来源:中国科学报 发布时间:2015/4/21 8:51:00
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4月10日《科学》杂志精选

 

同位素解释地球最大规模物种灭绝事件

研究人员说,一个初期为二氧化碳向大气中的缓慢渗漏、以及接着发生的二氧化碳大规模、快速的注入给予地球接二连三的打击,使得地球海洋酸化,并引起地球历史上最大规模的物种灭绝。大约2.52亿年前的从二叠纪至三叠纪的过渡——该事件被称作二叠—三叠纪界线(PTB)——与持续了大约6万年的物种大灭绝有关,它包括了两波不同的海洋生物死亡。有关这一PTB物种灭绝事件背后的机制多年来一直存在激辩。但Matthew Clarkson和同事如今用硼同位素创建了一个该时段海水pH值的高分辨率记录。研究人员用复杂的模型显示,与西伯利亚地盾形成有关的火山作用可能在晚二叠纪向大气中注入了两波的二氧化碳。他们提出,地球当时高度碱性的海洋使其缓冲了第一波二氧化碳,但更大的第二波二氧化碳则引发了海洋的广泛酸化。他们说,可能是第二波二氧化碳后的这一海水pH值的突然改变消灭了海洋中绝大多数高度钙化的海洋生物。这些发现对PTB物种大灭绝做了新的阐释,该物种大灭绝导致海洋和陆地物种数量锐减,并给现代生态系统的演化铺设了舞台。它们或许还能帮助研究人员预测我们的地球在未来会如何对海洋酸化做出反应。

南北美洲相连的时间比专家认为的更早

据一项新的研究披露,中美洲海道(它曾经通过连接大西洋和太平洋而将南、北美洲分开)可能比研究人员认为的演变成路桥的时间早约1000万年。这一海道的关闭及巴拿马地峡的形成对海洋环流模式、全球气候及物种从一个大陆向另一大陆的迁徙都造成了重大影响。某些研究提出,该分隔南、北美洲的深海海峡是在约300万年前消失的。但Camilo Montes和同事证明,中美洲海道干涸的时间要早得多(发生在约1500万年前至1300万年前)。研究人员从安第斯山脉北面位置采集的钻孔和地层剖面发现了巴拿马特有的矿物质。他们提出,这些巴拿马岩石是被远古河道系统所运送的,该系统在1300万年前就已经开始从巴拿马弧流入南美北部的浅海流域。研究人员的结果意味着中美洲海道在那时应该已经关闭。如果他们的结果得到确认,那么研究人员可能需要更新许多目前流行的模型。

对濒危山地大猩猩进行全基因组测序

对山地大猩猩的全基因组测序揭示了一个数量不断减少的种群和同系繁殖会如何影响这些大猩猩的基因多元性及如何对其生存造成影响;现在的估计认为,全世界山地大猩猩数目不超过800只。作为一个濒危大型类人猿亚种,山地大猩猩是全球性的动物保护标志,然而,研究人员对其基因组多元性所知甚少。为了对其作进一步的研究,Yali Xue及同事对采自13只东部大猩猩(7只为中部非洲维龙加地区的山地大猩猩,6只为东部低地大猩猩)的血样本进行了测序。在将这些大猩猩的基因组与所有4个大猩猩亚种的基因组(包括那些西部低地大猩猩种群的基因组)进行比较之后,研究人员发现,在东部大猩猩亚种(山地大猩猩和东部低地大猩猩)中的基因多元性要少得多,尤其是那些对免疫系统功能重要的基因多元性。此外,基于他们的结果,研究人员得出结论,这些山地大猩猩与其他东部大猩猩亚种至少在基因上部分隔离,并且其基因变异率极端低下,后者可能反映了同系繁殖。在通常情况下,同系繁殖会增加来自疾病和环境变化的威胁,但Xue等人显示,对山地大猩猩而言,同系繁殖还引起了有问题基因突变的消除。这种现象可能代表了在一个持续萎缩种群中的为生存而出现的适应性改变。

母体染色体非整倍态与普遍突变有关

研究人员发现了在一个特定基因上的一个突变,该突变与母体染色体非整倍态(或从母亲那里遗传的不规则染色体数目)相关;他们提出,这种情况可能在人群中惊人地常见。已知染色体非整倍态是流产的主要原因,但在受孕后第三天的人类胚胎中大约有75%可查出染色体非整倍态。Rajiv McCoy和同事在一个体外受精周期中对这些第三天的胚胎及其双亲的基因组进行了测序,并发现了基因组的一个似乎与母亲染色体数目缺陷相关的特别区域。已知该基因组区域含有一个被称作Polo样蛋白激酶4(或PLK4)的基因,而该基因可直接影响染色体分离,因此研究人员检测了PLK4并发现了一个可增加母体染色体非整倍态比率的特别突变。进一步的基因筛检揭示,这种基因变异株普遍存在于许多现代人群中,且它近来可能经历了正向选择。

(本栏目文章由美国科学促进会独家提供)

《中国科学报》 (2015-04-21 第2版 国际)
 
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