科普文章
  • 研究表明开花植物可能起源于侏罗纪甚至更早 比公认的最古老化石记录要早数百万年
    据中国科学院西双版纳热带植物园生物地理与生态学研究组(丁文娜,星耀武,张秋月,ChristineBacon):开花植物的起源一直以来都是个谜,进化论的奠基人达尔文把开花植物突然出现在化石记录中的现象称为“恼人的谜团”。随着基因组时代的来临,由分子数据估算的开花植物起源的时间比已发现的最古老的被子植物化石要早很多,被子植物究竟起源于何时变得更加扑朔迷离。来自瑞士、瑞典、英国和中国的进化生物学者组成的研究团队试图揭开被子植物起源的神秘面纱。他们最新发表在《自然-生态与进化》(NatureEcology&Evolution)的研究结果表明开花植物可能起源于侏罗纪甚至更早,比公认的最古老的化石记录要早数百万年。根据他们的研究结果,早期开花植物受限于稀有性以及石化概率较低等因素而难以被发现。“早期的开花植物很可能长期以来生活在由蕨类植物和裸子植物所主导的古老的陆地生态系统中。这让我想起了现代哺乳动物在成为主角之前也曾被恐龙时代爬行动物的阴影所笼罩。”来自瑞士弗里堡大学的DanieleSilvestro说到。基于大化石数据库和建模的分析这项研究主要是基于中国科学院西双版纳热带植物园星耀武研究团队建立的大型植物化石数据库。该数据库包含了15000余条大化石记录,几乎囊括了现在主要的开花植物代表类群。“古生物学家和分子生物学家就被子植物起源这个问题的争论由来已久,前者根据最古老的化石的年龄来估计被子植物的起源时间,而后者利用化石信息来校准长时间尺度的被子植物的系统演化历史。我们认为这些想法仍把问题过于简单化,化石记录本身所蕴含的信息可能比我们看到的要多得多,亟待重新挖掘并加以诠释。”来自英国布里斯托的PhilipDonoghue教授如是说。“仅仅是对化石记录梳理实际上并不能准确的估算一个类群的起源时间。因此,我们必须尝试开发新的数学模型,并使用计算机模拟的方法来更有效的解决这个问题。”来自瑞典哥德堡大学的ChristineBacon进一步解释。古生物和分子证据的和解 即使距离达尔文提出这个难解之谜已经过去140多年了,关于开花植物起源时间的争论仍然甚嚣尘上。特别是许多基于现代植物(基因组)的系统发育分析表明开花植物的起源比现有的化石记录要早得多,这些发现在古生物学研究中引起了广泛争议。而在这项最新的研究中,研究者们在完全基于化石证据的模拟分析中发现,开花植物可能起源于侏罗纪甚至更早,暗示开花植物的早期起源并不完全是分子系统发育高估的产物,实际上也得到了古生物数据的支持。“我们并不期望我们的研究能够结束关于开花植物起源的争论,但它确实为一些仍不懈寻找侏罗纪开花植物的人提供了一股强大的动力。侏罗纪开花植物不是分子系统发育分析的虚构产物,而是我们未来值得期待的发现。”中国科学院西双版纳热带植物园的星耀武研究员说。迄今为止,开花植物几乎包含了我们现在食用的所有的农作物,是现在陆地生态系统中物种最丰富、最多样化的植物类群,化石记录显示其多样化可能在过去8千万年到1亿年间建立,只是早期的开花植物仍比较稀少也比较小。最新这项研究结果还发现,在开花植物在占据主导前其可能已经存在了有一亿年之久。1月28日,以上研究成果以“Fossildatasupportapre-Cretaceousoriginoffloweringplants”为题发表在NatureEcology&Evolution。本研究是由来自瑞士、瑞典、英国和中国的科研人员组成的研究团队共同完成,瑞士弗里堡大学的DanieleSilvestro博士为本文的第一作者和通讯作者,瑞典哥德堡大学的ChristineBacon博士,英国布里斯托大学的PhilipDonoghue教授,英国皇家植物园邱园的AlexandreAntonelli教授以及中国科学院西双版纳热带植物园的星耀武研究员,丁文娜博士和张秋月共同参与了这项研究。论文连接:https://doi.org/10.1038/s41559-020-01387-8
    2021-02-04
  • 新研究称地球的物种大灭绝遵循一个周期:2700万年
    据cnBeta:最近古生物学家发现了一件让很多人觉得相当寒心的事情。根据新的研究,包括两栖类、爬行类、哺乳类和鸟类在内的陆生动物的大规模灭绝遵循一个周期,时间跨度约为2700万年。有趣的是,这一大规模灭绝周期也与此前报道的海洋生物大规模灭绝相吻合。研究发现,大规模灭绝与地球上重大的小行星撞击和火山喷发事件时间周期一致。 在化石记录中,有五个主要的大规模灭绝事件。这些大灭绝包括一次发生在4.43亿年前的奥陶纪末期,一次发生在3.6亿年前的德诺瓦纪末期,一次发生在2.5亿年前的二叠纪末期,一次发生在2.01亿年前的三叠纪末期,一次发生在6500万年前的白垩纪末期。 在这几个时期中还发生过其他小规模的灭绝事件。在研究陆地物种灭绝过程中进行的统计分析表明,这些事件按照每2750万年一个周期进行。研究的作者将灭绝事件的年龄与小行星和彗星撞击地球所产生的撞击坑的年龄进行了比较,或者是大规模的火山喷发或一系列的喷发,这些火山喷发覆盖了大片的土地和熔岩,并向大气中排放温室气体。 研究人员表示,新的发现使人们相信周期性的全球灾难性事件是灭绝的诱因。除了小行星和彗星撞击外,研究人员还提出,陆地和海洋上的大规模灭绝也与洪水-玄武岩喷发的时间相匹配。这几千年来向大气中释放有毒气体,导致极端变暖,使海洋酸化。 该研究没有提供结论性的解释,是什么控制了周期性的大灭绝事件。一个有争议的理论是,太阳的一颗伴星在巨大的轨道上可能会搅动彗星,每隔2600万年将彗星抛向地球。每2500万至3000万年一次的洪水-玄武岩喷发可能是地球地幔中上升的羽流长期循环的结果。
    2020-12-28
  • 缅甸琥珀中绽放了近一亿年的新属种花朵Valviloculus pleristaminis
    据cnBeta:外媒CNET报道,大多数花的生命都是短暂而又美丽的。而有一种特殊花朵的“美丽容颜”在缅甸琥珀中被保存了近一亿年。俄勒冈州立大学的研究人员领导的一个团队分享了这一发现,琥珀定格了这朵花绽放时的惊艳瞬间。 “这不算是一朵圣诞花,但它是一种美,特别是考虑到它是一亿年前存在的森林的一部分,”琥珀专家、俄勒冈州立大学名誉教授GeorgePoinarJr.本周在一份声明中说。Poinar是本月在德克萨斯州植物研究所杂志上发表的一篇关于这种花的论文的主要作者。 我们看到的是一朵非常小的花的极度特写,其直径只有一英寸的一小部分。雄蕊--雄花中产生花粉的部分--以螺旋状图案保存下来。研究小组将这种花命名为Valviloculuspleristaminis,这是一个新属和新种。 “Valva是拉丁语,指的是双瓣上的叶子,loculus指的是区室化,plerus指的是很多,staminis反映了花的几十个雄性生殖器,”俄勒冈州立大学研究人员解释说。 这朵花让科学家们窥见了一段久远的植物学历史。他们怀疑这朵孤零零的雄花曾经是一种植物上的花簇的一部分,这种植物可能也有雌花。Poinar说:“尽管如此之小,但仍保留的细节令人惊叹。”
    2020-12-28
  • 植物化石揭示青藏高原中部4700万年前存在亚热带森林
    据中国科学院西双版纳热带植物园:青藏高原中部是认识青藏高原形成过程的关键地区,长期以来备受地球科学和生命科学领域的关注。化石是生物与环境在漫长地质时期协同演化的产物,因而是探讨高原生物多样性演变历史以及高原形成过程的关键证据。中国科学院西双版纳热带植物园古生态研究组、古脊椎动物与古人类研究所共同组织“第二次青藏高原综合科学考察研究”古生物科考队,联合国内外多家科研院所,经过5年的大量野外工作及相关研究,揭示青藏高原中部4700万年前存在亚热带森林。 此次发现的化石点位于地处班戈县海拔4850米的古新统至始新统牛堡组,地处青藏高原中部班公湖-怒江缝合带。科研人员在这套地层的多个层位中发现了大量植物化石,包括叶片、果实、种子、花、地下块茎等,划分为70余个形态类型,这是迄今青藏高原发现的物种最丰富的新生代植物群。通过铀铅法放射性同位素测定,植物群的绝对地质年代为4700万年。 该植物群的不少种类如兔耳果属、椿榆属、金鱼藻属、臭椿属等,均是这些类群在青藏高原乃至亚洲最早的化石记录。一些种类如翼核果族,甚至是该类群目前已知的全球最早化石记录。这些化石类群的发现,表明青藏高原是青藏高原周边地区植物多样性的重要源头之一。 与同时期的植物群比较发现,青藏高原在中始新世与北半球其他地区具有相似的植物区系组成。其中,与美国绿河生物群的物种相似度最高,其次是德国麦瑟尔生物群,如兔耳果属、臭椿属、椿榆属在三个植物群中同时出现,说明青藏高原与北半球的其他地区存在密切的区系交流。目前,仅发现臭椿属可能经由印度次大陆传播到青藏高原。因此,当时青藏高原和印度次大陆之间的区系交流可能受到冈底斯山脉的阻挡。 研究利用气候-叶片多变量分析程序,对化石植物群的古气候定量重建结果表明,中始新世青藏高原中部存在温暖湿润的季风气候,年均温约为19度。研究利用热力学原理重建了植物群的古海拔,表明当时青藏高原中部存在一个海拔不超过1500米的东西向中央谷地,南北两侧分别是冈底斯山和羌塘山脉,这也得到了模型模拟结果的支持。结合古生态组前期发表的棕榈化石证据,中央谷地在经历了2000余万年之后,由于北向挤压和剥蚀填充,到了中新世才逐渐形成现在的高原。 该研究为认识青藏高原主体在形成初期时的生物多样性面貌打开了一扇窗口,也为探讨高原的形成过程提供了重要的古生物学依据。今后研究青藏高原生物多样性演变历史与古环境变化过程,需要考虑青藏高原形成过程的差异性和复杂性。 相关研究成果以AMiddleEocenelowlandhumidsubtropical“Shangri-La”ecosystemincentralTibet为题,发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。版纳植物园古生态研究组研究员苏涛为论文第一作者,苏涛和研究员周浙昆为论文的共同通讯作者。研究工作得到第二次青藏高原综合科学考察研究项目、中科院战略性先导科技专项(A类、B类)、国家自然科学基金优秀青年科学基金和国际合作重点项目等的资助。   青藏高原中部班戈县中始新世种类丰富的化石植物类群。(A)Lagokarpostibetensis.(BandC)legume.(D)Koelreuteria(Sapindaceae).(E)Ceratophyllum(Ceratophyllaceae).(F)Stephania(Menispermaceae).(G)Unknownflower.(H)cf.Colocasia(Araceae).(I)Illigera(Hernandiaceae).(J)legumeleaflet.(K)Vitaceae.(L)Asclepiadospermum5mm:B,G,I,J,P,Q;2mm:E,F,K,L,M. 青藏高原与喜马拉雅山脉形成过程示意图。A.白垩纪中期,冈底斯山和羌塘山脉(唐古拉山脉)就已经形成;B.始新世中期,由于印度板块向北俯冲,冈底斯山和羌塘山脉之间存在一个海拔不超过1500米的中央谷地,此时的喜马拉雅山脉海拔还很低;C.现今的青藏高原和喜马拉雅山脉.
    2020-12-14
  • 李克强:要使更多科研人员能够沉下心来、潜心向学、埋头苦干
    “我们要不断深化体制机制改革,更大解放科研人员的生产力和创造力。使更多科研人员能够沉下心来、潜心向学、埋头苦干。”李克强总理说。 12月7日,中共中央政治局常委、国务院总理、国家科技领导小组组长李克强主持召开国家科技领导小组会议,听取推进科技创新有关情况汇报并部署下一步工作。新的发展阶段必须更加突出以科技创新突破发展瓶颈 李克强指出,“十三五”时期,在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下,创新驱动发展战略深入实施,重大科技成果加速涌现,大众创业、万众创新广泛开展,新产业新业态新模式快速发展,创新型国家建设步伐加快。“但也要清醒看到,我国科技发展仍存在基础研究及原始创新薄弱、一些关键技术亟需突破等问题,新的发展阶段必须更加突出以科技创新突破发展瓶颈、塑造发展新优势。”总理说。李克强说:“下一步要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,贯彻党的十九届五中全会精神,贯彻新发展理念,构建新发展格局,着力加强基础研究和应用基础研究,着力以改革更大激发创新创造活力,着力推动科技与经济深度融合,促进科技实力大幅跃升,形成推动高质量发展的有力支撑。”对科研人员从事基础研究要完善待遇等政策,不提不合理的硬性时间要求 “推动科技创新要引导各方面把更多注意力放在加强基础研究、应用基础研究上来。注重重大科学问题研究特别是原创性、颠覆性创新。”李克强特别强调,“同时要抓好应用研究、创新成果市场拓展等,深挖中国这个超大规模市场的潜力。这样既可以支撑就业和经济发展,也能促进基础研究上台阶,倒逼应用基础研究实现新突破。”总理明确要求,在用好财政资金的同时,鼓励高校、科研院所、企业和社会力量多渠道持续增加投入,明显提高基础研究经费占全社会研发经费比重。“对科研人员从事基础研究要完善待遇等政策,不提不合理的硬性时间要求,鼓励他们甘坐冷板凳,自由探索、厚积薄发,努力有更多科学发现和发明创造。”李克强说。他说,要着力加强对数学等基础学科发展的支持。“用‘十年磨一剑’的精神,扎扎实实夯实基础学科根基,这也是创新的基础。”总理说。打破不合理限制,重大科技项目要注重引入社会力量参与 李克强强调,推动科技创新要尊重科学规律,更好调动科研人员积极性创造性。要引入科研竞争机制,使能干的有机会一显身手,使更多青年人才挑大梁、担重任。要打破不合理限制,重大科技项目要注重引入社会力量参与。总理指出,当前新一轮科技革命和产业变革方兴未艾,新技术日新月异、层出不穷,靠政府部门的主观意愿很难全部提前预判。一些方面不能定得太细,不要划太多的条条框框。“要相信科学家自己的专业选择,相信市场主体的判断,政府要尊重科学规律,提供更好环境和必要的支持。”李克强说。完善成果评价制度,破解简单靠论文评价人才的问题 “我多次与科研人员座谈,他们每次都会提到他们的两大困扰:一是填表等‘杂事琐事’缠身,二是评价体系‘论文’所占分量太重。一些医务工作者也反映,他们要评主任医师,光会看病不行,还须在国家级刊物发表多少论文才行。”李克强说。他强调,必须要在科技领域持续深化“放管服”改革,加快破除不合理的管理规定和制度,使科研团队有更大自主权、省心办事,让科研人员集中精力潜心研究。同时要完善成果评价制度,破解简单靠论文评价人才的问题。
    2020-12-09
  • 命名为“马拉多纳自由蟌”!古生物学家致敬传奇球星
    传奇球星迭戈·马拉多纳在阿根廷时间2020年11月25日突发心脏病离世,享年60岁。从阿根廷国内到世界各地,从拉美足坛、国际体坛到整个国际社会,人们纷纷悼念这位足球世界标志性人物。 球王贝利也发文悼念为向这位传奇球星致敬,10月26日,由中国科学院南京地质古生物研究所主办的国际古昆虫学会会刊《Palaeoentomology》(《古昆虫学》,首次采用在线发布的形式,发表了阿根廷古昆虫学家JulianPetrulevicius(朱利安·彼得鲁莱维修斯)新发现的一个全新类型的豆娘——马拉多纳自由蟌。 今年8月出版国际古昆虫学会会刊《Palaeoentomology》(《古昆虫学》)封面10月17日,作为马拉多纳的超级粉丝,彼得鲁莱维修斯给《Palaeoentomology》投稿。稿件中,他将其发现的全新类型的豆娘命名为马拉多纳自由蟌(Librelulamaradoniana),以向这位世界上最杰出的足球运动员、他的偶像——迭戈·马拉多纳致敬。 马拉多纳自由蟌(Librelulamaradoniana)的化石标本和线条图彼得鲁莱维修斯在文中写道:1986年墨西哥世界杯马拉多纳在五分钟内重新定义了足球,在比赛51分钟上演了“上帝之手”,而在比赛第55分钟他连过五人的进球被誉为“世纪之球”。几乎靠他一己之力成功逆转英格兰队闯入半决赛。  这个马拉多纳自由蟌(Librelulamaradoniana)化石发现于阿根廷西北部距今约6000万年的古新世晚期地层中。它是一枚完整的豆娘翅膀化石,大约3厘米长,属于扁翅蟌科(Argiolestidae),代表了一个全新的类型。于是,彼得鲁莱维修斯建立了新属Librelula(自由蟌属),以他的偶像马拉多纳作为种名予以纪念。  彼得鲁莱维修斯博士的科研成果稿件已被主编黄迪颖录用,原定于12月发表。不料,马拉多纳于当地时间11月25日突然辞世。应球迷的彼得鲁莱维修斯博士的要求,经过编辑部和出版社紧急协商,杂志首次启用在线发表程序,于阿根廷当地时间11月25日夜(即马拉多纳离世当天),在线发表了这篇论文,向这位传奇球星的致敬。  在线发表链接:https://www.mapress.com/j/pe/article/view/palaeoentomology.3.6.1
    2020-11-26
  • 古生物学家周忠和院士:用化石重建生命之树
    据新华社:化石是大自然留给我们来探索生命和地球历史、思考人类及地球未来的宝贵素材。化石中蕴含着远古生命及环境所遗留的信息,但探寻和发掘化石却不是一件容易的事。有这样一群人,他们每天和冰冷的化石打交道并乐此不疲,他们用自己的知识、用化石重建生命之树,他们就是古生物学者。中国科学院院士、古生物学家周忠和就是其中的代表人物之一。很多人感觉古生物研究枯燥且乏味,但周忠和从不这么认为,每一块石头在他心里都是一段故事,每个化石都代表了生命演化历史的一个节点。作为古生物学家能做的事情就是根据有限的线索还原历史,通过自己的双手重建生命演化历史之树。在古生物的科研中,只有把它作为一种好的职业选择,把它作为一种事业,才能享受到科研中的乐趣和成就感。除了做室内研究,古生物学家还要经常做野外考察和发掘工作。1990年,刚刚完成硕士论文的周忠和随几位同事一起去辽宁寻找白垩纪的鱼类化石,发掘工作风吹日晒且枯燥无味,但并非一无所获,周忠和发现了一种白鲟科鱼化石,它是现代长江白鲟最早的祖先,这次发现成为周忠和古生物研究的一个转折点。这次科考之后,周忠和始终忘不了这个地方。他只身回到了辽宁的小山沟里,功夫不负有心人,在同一个地方,他又找到了鸟类化石,这一发现,被同行称为“填补了白垩纪早期鸟类演化史上的空白”。“我做梦梦见最多的是找到好的化石,并不是梦见自己得了什么奖。过去的生命要保存成化石不太容易,需要很多条件。从事古生物研究比较大的乐趣是探索未知,而且很可能会有发现。”在周忠和的眼里,他个人所获的荣誉远远没有他所从事的科研重要,对他来说,更重要的是探索和发现更多的未知化石。从事古生物研究领域的三十年间,周忠和参与过不下四、五十种不同的鸟类、恐龙等新物种的命名和研究,一辈子都在和未知的化石打交道。面对一些艰苦、危险的科考环境,面对枯燥的科研过程,周忠和表示,搞科研,就要不被利益左右,才能保存心中的一方净土,坐得住冷板凳,更要耐得住寂寞。挖地三尺探寻世界过往,潜心研究回溯进化渊源,正是基于对古生物研究的热爱,凭借着一颗热忱之心和锲而不舍的精神,三十多年来,周忠和做出了一个又一个获学界广泛认可的研究成果。在向人们揭示古生物奥秘的同时,撰写着蔚蓝星球的“生命史书”。
    2020-11-23
  • 《科学》杂志:中国学者揭秘古老光合细菌光合作用机理
    据新华网:浙江大学医学院、良渚实验室与中国科学院植物研究所科研团队合作,解析了绿硫细菌古老光合反应中心的原子空间结构,揭示了独特的色素分子空间排布及能量传递机制,有助于理解光合反应中心的起源和进化,为设计光敏器件、提升植物光能利用率提供借鉴。相关研究于2020年11月20日刊登在《科学》杂志。光合细菌是一种35亿年前就在地球上出现的古老的原核生物体,在经历漫长的生物进化和多次对生物界具有毁灭性的气候大灾变后,这些古老的生物依然顽强地活着。绿硫细菌是光合细菌大家庭中的一员,这类细菌具备独特的光合作用系统,能够在光线极弱的环境中进行光合作用。科研团队优化了样品制备的各环节,获得了稳定且足够的蛋白复合体样品,通过冷冻电镜技术,收集了近万张样品颗粒的电子显微镜成像图片,最终成功解析了绿硫细菌反应中心的三维原子结构。绿硫细菌反应中心的叶绿素分子分为两层,两层叶绿素之间有一条明显的“间隙”。据浙江大学医学院附属邵逸夫医院、良渚实验室教授张兴介绍,在目前已经解析的其他光合作用反应中心结构中,类似的“间隙”中间都有一种作为桥梁的叶绿素分子来促进能量由上层的叶绿素分子传到下层叶绿素分子,但在绿硫细菌反应中心内部没有这个桥梁分子。“光合作用的反应过程十分复杂,反应中心的空间结构也极其复杂。在地球几十亿年的历史中,光合反应中心起源只产生过一次,地球上现有的所有光合反应中心都是从同一个祖先蛋白通过发散方式进化而来。”张兴说,课题组下一步研究将努力获取更多的数据,来揭示该古老反应中心进行能量传递的分子机理。未来有望通过人工模拟光合作用机制、仿生设计光敏器件,改造植物光合反应系统、提高太阳能利用率,提高农作物产量。
    2020-11-23
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