环境

羽毛对鸟类的体温调节、飞行和交流至关重要，起源于称为原羽的简单附属物，这些附属物存在于某些恐龙中。通过研究鸡的胚胎发育，日内瓦大学（UNIGE）的研究人员发现了分子信号通路（Shh通路）在羽毛形成中的关键作用。这项研究为羽毛在进化过程中多样化的形态发生机制提供了新的见解。 羽毛对鸟类的体温调节、飞行和交流至关重要，起源于称为原羽的简单附属物，这些附属物存在于某些恐龙中。通过研究鸡的胚胎发育，日内瓦大学（UNIGE）的两名研究人员发现了分子信号通路（Shh通路）在羽毛形成中的关键作用。这项发表在《PLOS Biology》期刊上的研究为羽毛在进化过程中多样化的形态发生机制提供了新的见解。 羽毛是动物王国中最复杂的皮肤附属物之一。尽管它们的进化起源一直存在广泛争论，但古生物学发现和发育生物学研究表明，羽毛是从称为原羽的简单结构中进化而来的。这些原始结构由单根管状丝组成，大约在两亿年前出现在某些恐龙中。古生物学家们仍在讨论它们是否在恐龙和翼龙（第一种具有膜翅的飞行脊椎动物）的共同祖先中更早出现，约在两亿四千万年前。 原羽是简单的圆柱形丝状物。它们与现代羽毛的区别在于没有羽枝和羽小枝，且缺乏毛囊——即在其基部的内陷。原羽的出现可能标志着羽毛进化的第一个关键步骤，最初提供热绝缘和装饰，随后在自然选择下逐渐被改造，形成了更复杂的结构，使飞行成为可能。…

环境条件可能对植物造成有害的压力，给家庭园丁和农民带来挑战。因此，早期检测——在叶片可见变色、枯萎或凋谢之前——至关重要。现在，研究人员在《ACS Sensors》上报告说，他们创造了一种可穿戴的植物贴片，可以快速感知压力，并将信息传递给种植者。这种电化学传感器直接附在活植物叶片上，监测氢 peroxide，这是一种关键的应激信号。 害虫、干旱、极端温度和感染都对植物造成压力。作为回应，植物的正常生物化学失去平衡，产生氢 peroxide，它还充当细胞之间的信号，激活防御机制。及早检测这种化学线索可以帮助人们专业地调整植物护理并防止进一步损害，从而最大化作物产量，即使在恶劣条件下。但大多数当前的氢…

弯曲杆菌感染是美国最常见的食源性疾病，每年使估计150万人生病。一项新研究检查了来自10个州的弯曲杆菌耶尔逊菌感染记录，绘制了2013年至2019年间的区域、年龄相关和耐药性趋势。研究发现，耐药性 C. jejuni 感染在20至39岁组中最高，且2013年至2019年间氟喹诺酮耐药性 C.…

在纳米比亚、阿曼和沙特阿拉伯的沙漠地区，研究工作揭示了不寻常的结构，这可能是由于一种未知的微生物生命形式的活动造成的。研究人员在这些沙漠地区的大理石和石灰岩中发现了异常小的洞穴，即从上到下以平行排列方式在岩石中延伸的微小管道。 “我们感到惊讶，因为这些管道显然不是地质过程的结果，”美因茨大学约翰内斯·古腾堡教授Cees Passchier说，他在纳米比亚进行地质野外工作时首次发现了这一现象。在后来的样本调查中，发现了生物材料的证据。显然，微生物在岩石中打孔。“我们目前不知道这是一种已经灭绝的生命形式，还是仍然在某处生存，”Passchier补充道。 在纳米比亚的神秘发现 地质学家Cees…

细胞内的细胞器最初常常是独立的细胞，这些细胞被宿主细胞纳入，并在进化过程中失去了它们的独立性。生物学家们现在正在调查这种同化过程是如何发生的以及发生的速度。 细胞内的细胞器最初常常是独立的细胞，这些细胞被宿主细胞纳入，并在进化过程中失去了它们的独立性。由海因里希·海涅大学杜塞尔多夫（HHU）的埃娃·诺瓦克教授博士领导的生物学家团队正在研究这种同化过程是如何发生的以及发生的速度。他们现在在科学期刊《科学进展》中描述了他们对这一过程中的一个中间阶段的发现。 真核细胞，即具有细胞核的细胞，包含大量功能亚单位，称为细胞器。它们在细胞内执行重要功能。一些细胞器在过去某个时刻是独立的单细胞生物。然后它们被细胞摄取，并随着时间的推移与宿主细胞以共生的方式演化。这些“内生共生体”在这个过程中失去了自主功能的能力。这类细胞器的一个著名例子是线粒体——细胞的“动力源”，它源自细菌。 诺瓦克教授领导的微生物细胞生物学研究所的工作组正在研究细胞及其内生共生体在数百万年的演化过程中是如何相互适应和演化的。发表在科学期刊《科学进展》上的一项研究集中在一种单细胞鞭毛虫——Angomonas deanei（简称：A.…

新的RNA基础活性剂可靠地保护植物免受黄瓜花叶病毒（CMV）的侵害，CMV是农业和园艺中最常见的病毒。它们是由马丁·路德大学哈雷-维滕贝格（MLU）的研究人员开发的。活性成分具有广谱效应；一系列RNA分子支持植物的免疫系统抵御病毒。在实验室实验中，80%至100%的处理植物在高病毒载量感染中存活，正如团队在《核酸研究》杂志中报告的那样。他们的论文已被该期刊选为"突破性文章"。研究人员现在正在将这一理念从实验室转化为实践。 黄瓜花叶病毒对作物是一种特别毁灭性的病毒。约90种蚜虫传播该病毒，影响超过1200种植物。这些植物包括许多农业作物，如南瓜、黄瓜、谷物以及药用和香料植物。感染的植物通过叶子上的特征性马赛克图案被很容易识别。一旦感染，植物便无法正常生长，其果实也无法销售。截至目前，没有针对CMV的批准剂。但马丁·路德大学的研究人员的新研究可以提供长期解决方案。其基本思路是通过正确引导植物的自然防御来对抗病毒。 当病毒感染植物时，它利用植物的细胞作为宿主。病毒通过其基因材料以核糖核酸（RNA）分子的形式在植物细胞中繁殖。一旦注入，这些外源RNA分子会触发植物免疫系统的初始反应。特殊的酶剪刀识别并切割病毒的RNA分子。这个过程产生小干扰RNA（siRNA），这些siRNA在植物中扩散并触发免疫反应的第二步。siRNA分子与特殊蛋白质复合体结合，并引导它们到病毒的RNA分子上。一旦到达那里，这些蛋白质开始分解病毒的有害RNA分子，将其转化为无害的可降解片段。 "一般来说，这一防御过程的效果并不好。病毒感染产生许多不同的siRNA分子，但只有少数具有保护作用，"来自MLU生物化学与生物技术研究所的斯文-埃里克·贝伦斯教授说。他的团队开发了一种识别在此过程中高效siRNA分子的方法。在进一步重要的步骤中，他们现在能够将多个这种siRNA分子结合成所谓的高效双链RNA分子（edsRNA），这些分子特别适合在植物中使用。这些edsRNA充当一种“包裹”，在进入植物细胞后很快被分解为siRNA。通过这种方式，大量高效的siRNA分子可以在现场产生保护性抗病毒效果。 该团队对模式植物烟草(尼古丁烟草)进行了大量实验室实验，能够证明基于edsRNA的活性剂可靠地保护植物免受黄瓜花叶病毒感染。"我们实验中的植物感染了非常高的病毒载量：我们所有的未处理植物都死了，"贝伦斯解释说。相比之下，80%至100%的处理植物存活。edsRNA制剂还有另一个特别的优势：当包裹被分解时，产生一批攻击病毒不同部位的高效siRNA分子。这显著增强了保护效果。“像黄瓜花叶病毒这样的RNA病毒是危险的，因为它们可以迅速进化。此外，该病毒的遗传物质由三个独立部分组成，这些部分可以混合在一起，进一步增加了新突变的机会。为了实现对病毒的最大保护，我们的活性成分针对基因组的不同部分，”贝伦斯说。该团队还优化了筛选有效siRNA的过程，可以在两到四周内调整程序以针对新的病毒突变。"时间是一个重要因素：当新的病毒变种出现时，我们可以非常快地相应修改活性剂，"贝伦斯解释说。这一方法也可以应用于其他病原体和害虫。…

美国环境保护署（EPA）的空气质量监测网络在六种主要污染物中，始终未能有效捕捉到有色人种社区的空气质量。监测器是推动减少污染、城市规划和公共卫生倡议决策的关键数据来源。这些数据可能误表明污染浓度，使边缘化群体处于风险之中。 根据犹他大学的研究，美国环境保护署（EPA）的空气质量监测器在主要由白人居住的社区中分布不均。EPA的网络始终未能有效捕捉有色人种社区的空气质量，在六种主要污染物中，尤其是铅和二氧化硫，其次是臭氧和一氧化碳。 EPA的监管监测器是推动减少污染、城市规划和公共卫生倡议决策的关键数据来源。没有平等的监测器分布，这些数据可能会误表明污染浓度，使边缘化群体处于风险之中。 “这是问题背后的问题。研究人员和政策制定者都使用空气质量数据，但这到底测量的是谁的空气？”研究的主要作者，犹他大学的博士生布伦娜·凯利（Brenna Kelly）说。“尽管这些数据的质量很高，但这并不意味着它对每个人都是高质量的。”…

研究人员绘制了涉及斑马雀语言学习的长程突触连接，揭示了大脑如何组织学习的声音表现（如鸟鸣）的新细节。 研究人员绘制了涉及斑马雀语言学习的长程突触连接，揭示了大脑如何组织学习的声音表现（如鸟鸣）的新细节。 这项研究作为《eLife》期刊的一篇经过审查的预印本发表，编辑们描述其具有基础性的重要意义，并提供了令人信服的证据，澄清了四个不同输入如何作用于大脑特定区域的三种不同细胞类型，以促进鸟鸣的学习和产生。 理解大脑如何整合感觉和运动信息以指导学习的声音表现对于研究鸟鸣和人类语言至关重要。雄性斑马雀的求偶歌是自然学习行为的一个研究良好的例子，由位于背室脊（DVR）的前脑相关区域控制——这是鸟类相当于哺乳动物新皮层的区域。在这一网络中，运动前区HVC对鸟类在年轻时学习歌曲以及在成年时产生歌曲至关重要。虽然涉及指导鸟鸣的主要通路已被确立，但不同脑区之间的精确突触级连接由于技术限制仍然难以建立。 “像人类一样，鸣禽通过模仿和练习来学习它们的声音，依靠感觉反馈来完善它们的歌曲，”…

一组研究团队开发了一种基于深度学习的开创性方法，用于比以往任何时候都更准确高效地分析细胞内的结构框架——细胞骨架。这一进展可能会改变科学家研究植物和其他生物细胞功能的方式。 熊本大学的研究团队开发了一种基于深度学习的开创性方法，用于比以往任何时候都更准确高效地分析细胞内的结构框架——细胞骨架。这一进展最近发表于Protoplasma，可能会改变科学家研究植物和其他生物细胞功能的方式。 细胞骨架分析的突破 细胞骨架是支持细胞形状、分裂和对环境变化反应的一种蛋白质纤维网络。传统的分析这些结构的方法通常依赖于在显微镜下的手动观察，这既耗时又容易出错。尽管数字显微镜已使一些自动化成为可能，但准确测量细胞骨架密度仍然是一个挑战。 为了解决这个问题，研究团队在熊本大学先进科技学院的高木匠教授的领导下，开发了一种基于人工智能的分割技术，显著提高了细胞骨架密度测量的精度。通过用数百幅共聚焦显微镜图像训练深度学习模型，团队实现了一个能够高精度区分细胞骨架结构的系统。…

虽然皮罗德马属的真菌很常见，但科学家们现在发现了五种之前未知的物种。其中之一是北欧广泛分布的物种之一，而另一个只在原始林中发现。这些发现表明，该属的多样性远比以前认为的要大，并且由于原始森林被砍伐，其中一些物种面临消失的风险。 虽然皮罗德马属的真菌很常见，但科学家们现在发现了五种之前未知的物种。其中之一是北欧广泛分布的物种之一，而另一个只在原始林中发现。这些发现发表在《真菌生物学》上，表明该属的多样性远比以前认为的要大，并且由于原始森林被砍伐，其中一些物种面临消失的风险。 皮罗德马属的许多真菌是瑞典最常见的真菌物种之一。它们与树木形成一种叫做菌根的共生关系，在这种关系中，它们帮助宿主吸收水分和营养，以换取糖。这使得它们对森林生态系统的功能和生长非常重要。 研究人员现在在该属中发现了五种新物种，这些物种在《真菌生物学》上发表的研究中进行了描述。加上他们去年发表的另外七种新物种，皮罗德马属现在的规模已经扩大了三倍，从一个小属变成了中等规模的属。 “我们早就看到，皮罗德马属的物种在菌根共生中的重要性，以及该属的物种多样性远超过已命名物种的数量。现在通过界定和命名，使这些物种变得可见并进行交流，这是令人满意的，”生物有机系教授马丁·瑞伯格（Martin…

在几乎所有物种的基因组中，包括植物、真菌甚至人类，都潜藏着那些代代相传但对生物体没有明显益处的基因。这些被称为“自私基因”的基因有时可能是有害的，甚至致命。一项研究揭示了自私基因如何“欺骗”遗传，以确保它们被传递到下一代，通常是以牺牲生物体生育能力为代价。 在几乎所有物种的基因组中——包括植物、真菌，甚至人类——潜藏着那些代代相传但对生物体没有明显益处的基因。这些被称为“自私”基因的基因有时可能是有害的，甚至致命。来自斯托沃斯医学研究所的一项最新研究揭示了自私基因如何“欺骗”遗传，以确保它们被传递到下一代，通常以牺牲生物体的生育能力为代价。 助理研究员SaraH Zanders博士和Randal Halfmann博士的实验室合作，研究了裂殖酵母中的这些自私基因，这是一种单细胞生物和强大的遗传研究系统。团队发现了广泛可变的wtf自私基因家族如何危害细胞的共同原则，这些特性可能在许多生命形式中存在。发表在《PLoS…

一项新的研究解释了如何鹦鹉的脑部帮助它模仿人类的单词。 一项新的研究解释了如何鹦鹉的脑部帮助它模仿人类的单词。 通过首次记录鹦鹉发声时的脑活动，纽约大学格罗斯曼医学院的研究团队发现，它们的脑部在发声时会生成以前只有人类才有的模式。 这项研究于3月19日在线发表在《自然》杂志上，绘制了一组位于鸟类大脑中的神经细胞的活动图，这个区域称为前弓状核（AAC），已知对其发声器官的肌肉有强烈影响。研究发现，不同组的AAC细胞产生类似辅音和元音的声音。 当鹦鹉唱歌时，某些细胞在特定音调下变得活跃，就像按下钢琴上的琴键一样，新的模式与人类语言背后的组织结构相似。根据他们的发现，研究人员建议，人类和鹦鹉——与迄今为止研究的任何其他动物不同——在更高脑活动和声音产生之间存在相似的联系。…