满了神秘色彩。事实上,这种美丽的翅膀不仅仅具有观赏价值,它还可以恐吓和欺骗捕食者,帮助蝴蝶逃避攻击。此外,它还有一个重要的功能,那就是吸引异性。
2 、邮差蝴蝶
邮差蝴蝶的翅膀红黑相间,其中亮红色的部分意在警告可能的捕食者。其艳丽的斑纹明显表示,这种蝴蝶是有毒的,捕食者应该远离它们。这就是一种警戒色,在自然界许多动物身上都存在。事实上,许多蝴蝶身上并没有毒性,但它们成功地进化出这种警戒色,它们身上长出的图案和许多有毒蝴蝶身上的图案完全相同。
3 、猫头鹰蝴蝶
猫头鹰蝴蝶的名字也来源于它们翅膀上的图案。在它们下层两侧翅膀上,分别有一处像猫头鹰眼睛一样的图案,看起来有点凶神恶煞。很明显,这也是一种警戒色。猫头鹰眼睛图案的功能就是在欺骗捕食者,让对方误认为正有一只大眼睛动物在凶狠地瞪着它们。生物学家认为,这种图案或许还有一层含义,那就是蝴蝶下层翅膀是身体较弱的部分,这样的图案就是为了恐吓捕食者不敢轻易下手,至多也是攻击上层较硬的翅膀。
4 、枯叶蝶
枯叶蝶最容易 “ 消失 ” 在地面之上。枯叶蝶的翅膀与树林中地面上的落叶非常相近,几乎可以以假乱真。当它们落在地上收起翅膀时,可以很好地躲过捕食者的攻击。当危险过去以后,它们又会振翅高飞。不过,在它们翅膀展开之后,翅膀顶端的淡蓝色部分就可能显现出来。
5 、太阳毒蛾
太阳毒蛾主要生长于马达加斯加岛,其身上的华丽色彩也是为了警告捕食者,让对方知道它们身上的毒性。蝴蝶和飞蛾大都属于鳞翅类昆虫。它们的翅膀由许多微小的鳞片组成,这些鳞片既可以防止它们的身体受潮,也可以发出奇妙的光芒,形成美丽的图案。它们身上的许多色彩就是由鳞片上的荧光色素所生成。许多蝴蝶和飞蛾翅膀的微结构具有特殊的光学特性,可以从不同方向散射光线。
6 、蓝闪蝶
蓝闪蝶也称为 “ 蓝摩佛蝴蝶 ” ,其特别之处就在于它们会利用自己的色彩优势来保护自己。当有捕食者接近时,它们就会快速振动自己的翅膀,产生闪光现象来恐吓对方。这种热带蝴蝶并不是以花蜜为食,相反它们更喜欢吃成熟热带水果的汁液,比如芒果、荔枝等。
7 、透翅蝶
透翅蝶看起来就有一种梦幻般的感觉。与其他透明翅膀的蝶类一样,透翅蝶的翅膀上没有那一层鳞片,因此很容易识别它们。透翅蝶主要生活于南美洲的雨林中。它们这种透明的翅膀可以起到隐形的效果,以躲避捕食者的攻击。
8 、豹纹蛱蝶
大部分蝴蝶的进化动机都是为了隐藏自己,逃避攻击。但是,有的时候它们也需要表现自己,让自己成为关注的焦点。在交配季节,蝴蝶就要通过表现自己来吸引异性的青睐。雄性豹纹蛱蝶身上长有华丽的桔黄色图案,它们用这种显著的图案向异性暗示,它们的基因是最优秀的。豹纹蛱蝶具有两性异形的特点,这也就意味着雌性远没有雄性那么华丽,因为她们不需要通过华丽的外表来吸引异性交配。雌性豹纹蛱蝶的翅膀通常呈黑色、棕色或是白色。
发现非攻击性雄性水黾优势
水黾配对:右边蓝-红-白斑点的 Aquarius remigis是一只攻击性较强的水黾,左边白-黄-蓝斑点的是攻击性较弱的水黾,后者与绿色斑点的雌性水黾正在配对。
“男人不坏,女人不爱”被不少人认定是男女心理的一个写照,虽然说不少女性经常说自己喜欢温柔体贴的男性,但是事实证明,攻击性强,具有某些“黑暗性格”的男性常常容易获得女性的欢心。
但是这一规律在自然界里并不是通行的,来自纽约州立大学宾汉姆顿大学( Binghamton University)的研究人员发现雌性水黾常常拒绝那些攻击性强,性格顽固的雄性水黾,而选择攻击性较弱的雄性水黾,这一研究成果公布在《科学》杂志上。
这一发现与之前的实验室研究结果相悖 ——后者发现攻击性强的雄性更能成果的进行繁衍,主持这一研究的Eldakar博士表示,“攻击性较弱的水黾并不一定是最后配对的,在这项研究中,我们发现了非攻击性雄性的优势。”
之前的研究发现,雌性不会离开攻击性强雄性的区域,现在通过模拟一个更加接近自然的环境,研究人员发现雌性水黾会远离被雄性强占的区域,而转向性格更加温和的雄性区域。
这一研究证实了自然选择会同时从个人和团体两个方面进行。文章另外一位作者 John W. Pepper表示,“这项研究说明了团队进化的重要性,从个体而言,攻击性较弱的雄性也许不占什么优势,但是一群攻击性弱的雄性就能发挥其优势,因为这些雄性并不会驱赶雌性,或者过分的‘追求’雌性。” (来源:生物通:张迪)
杂交不育可能与异染色质有关
作者: Joshua Bayes 来源:《科学》 发布时间: 2009-11-6 12:57:02
生物物种往往是以生殖隔离来界定的。但自达尔文开始,生物学家就无法解释两个不同的物种杂交能够产生不育后代 ( 如驴子和马杂交产生骡子 ) 原因。最近, Fred Hutchinson 癌症研究中心的一项新研究表明,上述原因可能与异染色质 (heterochromatin) 有关。这篇研究报告 10 月 22 日在线发表于《科学》。
Joshua Bayes 等人对果蝇的一个特殊的基因 ——Odysseus 进行研究,若将该基因导入到其他物种基因组中,导致雄性不育。 Odysseus 是一种转录因子基因,该基因所表达的蛋白质一直被认为能够开启果蝇睾丸内其它基因的表达。
之前有研究表明, Odysseus 的 DNA 结合域进化速度极快,因此课题组猜测 Odysseus 这种杂交不育蛋白或许能够结合到异染色质中重复的卫星 DNA 上。经过试验,研究人员发现结果与之前的假设一致 ——Bayes 发现 Odysseus 蛋白能够结合到异染色质着丝粒附近或基因少的染色体的 DNA 上,并导致异染色质这些区域去凝缩。将 Odysseus 蛋白导入到别的物种中,能够与该物种 Y 染色体发生结合,并对精子形成的过程产生严重有害的影响。(来源:生命经纬 高芳)
科学网博文链接
昆虫的基因组大小
棉铃虫的听器
苍蝇也爱打架
· 方舟子 ·
国内一些 “ 专家 ” ,在国外一些 “ 专家 ” 的指导下,起草了一份《动物保护法(专家建议稿)》,涵盖范围之广,规定之详细,大概都走在了世界前列。这里说的动物保护,不是指的保护濒危动物,而是指的保护一般动物不受虐待,其实是指 “ 动物福利 ” 。国外涉及动物福利时,往往还要区分一下温血动物和冷血动物,比如动物实验如果用到温血动物(哺乳类和鸟类),会受到某些限制。如果连冷血动物也要 “ 保护 ” ,连奥巴马总统在镜头前拍死一只苍蝇也要指责,就被当成了笑话。
但是这个 “ 专家建议稿 ” 却是要对动物一视同仁,明文规定所要保护的动物包括腔肠动物、软体动物、昆虫、哺乳动物等等一切动物。这么一来,就未免让人觉得管得太宽了。比如它规定 “ 禁止开展动物争斗的实验 ” ,则恐怕连小孩玩蚂蚁打架游戏也是犯法的了。
科学家开展动物争斗的实验,当然不是为了好玩,更不是出于虐待动物的阴暗心理,而是为了弄清楚影响动物争斗的因素。从腔肠动物到哺乳动物,几乎所有的动物都会为了争夺食物、配偶、领地而争斗,人类也不例外,因此研究争斗行为并不是因为像有些 “ 专家 ” 那样吃饱了饭没事干,说不定还能帮助解决人类社会的某些问题。我不知道世界上还有哪个国家准备禁止开展动物争斗的实验,动物争斗实验是当前动物学研究的一个热点。哈佛医学院克拉维兹实验室就是专门做果蝇争斗实验的,被戏称为 “ 果蝇搏击俱乐部 ” 。北京大学饶毅实验室现在也建立了类似的俱乐部,在以后也许就有受处罚、取缔之虞。
果蝇是一种小型的苍蝇,身长大约只有普通家蝇的一半。一般人对果蝇的印象,也就是它们会被腐烂的水果吸引来翩翩飞舞,很难想像它们还会互相打架。如果果蝇不是很偶然地成了被研究得最为透彻的实验动物之一,大概也不会有人注意到它们还很好斗。上个世纪初,美国遗传学家摩尔根要研究遗传学问题,没能申请到培养哺乳动物的经费,改养起了果蝇,从此让果蝇成了遗传学研究的重要工具。 1915 年,摩尔根的学生斯特提万特在养果蝇时首次注意到,让两只雄蝇去追求同一只雌蝇,它们会打起来:张开翅膀互相追逐,并用头相撞,很快会有一只认输逃走。
以后又有人陆续抓果蝇打架,不过都是把多只果蝇扔一块儿打群架,不容易看出个所以然。等到本世纪初果蝇搏击俱乐部在哈佛轰轰烈烈地开张,才遵循搏击规则,在圈起来的场地里捉对厮杀。比赛场地是一个铺了一层琼脂的培养皿,中间滴了一滴苹果汁做为奖品。为了刺激雄选手,在苹果汁上还放一只无头雌蝇 —— 无头苍蝇是不会跑的,但是能吸引雄蝇,雄蝇只对雌蝇的下半身感兴趣。然后放两只雄蝇让它们打起来,用录像机拍摄下整个比赛过程。
在拍摄了 2000 多场比赛之后,研究人员有一些有趣的发现。雄蝇的战术还真不少。最温和的战法是俯身向对手冲去,或者是朝对手竖起翅膀,做威慑状。这么做与对手没有肢体接触,属于不战而屈人之兵的高明战术。但高明的战术未必能奏效,所以往往还要贴身肉搏:伸出一条脚去刺对手;用后肢站起来向对手猛扑过去;或者双方都站起来,挥舞前肢击打对手。最激烈的是双方扭打在一起,满地打滚。
正所谓 “ 先下手为强 ” ,谁先发动进攻,谁的胜算就比较大,而且第一次攻击越猛烈,胜算就越大。如果第一次攻击采用的是温和的战术,胜算是 3 比 1 。但是如果一开始就发动猛烈进攻,胜算就提高到 16 比 1 了。而且第一次比赛的结果还会对以后的比赛产生影响。如果第一次比赛的失败者休息 30 分钟以后重上战场,几乎不可能获胜,不管对手是前一次的胜利者还是第一次遭遇。看来果蝇对自己的失败会有惨痛的记忆,影响了以后的发挥。
和女人一样,雌蝇之间也会打架。不过她们温和得多,从来不使用 “ 拳击 ” 、 “ 扭打 ” 这类激烈手段,倒是经常用撞头、推挤这类雄蝇很少用的战术。和雄蝇不同的是,雌蝇的打架往往没有产生明显的胜利者。雌、雄果蝇在争斗中的不同表现,与一种叫 fru 的基因有关。让雄蝇带上 fru 基因的雌蝇版本,雄蝇打起架来就很像 “ 娘们 ” 。反之,让雌蝇带上 fru 基因的雄蝇版本,她们将像雄蝇一样剽悍。
用果蝇做研究材料的好处是很容易做遗传实验,可以在实验室里培育出战斗力超强的果蝇。每次比赛之后,让最顽强的选手留下后代,在其后代中再继续挑选顽强的选手做种 …… 这样持续培育几十代后,就得到了一支超级搏击队。拉起这么一支队伍的目的不是为了去参加果蝇奥运会,而是为了把它们和一般选手做比较,看哪些基因发生了变化。初步的研究发现至少有 42 个基因与果蝇的争斗行为有关,非常复杂。
很显然我们没法拿人来做类似的遗传学实验,但是研究表明人类的争斗行为也有一定的遗传基础。通过调查发现,孪生子更容易表现出相似的好斗倾向,即使他们从小就被分开抚养。但是这类调查的结果并不是那么确定,也很难靠它来发现有关的基因。通过动物实验,能帮助我们理解人类暴力行为的生物学基础,也许有一天能让我们的社会变得更和平一些。
(《中国青年报》 2009.11.4 )
赵新成 编辑
2009 年 12 月 26 日
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昆虫报道 转载3 2009年11月 PDF
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