阿爾泰山地5200 年的小麥和青稞

新石器晚期-青銅時(shí)代舊大陸文明的早期作物全球化過程是人類社會發(fā)展歷史上最宏偉壯觀的重大事件之一。中全新世馴化作物經(jīng)歷了數(shù)千世代的選擇與栽培改良，其每一顆馴化作物種子積累了人類數(shù)千年的智慧與勞動(dòng)。早期農(nóng)業(yè)人群在馴化作物及交流過程中，不僅共享了不同地域的人類智慧與成果，也極大促進(jìn)了物質(zhì)文化和技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而影響人們的生活方式、文化、藝術(shù)及觀念。早期作物全球化過程中最重要的影響最廣泛的事件是東方粟黍農(nóng)業(yè)與西亞小麥/大麥農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的交流。在新石器晚期-青銅文化過渡時(shí)期，源自兩河流域的普通小麥和裸大麥（青稞）開始在中國出現(xiàn)，成為最早傳入中國的兩種"西方作物"。在隨后幾百年里，普通小麥和青稞在中國北方地區(qū)種植比例逐漸增加，成為河西走廊，青藏高原和黃河中下游地區(qū)早期農(nóng)業(yè)的主要組成部分。另一方面,源自東亞的粟、黍農(nóng)業(yè)也在中亞，南亞及東歐等地區(qū)相繼出現(xiàn)，成為當(dāng)?shù)刂饕南募咀魑铩Ｔ缙谵r(nóng)業(yè)的跨歐亞大陸交流促使了舊大陸農(nóng)業(yè)文明種植方式和烹飪方式的重大改變，并導(dǎo)致人口的增長與文明的快速發(fā)展。歐亞大陸的早期陸上傳播交流通道主要有三條：喜馬拉雅南麓通道、中亞-塔里木盆地的綠洲通道、北亞草原通道，這種跨大陸尺度農(nóng)作物及文化雙向交流最初發(fā)生在什么時(shí)間？由哪些古代人群完成？基于何種途徑和方式進(jìn)行傳播？是近幾十年來考古學(xué)、人類學(xué)與全球變化等領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題。近期，研究者報(bào)道了新疆北部阿爾泰地區(qū)通天洞遺址的最新研究成果。該研究通過炭化植物種子、木炭、花粉、動(dòng)物遺存等考古記錄以及年代學(xué)的綜合研究，將中國境內(nèi)已知最古老的馴化普通小麥和青稞的年齡定格在5200 年前，為小麥農(nóng)業(yè)向東傳播以及東西文明交流的草原通道提供了最早期的證據(jù)。

（Nature Plants2020，6：78-87）

基因" 時(shí)鐘" 或能預(yù)測脊椎動(dòng)物壽命

與每一個(gè)生命個(gè)體一樣，每種生物也有自己的壽命。然而，一個(gè)物種的最大壽命難以定義，而且物種之間存在巨大差異。過去的研究認(rèn)為最大壽命由基因控制，但是到目前為止，仍沒有發(fā)現(xiàn)造成這種差異的基因變種。近期，研究者在構(gòu)建模型時(shí)，采用了252 種壽命已知的脊椎動(dòng)物的參考基因組，鑒定出了42 個(gè)可以預(yù)測壽命的基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些基因中的CpG 密度對脊椎動(dòng)物（包括已滅絕物種）的壽命具有較高的預(yù)測性。研究者以非洲象的基因組及其平均壽命（65 年）為參照，利用模型估算出真猛犸象和古棱齒象的壽命為60 年。以現(xiàn)代及早期人類和黑猩猩的基因組為參照，估算得出丹尼索瓦人和尼安德特人的壽命約為38 年。研究者指出，該模型能夠估算長壽物種的壽命，如平塔島象龜和弓頭鯨，由于這類物種的壽命通常超過人類，因此預(yù)測其壽命是一件具有挑戰(zhàn)性的事。以上發(fā)現(xiàn)可能有助于深入研究現(xiàn)存物種及已滅絕物種的生態(tài)學(xué)和演化、受威脅物種的保護(hù)以及可持續(xù)捕撈。

（ScientificReports2019，9：17866）

海龍科魚類適應(yīng)進(jìn)化機(jī)制

海龍科魚類是種間表型變異十分豐富的小型海洋魚類，主要生活在海洋近岸與島礁區(qū)域，因其特異的體形結(jié)構(gòu)與" 雄性育兒" 繁殖策略等獨(dú)特性狀，被視為海洋生物進(jìn)化和物種保護(hù)研究的旗艦類群。近期，研究者通過多種海洋魚類全基因組比較與解析，揭示了海龍科魚類進(jìn)化速率的特征。隨后，在對不同海龍科物種復(fù)雜性狀形成機(jī)制的分析過程中，他們發(fā)現(xiàn)了SCPPs、tbx4 等功能基因在物種性狀進(jìn)化過程中的關(guān)鍵功能，揭示了Pcdh 基因家族在海龍科物種中的顯著擴(kuò)張，闡明non-clusteredPcdhs 基因?qū)τ诤｝埧莆锓N胎盤發(fā)育和胚胎著床的功能特征。該研究原創(chuàng)性地將海龍科物種的胎盤與高等哺乳動(dòng)物的胎盤進(jìn)行趨同進(jìn)化研究，從全基因組層面進(jìn)行深入挖掘，發(fā)現(xiàn)了海龍科魚類118 個(gè)基因與胎盤類哺乳動(dòng)物趨同進(jìn)化，且這些基因參與了育兒袋內(nèi)細(xì)胞增殖與凋亡、血管增生及胚胎發(fā)育等生命過程。

（National Science Review2020,nwaa002,）

有些恐龍不是冷血?jiǎng)游?/h2>

恐龍是冷血?jiǎng)游镞€是溫血?jiǎng)游?？科學(xué)界對這個(gè)問題長期存有不同觀點(diǎn)。一項(xiàng)新研究顯示，有些恐龍的體溫在35 至40 攝氏度之間，說明它們不是冷血?jiǎng)游锒菧匮獎(jiǎng)游铩＝?，研究者研究了在加拿大等地發(fā)現(xiàn)的3 種恐龍蛋化石，通過分析蛋殼中碳酸鈣礦物的同位素特征，計(jì)算這些蛋殼在恐龍?bào)w內(nèi)形成時(shí)的溫度，從而推斷恐龍的體溫。結(jié)果顯示，這些恐龍的體溫介于35 至40 攝氏度之間，與今天人類的體溫差不多。那么，是當(dāng)時(shí)的環(huán)境比較溫暖，還是恐龍靠自己維持了上述體溫？研究者又分析與這些恐龍同時(shí)期生活在同一地區(qū)的一些冷血軟體動(dòng)物的化石，推斷有的軟體動(dòng)物體溫約為26 攝氏度，這反映了當(dāng)時(shí)環(huán)境的溫度。因此研究者認(rèn)為，這些恐龍不是體溫隨環(huán)境溫度而變的冷血?jiǎng)游?，而是能依靠自身新陳代謝維持體溫的溫血?jiǎng)游铩?/p>

（ScienceAdvances2020，6：eaax9361）

海洋幼蟲進(jìn)化起源之謎

海洋幼蟲的進(jìn)化起源方式是困擾動(dòng)物學(xué)家近百年的科學(xué)難題，被認(rèn)為是動(dòng)物宏觀進(jìn)化領(lǐng)域的主要謎題之一。大多數(shù)海洋無脊椎動(dòng)物類群的生活史會經(jīng)歷特殊的浮游幼蟲階段。這種兼具有小巧、浮游生活的幼蟲階段和體型較大、常營底棲生活的成體階段的生活史，賦予動(dòng)物提供了極大的發(fā)育可塑性和環(huán)境適應(yīng)性，被認(rèn)為是動(dòng)物生活史進(jìn)化的重大事件，也是驅(qū)動(dòng)海洋動(dòng)物類群高度多樣化并繁榮昌盛的關(guān)鍵要素之一。由于缺少完備的化石或分子水平證據(jù)，海洋幼蟲起源問題在國際學(xué)界爭論已達(dá)百年之久，目前主要有兩種模型假說：（1）"幼蟲先起源"假說，認(rèn)為幼蟲進(jìn)化起源早于成體階段，成體階段是在進(jìn)化后期單次或多次獨(dú)立產(chǎn)生的；（2）"成體先起源"假說，認(rèn)為幼蟲進(jìn)化起源晚于成體階段，幼蟲階段是在后期進(jìn)化過程中多次插入產(chǎn)生的。相對來說，由于" 幼蟲先起源" 假說符合" 發(fā)育過程是對進(jìn)化過程的重演"這一傳統(tǒng)認(rèn)知，該假說得到了國際進(jìn)化發(fā)育學(xué)界更廣泛的認(rèn)可。近期，研究者通過分析多種代表性海洋動(dòng)物類群的全發(fā)育周期轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，巧妙應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組年齡指數(shù)（TAI）分析方法，從分子水平上推演了幼蟲的進(jìn)化起源歷史。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)幼蟲階段（相比成體階段）在整個(gè)生活史中呈現(xiàn)更為"年輕"的表達(dá)譜特征，且在后生動(dòng)物類群中普遍存在。研究結(jié)果支持幼蟲階段的進(jìn)化起源晚于成體階段，從而否定了在學(xué)界長期占據(jù)主導(dǎo)地位的"幼蟲先起源"假說模型。盡管支持"成體先起源"假說，研究者通過深入分析發(fā)現(xiàn)，不同于國際上之前提出的"成體先起源"模型認(rèn)為幼蟲存在多次獨(dú)立插入起源，動(dòng)物祖先生活史在進(jìn)化過程中可能僅發(fā)生過一次幼蟲插入事件。研究者最終提出了一種新的幼蟲起源進(jìn)化模型，即幼蟲單次插入起源的"成體先起源"模型，且推斷原始幼蟲的插入時(shí)間可能發(fā)生于櫛水母動(dòng)物門與后生動(dòng)物祖先分歧之后。

（Nature Ecology&Evolution 2020，https：//doi.org/10.038/s41559-020-1138-1）

腸道細(xì)菌可導(dǎo)致多種疾病

人體胃腸道中定居著100 萬億的細(xì)菌和古菌，它們構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，共同維護(hù)著宿主的生理平衡。它們有的有益身體健康，有的則可能具有破壞性的力量。結(jié)腸癌通常被認(rèn)為是由隨機(jī)基因突變引起的，吸煙和不健康的飲食習(xí)慣，增加了人類患結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)。但最近，研究者認(rèn)為某些腸道細(xì)菌可能是引發(fā)突變的"嫌犯"，其中包括一種大腸桿菌，它能產(chǎn)生破壞人類DNA 的物質(zhì)。這種被稱為pks+大腸桿菌的菌株在結(jié)腸癌患者的糞便中更為常見，但它究竟是導(dǎo)致腫瘤的根源，還是患癌的人體環(huán)境更適合其生長，尚不清楚。為了解決這一問題，研究者將pks+大腸桿菌注射到人類腸道（在體外培養(yǎng)的類器官）細(xì)胞中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種微生物觸發(fā)了不同的DNA 損傷模式：在DNA編碼的4 個(gè)" 字母"（A、T、C、G）中，突變發(fā)生在特定的兩個(gè)字母組合上。研究者隨后回顧了此前的兩項(xiàng)研究，在這兩項(xiàng)研究中，近6000 個(gè)腫瘤的基因（主要來自結(jié)腸）被測序。5%到10%的結(jié)腸癌患者有相同的突變模式，但在其他類型的腫瘤患者中則沒有發(fā)現(xiàn)。，這一發(fā)現(xiàn)有力證明了這些細(xì)菌確實(shí)是引發(fā)結(jié)腸癌的原因。如果上述研究結(jié)果得到證實(shí)，人們可以通過服用抗生素來清除致癌細(xì)菌，然后用含有安全有益大腸桿菌菌株的益生菌膠囊，阻止危險(xiǎn)菌株死灰復(fù) 燃。

（Nature 2020，doi： 10.1038/s41586-020-2080-8）

蝙蝠免疫系統(tǒng)讓病毒更致命

近年來， 一些最嚴(yán)重的病毒性疾病--SARS、MERS、埃博拉、馬爾堡病以及新出現(xiàn)的新冠肺炎--可能都起源于蝙蝠，這也許并非巧合。一些蝙蝠--包括那些被認(rèn)為是人類感染源的蝙蝠，其免疫系統(tǒng)永遠(yuǎn)準(zhǔn)備著防御病毒，并可以迅速將病毒隔離在細(xì)胞外。雖然這可能會保護(hù)蝙蝠不受高病毒載量的感染，但也會促使這些病毒在宿主體內(nèi)更快繁殖。這使蝙蝠成為快速繁殖和高度傳播病毒的獨(dú)特宿主。雖然蝙蝠可以耐受這些病毒，但當(dāng)后者進(jìn)入缺乏快速反應(yīng)免疫系統(tǒng)的其他動(dòng)物體內(nèi)時(shí)，就會迅速擊垮新宿主，導(dǎo)致高致死率。之所以如此，可能與蝙蝠的習(xí)性有關(guān)。一般而言，劇烈的體力活動(dòng)和高代謝率通常會導(dǎo)致較高的組織損傷，這是由于活性分子（主要是自由基）的積累。作為唯一會飛的哺乳動(dòng)物，蝙蝠會在飛行中提高它們的代謝率，使之達(dá)到奔跑中的體形相似嚙齒動(dòng)物的兩倍。為了能夠飛行，蝙蝠似乎已經(jīng)進(jìn)化出一種有效清除這些有害分子的生理機(jī)制。這或許是蝙蝠長壽的原因。有些蝙蝠可以活40 年，而同樣大小的嚙齒動(dòng)物只能活兩年。這種對炎癥的快速抑制可能還有另一個(gè)好處：抑制與抗病毒免疫反應(yīng)相關(guān)的炎癥。許多蝙蝠免疫系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵技巧是一觸即發(fā)地釋放一種叫做干擾素的信號分子（干擾素α），它告訴其他細(xì)胞在病毒入侵前"做好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備"。模擬計(jì)算顯示，許多蝙蝠病毒通過動(dòng)物媒介傳染給人類。SARS 冠狀病毒通過果子貍，MERS 病毒通過駱駝，埃博拉病毒通過大猩猩和黑猩猩，尼帕病毒通過豬，亨德拉病毒通過馬，馬爾堡病毒通過非洲綠猴傳染給人類。盡管如此，這些病毒在最后進(jìn)入人體時(shí)仍然具有極高的毒性和致命性。

（eLife2020，9：e48401）

食物與中風(fēng)

中風(fēng)，又名腦中風(fēng)或腦血管意外，是一種突然起病的腦血液循環(huán)障礙性疾病。缺血性中風(fēng)是由于血凝塊阻塞了向大腦供血的動(dòng)脈，或者在身體其他部位形成了血凝塊，并到達(dá)大腦阻斷了其血液流動(dòng)。出血性中風(fēng)發(fā)生在大腦出血損害附近細(xì)胞時(shí)。大約85%的中風(fēng)是缺血性的、15%是出血性的。中風(fēng)是全球第二大死亡原因。研究發(fā)現(xiàn)，雖然較高的水果、蔬菜、纖維、牛奶、奶酪或酸奶攝入量都與缺血性中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)較低有關(guān)，但與出血性中風(fēng)并無明顯聯(lián)系。然而，大量食用雞蛋與出血性中風(fēng)的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，而與缺血性中風(fēng)無關(guān)。近期，研究者分析了1992 年至2000 年期間歐洲癌癥和營養(yǎng)前瞻調(diào)查收集的418329 名男性和女性的數(shù)據(jù)。參與者完成了關(guān)于飲食、生活方式、病史和社會人口因素的問卷調(diào)查，平均隨訪12.7 年。在此期間，有4281 例缺血性中風(fēng)和1430 例出血性中風(fēng)。結(jié)果顯示，人們攝入的纖維總量與缺血性中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的最大潛在降低有關(guān)，每天多攝入10 克纖維就能降低23%的患病風(fēng)險(xiǎn)，這相當(dāng)于10 年內(nèi)每1000 人中減少2例。但每天多吃20 克雞蛋，出血性中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)就會增加25%，相當(dāng)于10 年內(nèi)每3000 人中增加2 例。可見，不同類型的食物與不同類型中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。

（European Heart Journal 2020,ehaa007）