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动物的进化可能发生在淡水湖而不是海洋中
据cnBeta：科学家在苏格兰高地上发现了一块10亿年前的化石，它为动物的进化补齐了一个新环节。科学家在该生物化石中发现了两个不同细胞类型的生物，它被认为是有记录以来最古老的此类生物。该化石揭示了一个关于单细胞合生动物向更复杂的多细胞动物过渡的新观点，同时也表明动物的进化至少发生在10亿年前，而且可能发生在淡水湖而不是海洋中。
由英国谢菲尔德大学和美国波士顿学院领导的一个科学家小组发现了一块包含两种不同细胞类型的微化石，它可能是有记录以来最早的多细胞动物。该化石揭示了对单细胞生物向复杂多细胞动物过渡的新见解。现代单细胞动物包括最基本的活体动物，所发现的化石显示了一种介于单细胞和多细胞动物之间的生物。
在发表于《当代生物学》的一篇新的研究论文中，该化石已被描述并正式命名为Bicellum Brasieri。
来自谢菲尔德大学动物和植物科学系、该研究的主要调查者之一查尔斯·威尔曼（Charles Wellman）教授表示：复杂的多细胞性的起源和动物的起源被认为是地球上生命史上最重要的两个事件，我们的发现为这两个事件提供了新的启示。
我们发现了一个由两种不同类型的细胞排列组成的原始球形生物体，这是迈向复杂多细胞结构的第一步，这在化石记录中是从未描述过的。这块新化石的发现向我们表明，多细胞动物的进化至少在10亿年前已经发生，动物进化之前的早期事件可能发生在湖泊等淡水中，而不是海洋中。
文献参考：https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.03.0512021-05-08 -
新发现的昆虫化石进一步加深蛇蛉谜团
外媒报道，在曾经被认为不适宜居住的地区却发现了古老的掠食昆虫。化石的发现常常有助于回答关于我们现代世界是如何形成的长期问题。然而有时它们只会加深谜团，就像最近在不列颠哥伦比亚省和华盛顿州发现的四种新古代昆虫。
来自西蒙弗雷泽大学的古生物学家Bruce Archibald和俄罗斯科学院的Vladimir Makarkin最近发现的化石物种属于一种被称为蛇蛉(snakefly)的昆虫，现被证明在约5000万年前生活在该地区。发表在《Zootaxa》上的研究提出了更多关于这种细长昆虫的进化史以及它们生活在今天这个地方的原因。
蛇蛉体型纤细，是一种食肉昆虫，原产于北半球，在热带地区明显不存在。科学家们传统上认为，由于它们需要寒冷的冬天才能发育成成虫，因此它们几乎只能生长在有冬季霜冻或更冷天气的地区。然而发现这些古老物种的化石遗址所经历的气候却跟这种解释并不符合。
“这里的年平均气候温和，就像今天的温哥华或西雅图一样，但重要的是，冬天非常温和，很少或没有霜冻的日子，”Archibald说道，“我们可以通过生活在这些森林里的不耐霜植物如棕榈树及更偏北的植物如云杉看出这一点。”
发现这些古代物种的化石遗址跨越了1000公里的古代高地，从公元前西北部的浮木峡谷到公元前南部的麦卡比化石遗址，一直延伸到华盛顿北部的共和国城。
根据Archibald的说法，古生物学家们在这些化石遗址中发现了蛇蛉两科的物种，这两科此前曾都被认为需要寒冷的冬天才能生存。然而现在的发现现实，每个科似乎都各自独立地适应了寒冷的冬天。
“现在我们知道，在蛇蛉进化史的早期，它们生活在冬天非常暖和的气候中，所以问题就变成了，为什么它们不能保持在这些地区生活的能力？为什么今天热带地区没有发现蛇蛉？”Archibald说道。
此前在这些地点发现的昆虫化石表明，它们跟欧洲、俄罗斯太平洋沿岸乃至澳大利亚都有关联。
Archibald强调称，通过对过去的深入研究来了解生命是如何适应气候的有助于解释今天物种在全球各地分布的原因，同时也可能有助于预测气候的进一步变化会如何影响这种模式。2021-04-14 -
三叶虫通过它们的腿呼吸氧气
据cnBeta：外媒报道，三叶虫是化石记录中最常见的生物之一，但现在一些保存特别完好的标本揭示了一些有趣的新细节。原来三叶虫是通过它们的腿呼吸氧气的。 三叶虫是一种古老的海洋节肢动物，头部圆形、身体分节，它们可能是有史以来最成功的动物之一，在约2.7亿年的时间里顽强生存。
再加上它们容易变成化石的外壳，这意味着它们在化石记录中出现的数量如此之多以至于人们可以在博物馆礼品店极为廉价地买到它们。
虽然我们对三叶虫的了解已经相当多，但很多秘密仍隐藏在不会变成化石的柔软身体部分。然而多亏了保存它们的介质--黄铁矿，一些罕见的标本成功地捕捉到了这些粘糊糊的细节。
来自美国加州大学河滨分校(UCR)的研究人员使用了CT扫描仪以高分辨率绘制出标本的三维图。在CT图像中，黄铁矿在动物自身和周围岩石之间形成了鲜明的对比并突出了比通常可以看到的更精细的细节。
这项研究的其中一位论文作者Melanie Hopkins说道：“这让我们不必在覆盖标本的岩石上进行大量的钻孔和研磨就能看到化石。通过这种方式，我们甚至可以获得在显微镜下很难看到的视野--10到30微米宽的三叶虫解剖结构。”
有了如此清晰的仪器，研究人员能在三叶虫腿的上部发现以前从未见过的结构。这些鳃看起来非常像它的现代节肢动物后代比如螃蟹和龙虾的鳃。他们甚至可以辨认出血液是如何通过这些结构来输送氧气的。
这项研究的首席研究员Jin-Bo Hou指出：“虽然到目前为止，科学家们已经将三叶虫腿的上肢跟甲壳类动物的非呼吸上肢进行了比较，但我们的论文首次表明，上肢的功能相当于鳃。”
这项研究将有助于我们进一步了解这些常见生物的进化过程以及在历史上是什么引发了物种多样性的盛衰。
“我们已经知道，理论上这种变化一定跟氧气的增加有关，因为这些动物需要氧气的存在，”该研究的论文合著者Nigel Hughes说道，“但我们几乎没有能力衡量这一点。这使得这样的发现更加令人兴奋。”2021-04-14 -
二叠纪末期大灭绝事件后陆地生命如何恢复?
据cnBeta：在地球的历史进程中，有几次大规模的灭绝事件破坏了生态系统，包括一次著名的消灭恐龙的事件。但没有一次像“大灭绝”那样具有毁灭性，它发生在2.52亿年前的二叠纪末期。2021年3月17日，发表在《英国皇家学会论文集》（Proceedings of the Royal Society B）上的一项新研究，详细展示了与两次较小的灭绝事件相比生命是如何恢复的。
这个国际研究团队--由中国地质大学、加州科学院、布里斯托尔大学、密苏里科技大学和中国科学院的研究人员组成--首次展示了二叠纪末期大灭绝比其他事件更为严酷，原因是物种多样性的大崩溃。
为了更好地描述“大灭绝”的特征，研究小组试图了解为什么社区没有像其他大规模灭绝那样迅速恢复。主要原因是二叠纪末期危机比其他任何大规模灭绝都要严重得多，每20个物种中就有19个被消灭。只有5%的物种存活，生态系统已经被破坏，这意味着生态群落必须从头开始重新组合。
主要作者、现任职于武汉中国地质大学的Yuangeng Huang研究员为一系列跨越二叠纪和三叠纪的14个生命组合重建了食物链。这些组合物从华北地区取样，提供了地球上一个地区如何应对危机的快照。“通过研究化石和他们的牙齿，胃内容物和排泄物的证据，我能够确定谁吃了谁，”黄说。“如果我们想了解这些古老的生态系统，建立一个准确的食物链很重要。”
这些食物链是由生活在池塘和河流中的植物、软体动物和昆虫，以及以它们为食的鱼类、两栖类和爬行类动物组成的。爬行动物的大小从现代蜥蜴到半吨重的食草动物都有，它们的头很小，通常会有巨大的桶状身体，还有厚厚的骨质鳞片保护。有些像狮子一样大而有力，长长的犬齿可以刺穿猎物厚厚的皮肤。当这些动物在二叠纪末期的大灭绝中消亡后，没有任何东西取代它们的位置，使生态系统失衡了1000万年。然后，第一批恐龙和哺乳动物在三叠纪开始进化。第一批恐龙是长约一米的小型双足食虫动物--但它们很快就变得更大、更多样化，成为食肉和食植物的动物。
“我们发现二叠纪末期事件在两个方面是特殊的，”布里斯托尔大学的Mike Benton教授说。“首先，多样性的崩溃要严重得多，而在其他两次大规模灭绝中，在最终崩溃之前一直存在低稳定性的生态系统。其次，生态系统需要很长的时间才能恢复，可能是1000万年或更久，而在其他两次危机后，恢复得很快。”
最终，描述群落的特征，尤其是那些成功恢复的群落为包括人类在内的现代物种走上统治性地位提供了宝贵的见解。
“这是一个惊人的新成果，”武汉中国地质大学的Zhong-Qiang Chen教授说。“直到现在，我们可以描述食物链，但我们无法测试它们的稳定性。来自华北地区的新数据与尖端计算方法的结合，使我们能够以现代研究食物链的同样方式进入这些古老的例子。”2021-04-06 -
新研究揭开达尔文有关开花植物起源的“讨厌之谜”
据cnBeta：外媒报道，开花植物的起源曾让查尔斯·达尔文感到困惑，他将开花植物从较近的地质时代突然出现在化石记录中描述为一个“讨厌之谜”。随着相对较新的化石记录与使用基因组数据估算的开花植物起源时间之间的无法解释的差异，这个谜团进一步加深。
现在，一个来自瑞士、瑞典、英国和中国的科学家团队可能已经解开了这个谜团。根据发表在科学杂志《自然生态与进化》上的一项新研究，他们的结果显示开花植物确实起源于侏罗纪或更早，也就是比其最古老的无可争议的化石证据早了数百万年。根据他们的研究结果，缺乏更古老的化石，反而可能是化石化的概率低和早期开花植物稀有的产物。
“一群多样化的开花植物在很长一段时间内一直生活在蕨类植物和裸子植物的阴影下，它们在古代生态系统中占主导地位。这让我想起了现代哺乳动物是如何在恐龙时代低调地生活了很长时间，然后才成为现代动物群的主要组成部分，”来自瑞士弗里堡大学的主要作者Daniele Silvestro博士说。
在现代生态系统中，开花植物是迄今为止全球数量最多、种类最丰富的植物群，数量远远超过蕨类植物和裸子植物，几乎包括了所有维持人类生计的作物。化石记录显示，这种模式是在过去8000万至1亿年中建立起来的，而早期的开花植物被认为是小而稀少的。新的结果显示，开花植物在最终占据主导地位之前已经存在了1亿年之久。2021-04-06 -
研究显示5.55亿年前的埃迪卡拉纪海洋生物跟今天包括人类在内的动物有相同基因
据cnBeta：外媒报道，最新研究显示，最早的多细胞生物可能没有头、腿或胳膊，但它们的碎片至今仍留在我们体内。根据加州大学河滨分校的一项研究显示，5.55亿年前的埃迪卡拉纪海洋生物跟包括人类在内的今天的动物有着相同的基因。
加州大学洛杉矶分校地质学教授Mary Droser表示：“它们没有头或骷髅。它们中的许多看起来可能像海床上的三维防滑垫......这些动物如此怪异、如此不同，仅凭观察就很难将它们归入现代生物类别，而且我们也无法提取它们的DNA--我们做不到。”
然而，保存完好的化石记录使得Droser和该研究的第首席作者、最近从加州大学洛杉矶分校毕业的博士Scott Evans能将动物的外观和可能的行为跟当前生物的基因分析联系起来。他们将相关研究结果发表在《Proceedings of the Royal Society B》上了。
研究人员在他们的分析中认为四种动物代表了埃迪卡拉纪的40多个已知物种。这些生物的大小从几毫米到近一米不等。
其中，金伯拉虫(Kimberella)是一种泪滴状的生物，其一端宽而圆、一端狭窄。它们可以像现在的蜗牛一样使用“肌肉足”四处移动。另外的研究对象还包括扁平的椭圆形狄更逊水母--它们的表面上有一系列凸起的条纹--以及一生都固定在海底的三分盘虫。
此外，研究人员还对Ikaria也进行了分析，这是包括Evans和Droser在内的一个团队最近发现的动物。它们的大小和形状跟一粒米差不多，其代表了最早的双侧生物。Evans称，尽管化石记录中没有记录，但Ikaria很可能有嘴，且它们会在有机物中爬行中“边走边吃”。
这四种动物都是多细胞动物，细胞类型各不相同。它们大多数左右两侧对称，神经系统和肌肉系统不集中。另外，它们似乎能通过一种被称为细胞凋亡的过程来修复受损的身体部位。这些基因也是人类免疫系统的关键元素，其有助于清除病毒感染和癌前细胞。
这些动物可能拥有负责头部和感觉器官的遗传部分。然而产生这些特征的这些基因之间相互作用的复杂性则都还没有得到证实。“事实上，我们可以说这些基因在某种已经灭绝了5亿年的东西上起作用，这让我很着迷，”Evans说道。这项研究得到了NASA外空生物学基金和Peter Buck博士后奖学金的支持。
接下来，该团队计划对肌肉发育和功能展开研究以进一步了解早期动物进化。“在某些方面，我们的工作是把这些动物放到生命之树上并表明它们在基因上与现代动物和我们有联系，”Droser说道。2021-03-25 -
化石研究显示海洋动物之间的进化“军备竞赛”彻底改变海洋生态系统
据cnBeta：一项新研究显示，海洋动物之间的进化“军备竞赛”彻底改变了海洋生态系统，其规模类似于全球灾难引发的大规模灭绝。瑞典于默奥大学和佛罗里达自然历史博物馆的科学家们利用古生物数据库建立了一个多层次的计算机模型，记录了过去5亿年海洋生物的历史。他们对化石记录的分析与古生物学家J. John Sepkoski在1981年的一项开创性研究密切呼应--但有一个关键的不同。
Sepkoski的开创性统计工作显示，大约在4.9亿年和2.5亿年前，整个海洋的生物多样性发生了突变，对应的是两次大灭绝事件。这些事件将海洋生物划分为他所说的“三大进化动物群”，每个动物群都由一组独特的动物主导。但新模型揭示了第四个。
大约2.5亿至6600万年前，掠食性海洋动物和它们的猎物之间为生存而进行的激烈斗争可能是一种同样强大的力量，将海洋多样性重塑为我们今天所看到的样子。第三次大的转变比之前的转变要渐进得多，它是由生物体而不是外部过程所驱动的。
“我们了解到的是，并非所有动物生命的重大转变都与大规模灭绝事件有关，”研究的主要作者Alexis Rojas说，他在佛罗里达大学获得博士学位。Rojas现在是综合科学实验室的博士后研究员，该实验室是于默奥大学致力于跨学科研究的中心。
研究报告的共同作者Michal Kowalewski说，许多科学家长期以来一直认为，火山活动、小行星撞击或气候变化等外部因素是地球生物圈发生重大变化的主要驱动力。 Kowalewski是Rojas的博士生导师和佛罗里达博物馆汤普森无脊椎动物古生物学主席。
“化石记录告诉我们，生命史上的一些关键过渡是由突发性外部因素引发的快速变化。但这项研究表明，其中一些主要的过渡是比较渐进的，可能是由生物之间的生物相互作用所驱动的。”他说。
Sepkoski的工作之所以如此具有革命性，原因之一是他用数学方法解决了一个实际问题：化石记录太大、太复杂，一个人仅靠观察标本就能分辨出生命的潜在模式。他在1981年的研究导言中写道：“当对其组成部分进行单独或小群体的研究时，它们的形态、功能、相互作用和历史的复杂性往往显得不堪重负，几乎是无限的。”
他认为，将这些组件组织成系统的层次结构，提出了一个更完整的观点。Sepkoski的模型将5亿年的海洋生物分为三个伟大的王朝，每个王朝之间都有一次大规模的灭绝，为新的群体的繁荣和统治扫清了道路。在三叶虫统治之后，被称为腕足类的动物和某些古老的珊瑚和氨虫崛起。在二叠纪末期的大灭绝之后，它们又被蜗牛、蛤蜊、甲壳类、现代珊瑚和各种骨质鱼类所取代。
Kowalewski说，Sepkoski的假说从根本上改变了科学家对生命史的思考方式。它提供了一种有组织的方式来理解海洋生态系统的历史--总体的故事情节和情节的转折。但随着我们对化石记录的了解，Sepkoski也面临着如何分析如此庞大而复杂的信息的困境，Kowalewski说。
“现在记录了数以百万计的化石标本，我们的大脑根本没有可行的方法来处理如此庞大的古生物数据档案，”他说。“幸运的是，分析方法不断改进，给我们提供了更好的方法来提取和检查隐藏在这些极其复杂的数据里面的信息。”
Rojas通过使用数据建模的最新进展来应对这一挑战。具体来说，他对使用复杂的网络工具来创建一个更好的化石记录表示感兴趣。与古生物学中的其他方法不同，复杂网络使用代表物理和抽象变量的节点的链接结构来发现给定系统中的潜在模式。网络方法可以应用于社会现象--例如，显示Facebook用户与平台上朋友的互动模式--但它们也可以应用于复杂的自然系统。和Sepkoski一样，Rojas也是一位受过古典训练的古生物学家，他在寻找一种全新的视角来看待化石记录。
“有许多进程同时在多种规模上发生：在你的社区、你的国家和整个地球上。现在想象一下一天、一年或500年内发生的过程。”他说：“我们正在做的是试图了解所有这些跨时间的事情。”
一个简单的网络可能由一个单层组成--所有动物生命的记录和它们生活的地方。但Rojas和他的同事们的网络将不同的时间间隔作为单独的层，这是以前关于宏观进化的研究中所缺乏的特征。其结果是Rojas 所描述的一种新的、抽象的化石记录，是对博物馆收藏的标本所代表的物理化石记录的补充。
“这很重要，因为我们提出的问题，我们研究的过程，发生在不同的时间和空间尺度，” Rojas说。“我们已经退后了一些步骤，所以我们可以查看整个化石记录。通过这样做，我们可以探索各种问题。”
“我们的海洋生物交互式地图显示了较小的动物群体及其在每个进化动物群中的相互作用，” Rojas说。“在最基本的层面上，这张地图显示了具有特定动物的海洋区域。我们研究的构件是单个动物本身。”
这个复杂的网络显示了Sepkoski的模型无法捕捉到的东西：海洋生物的逐渐过渡与中生代海洋革命相吻合，中生代海洋革命开始于大约1.5亿年前。这一革命最早是在20世纪70年代被假设的，它是由骨鱼、甲壳类和蜗牛等海洋捕食者的迅速增加引起的，自此以后，它们一直在海洋中占据主导地位。它们的增殖促使猎物变得更加灵活，隐藏在海底，或者通过加厚盔甲、发展棘刺或提高身体部位的再生能力来增强它们的防御能力。
Sepkoski知道中生代海洋革命，但他的模型受限于当时的方法和数据，无法划分出这一逐渐过渡前后的海洋生态系统。Rojas和他的同事们的研究表明，物理和生物过程在塑造最高层次的海洋生命方面都发挥了关键作用。
“我们正在将两个假说--中生代海洋革命和三大进化动物群整合成一个单一的故事，”Rojas说。“该模型显示的不是生命的三个阶段，而是四个阶段。”2021-03-25 -
中国科学家在缅甸琥珀中发现恐龙时代昆虫新物种
据人民网（赵竹青）：2021年3月，中国科学家在琥珀中发现了一种前所未有的新物种。这种长相怪异的“小怪兽”长着巨大的“角”，和纤细的身体形成巨大反差。相关研究成果近日发表于国际顶级杂志《细胞》旗下子刊iscience上。3月20日起，这枚琥珀将在北京石探记博物馆进行免费展览。
据悉，这也是人类目前发现的触角比例最大的一类昆虫，被科学家称为“大角蝽”。蝽就是人们俗称的“臭大姐”。此次发现的大角蝽是首个具有极为夸张的叶状触角的古生蝽类，也是缘蝽科中最早的有关叶状触角的记录。
该论文的第一作者是南开大学博士杜宝洁和中国科学院动物研究所博士陈睿，通讯作者是南开大学教授肖金花、黄大卫。本研究中的琥珀来自缅甸北部克钦邦胡冈谷地，琥珀的形成年代为白垩纪中期（约9900万年前）。该大角蝽具有极为夸张的叶状扩展触角。这一发现表明，缘蝽科物种的触角扩张至少起源于9900万年前，并对化学通讯行为、防御行为和性选择行为起到至关重要的作用。
据介绍，本研究中的缘蝽若虫“武氏大角蝽”，是以标本的提供者武力静女士的姓氏命名的。杜宝洁说，当刚拿到标本时，感到非常兴奋，因为保存于化石和琥珀中的特化特征极为罕见。武氏大角蝽夸张而精美的多节叶状扩展触角前所未有，表明部分半翅目昆虫在白垩纪中期拥有华丽的外观，并已经建立了敏感、精细的感觉系统。
那么，如此奇异的触角相比于半翅目昆虫的普通棒状触角有哪些优势呢？陈睿注意到，该缘蝽若虫强烈扩展的触角面无疑显著增加了其表面积，可接收更多的化学信号，增强对潜在寄主植物和周围环境的感觉功能。除此之外，夸张的形态特征还可能在对配偶的定位和吸引中发挥作用，因为通常只有强壮的雄性才能支撑这么大的触角，这也为雌性寻找优质雄性提供了重要的视觉信号。
参与了此项研究的石探记生物学研究中心刘晔表示，此次分析的是一枚若虫标本，如果未来找到成虫，触角可能更大，扩张可能更显著。研究团队会继续搜索，希望可以找到成虫个体，进一步验证这一特化特征的起源及其相关功能的假设。2021-03-25