特化的捕食行為驅動了早期螞蟻的輻射演化

螞蟻是最成功的社會性昆蟲，在現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)中扮演了重要角色。螞蟻的起源和早期演化吸引了許多人的關注。長期以來，學界普遍認為早期螞蟻的形態(tài)和生態(tài)較為單一。而近幾年，各國學者從白堊紀琥珀中發(fā)現(xiàn)了一系列的原始螞蟻（例如駝蟻、魔蟻），極大改變了我們對早期螞蟻演化歷史的認識。自2016年開始，研究者在緬甸琥珀中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近10種獨角蟻，引起了人們的廣泛關注。但該類螞蟻是如何演化出來的？它們是如何利用大牙和角進行捕食的？這些問題一直是大家期待解開的謎團。近期，研究者對已報道的獨角蟻及相關的現(xiàn)生和滅絕類群進行了詳細的形態(tài)測度學、功能形態(tài)學和系統(tǒng)發(fā)育分析，從形態(tài)功能學上確認了黑帝斯蟻采用的“陷阱－大顎”式捕食機制。研究者建立了化石螞蟻形態(tài)學數(shù)據(jù)庫，并選取了46個滅絕和現(xiàn)生螞蟻的代表類群進行系統(tǒng)發(fā)育分析。結果表明黑帝斯蟻（包括獨角蟻）形成了一個很好的單系類群，可能是已知最原始的螞蟻類群。所有黑帝斯蟻的角是同源的，但“延長的角”在黑帝斯蟻中獨立演化了兩次。研究者進一步選取了112 個現(xiàn)生和滅絕螞蟻的代表類群進行了形態(tài)測度學分析，發(fā)現(xiàn)黑帝斯蟻占據(jù)了一個獨特的形態(tài)空間，與其他化石和現(xiàn)生螞蟻類群明顯不同，而且獨角蟻不同類群也擁有差異巨大的頭型（包括角和大顎），可能專門捕食不同的獵物。此研究發(fā)現(xiàn)獨角蟻的大顎和角共同演化，形成了一套精密的耦合系統(tǒng)。獨角蟻特化的捕食行為進一步驅動了該類群的輻射演化。盡管獨角蟻在白堊紀中期十分繁盛，但在白堊紀后期逐漸滅絕，并與其他原始螞蟻一起被更進步的現(xiàn)代螞蟻類群取代。（Current Biology，2020，https：//doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.106.）

海龜?shù)奶烊弧暗貓D”

在茫茫的大海上，找方向、找路是極為困難的事。但海龜卻在那里穿梭了億萬年，它們能穿越數(shù)千千米的公海，回到多年前它們孵化的地方。自查爾斯·達爾文時代起，科學家就對海龜這種驚人的導航能力感到不可思議。近期，在一項新研究中，研究者給筑巢的綠海龜貼上了衛(wèi)星標簽，以便了解它們的活動范圍，并確定需要保護的關鍵區(qū)域。在這個過程中，研究者意識到，由于機緣巧合，許多被追蹤的海龜會到孤島或岸邊水下覓食。這使他們能夠更精確地探察海龜如何到達如此小而難以發(fā)現(xiàn)的島嶼。在總共記錄的33 只綠海龜中，它們從迭戈加西亞島（印度洋）的筑巢海灘，穿越公海遷徙到西印度洋覓食地，其中許多綠海龜?shù)哪康牡囟际枪聧u。然后，研究者使用基于個體包含洋流影響的模型，將海龜實際遷徙軌跡與候選導航模型進行了比較，發(fā)現(xiàn)33 只海龜中有28 只并沒有每天或精確地調整自己的方向。因此，這些海龜在修正方向之前，有時會偏離原定路線幾百千米——通常是在公海上。他們報告說，海龜經常不能精確地到達它們的小島。相反，它們往往跑過了，或者在遷移的最后階段花時間尋找目標。6 只被追蹤海龜旅行了4000 多千米到達東非海岸，從南邊的莫桑比克到北邊遙遠的索馬里。因此，這些海龜完成了8000 多千米的往返遷徙，往返于它們在查戈斯群島的筑巢海灘。這一發(fā)現(xiàn)支持了這樣一個觀點，即遷徙的海龜在公海上使用了天然導航系統(tǒng)。該研究還提供了一些迄今為止最有力的證據(jù)，證明遷徙的海龜有能力在遠海的深水中重新定位自己。這意味著它們具有并依賴于一種地圖感。但結果也顯示，它們的地圖缺乏細節(jié)，導致海龜只能在一個粗略的水平上航海。由于導航系統(tǒng)不完善，海龜只能不完美地到達目的地。在這個過程中，海龜會花費額外的精力和時間尋找小島。（Current Biology，2020，30：P3236－3242.E3）

消除成癮記憶的“橡皮擦”

喝酒成癮、吸煙成癮、吸毒成癮、賭博成癮、上網(wǎng)成癮……似乎不好的事情更容易成癮，而且，一旦成癮，要想戒掉卻難之又難。這到底是為什么呢？以吸毒為例，其中一個重要原因在于毒品成癮會留下頑固記憶。有別于學習、認知等常見類型的記憶，毒癮在人腦內會形成持久、頑固、環(huán)境關聯(lián)性極強的記憶。戒毒后一旦回到過往的環(huán)境或接觸毒友，這種關聯(lián)性記憶極易被喚醒，從而再次觸發(fā)毒癮，造成復吸。解析藥物成癮的腦神經機制方面的研究顯示，阿片類藥物成癮的兩條神經通路分別調控成癮記憶的形成和維持。首先，研究者在箱子的兩邊設置了兩個環(huán)境完全不同的小房間，對小鼠進行訓練：第一天將小鼠關在A 房間里并向其注射嗎啡，嗎啡激活了大腦內的“獎賞系統(tǒng)”，將毒品“轉化”為腦內的快感；作為對照，次日將小鼠關到B房間里，并向其注射生理鹽水。經過數(shù)日的反復配對后，小鼠便形成了成癮記憶：A房間里有嗎啡，會帶來快感；B 房間里沒有嗎啡，不會產生快感。小鼠在行為學上會對A 房間表現(xiàn)出明顯的位置偏愛，即便數(shù)日后不再向其注射嗎啡，任其在兩個房間中自由選擇，小鼠在70%－80%的時間里還是會呆在A 房間。利用先進的病毒示蹤技術和光纖記錄方法，研究者觀察到在毒品記憶形成、提取和持續(xù)的過程中，小鼠大腦中丘腦室旁核到中央杏仁核，以及丘腦室旁核到伏隔核的兩條神經通路被激活了。接下來，研究者首先利用光遺傳學方法對丘腦室旁核到中央杏仁核通路進行了調控。結果顯示，在訓練小鼠的過程中，對這條神經通路進行光遺傳抑制，小鼠會記不清自己在哪個房間得到了嗎啡。而激活這條通路時，即便在很短的天數(shù)內給小鼠注射少量的嗎啡，它仍能對得到毒品的房間產生明顯偏愛。但與中央杏仁核通路不同，在訓練時抑制伏隔核通路并不會影響小鼠的位置偏好，但在記憶維持階段抑制該通路，則可干預小鼠對嗎啡記憶的提取。也就是說，小鼠在訓練時記住了有嗎啡的房間，但在測試時抑制丘腦室旁核到伏隔核通路后，小鼠不再對任一房間產生明顯位置偏好，關于嗎啡房間的記憶似乎被“擦除”了。而且這種“擦除”作用可以持續(xù)較長時間。通常情況下，經過“戒毒”訓練的小鼠在低劑量的嗎啡提示下很容易喚起記憶，造成復吸。但經過“記憶擦除”的小鼠，在“戒毒”14天后，即使受到低劑量嗎啡提示，仍然不能喚醒成癮記憶，有效阻止了復吸發(fā)生。這表明，丘腦室旁核到伏隔核通路與成癮記憶的提取和維持密切相關，同時也為預防及治療毒品復吸提供了新的靶點與參考。該發(fā)現(xiàn)對于其他頑固的深度記憶，例如恐懼記憶、創(chuàng)傷后應激障礙等，亦有借鑒意義。（Neuron，2020，https：//doi.org/10.1016/j.neuron.2020.06.028）

袋熊掘洞行為的演化

近期，研究者在南澳大利亞艾爾湖盆地發(fā)掘了一塊頭骨和部分骨架化石。該化石可追溯至漸新世晚期（約2500萬－2600萬年前），屬于袋熊亞目的一個新種。袋熊亞目曾是多樣性最豐富的有袋類動物演化組之一，目前只剩袋熊科中的三個物種和考拉仍存活著。研究者將此次新發(fā)現(xiàn)的物種命名為難波大骨獸（Mukupirna nambensis），這個名字源自艾爾湖和弗羅姆湖周邊地區(qū)所講的迪埃里語和馬利揚加帕語中的“muku”骨頭）和“pirna”（大）；難波大骨獸的體重估計為143－171 千克，約為現(xiàn)存袋熊物種的5 倍。深入研究顯示，難波大骨獸的一些解剖特征指向了掘洞行為，比如常見于掘洞動物的前臂的適應。但是，先前發(fā)掘的可追溯至較晚時期的化石證據(jù)表明，大骨獸對于掘洞行為的適應不如其年代較晚的近親。這一點以及大骨獸的體型說明，大骨獸可能不具備現(xiàn)代袋熊所具備的真正的掘洞能力，但是可能通過刮挖的方式，獲取地表下面的食物，如植物根莖?，F(xiàn)存袋熊物種的另一種典型適應是可以持續(xù)生長的專門的臼齒，但是大骨獸卻沒有，這表明在袋熊的演化過程中，用于挖掘的骨骼解剖學適應早于牙齒變化。（Scientific Reports，2020，10：9741）

因貪食而送命的魚龍

魚龍是體型類似于海豚的海生爬行動物，生活在大約2.5 億到9000萬年前。它們牙齒的形狀表明，一些較大的標本能對付大型獵物的頂級掠食者，但幾乎沒有關于它們吃什么的直接證據(jù)。2010年，研究者在我國貴州的一個采石場發(fā)現(xiàn)了一塊巨大的魚龍化石，經鑒定屬于貴州魚龍屬。后經過對化石進一步修理和研究，在這只生活在三疊紀中期的魚龍胃部發(fā)現(xiàn)了另一種叫做海龍的海生爬行動物。令人驚奇的是，這種蜥蜴形狀的動物幾乎與魚龍一樣長，但要瘦得多。它的重量可能只有魚龍的六分之一或八分之一。在發(fā)現(xiàn)之初，這只海龍是一個未知的物種。此后，在同一地點又發(fā)現(xiàn)了另一個體，研究者將其命名為興義新普龍。海龍的身體沒有被消化液分解的跡象，它被咬掉的尾巴在23 米外的同一巖層中被發(fā)現(xiàn)。這表明魚龍吞下它后幾乎立即死亡。魚龍可能是通過搖晃的方式咬掉了海龍的頭部和尾部。然后，它將無尾尸體整個吞下。但在某個時候，也許是在最初的攻擊中，魚龍傷到了自己的脖子。在搖晃和吞食海龍的過程中，這種傷害可能會變得更嚴重，從而導致它隨后不久就死了。（iScience，2020，101347）