PDF《“生命熔炉” 是怎样炼成的？》

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2015 年11 月10 日 星期二 Tel押(010)

62580617 3 主编: 赵路 编辑: 张晴丹 校对: 王心怡 E-mail押lzhao@stimes.

cn 研究人员希望, 数据分享将为利用诸如这些 脑部腺癌细胞等肿瘤的基因组信息带来更好的 方法. 图片来源: Robert Caughey/Visuals Unlimited, Inc. Catherine Rigsby 的膝盖陷入泥沼里,她沿 着秘鲁亚马逊森林中一条较浅的溪流费劲地向 前挪动着.她沉着地甩掉淤泥, 抓起岸边的一根 树枝当作手杖.蜜蜂在她的头顶嗡嗡地响着, 金 刚鹦鹉在密林中发出尖利的叫声,这位沉积学 家小心翼翼地继续寻找着她在这片雨林中的探 索目标:裸露的岩石.这个地方位于马努河上 游,距离当地最近的城镇大致需花费一天的水 路,在这个亚马逊森林偏僻的角落周围可能分 布着这种岩石. 我觉得我们运气太好了! Rigsby 的研究 生Sage Wagner 在不远处的溪流转弯处喊道. Rigsby 在东卡罗来纳州立大学和厄瓜多尔Yachay 理工大学担任教职,进入她视野的是一 块并不高的沉积层.这个沉积层是在大约

900 万年前一层层沉积下来的,这个露头沉积岩隐 藏着解开长久以来一个谜题的线索:是什么产 生了亚马逊雨林如此庞大的生物多样性? 加勒比海入侵南美大陆 西亚马逊包括秘鲁、 厄瓜多尔、 哥伦比亚的 部分区域以及巴西西北部地区, 是世界上植物 物种最为丰富的地区 .美国密歇根州立大学进 化生物学家Christopher Dick说, 在北美北部约 有300种树木, 而在西亚马逊, 每一公顷森林中就 有300种植物种类. 事实上, 植物物种多样性只是 其中的一部分. 据了解, 亚马逊盆地―― ―从巴西 一直延伸到大西洋沿岸的面积达670万平方公里 的地区―― ―生活着全世界已知10%的物种. 科学家一直认为,这种丰富的生物多样性 来自于西亚马逊曾经历过的巨大地质活动, 如 造山运动、 海岸线变迁、 河流改道等.这些地质 活动通过分散和改变物种栖息地,形成了物种 大爆发.但是科学家们围绕这些地质活动的发 生方式以及哪种地质活动对亚马逊物种的形成 产生了较大作用产生了激烈的争论. 对于西亚马逊物种形成之谜,一种普遍的 观点是加勒比海在

1000 万年前侵入南美大陆, 形成了广袤的湿地,其间星罗棋布着各种大小 岛屿. 因此微生物必须适应咸水、 淡水、 水栖、 陆 生等各种生物群落, 从而触发了生物多样性. 为了支撑这一观点,一些研究曾找到了浮 游生物、 软体动物、 海洋鱼类, 乃至现存的亚马 逊河海豚等强有力的证据. 我百分之百确定, 在亚马逊的漫长历史中,加勒比海至少曾有两 次入侵南美大陆北海岸线, 并涌入到

2000 公里 之外的西亚马逊. 史密森尼热带研究所古生物 学家 Carlos Jaramillo 说. 安第斯山脉抬升 但是, Rigsby 发现的露头沉积岩却对上述 观点提出了挑战,它表明当时亚马逊的环境和 今天如出一辙. 在接近溪流表面的地方, 这个至 今已

900 万岁的沉积岩颗粒精细度较为粗糙, 但是越往上走颗粒越精细.到达溪流上方

1 米 左右的位置时, 颗粒再次变得粗糙, 而且这种模 式反复重复.Rigsby 推测, 她看到的是像今天一 样的河流洪流反复出现的痕迹.当洪水消退时, 现代的洪水也会使同一块沉积层原来的粗糙颗 粒变得精细. 基于这块露头沉积岩和其他证据, Rigsby 和一些研究人员争论称,亚马逊大量生物物种 的涌现出现在更早的地质事件中.他们支持的 一个选择性观点是:在亚马逊盆地西部边缘曾 在更早时期发生过安第斯山脉的抬升,这一事 件最晚发生在

6500 万年前.当物种适应了山体 沿线狭窄的生态位置之后,生物多样性飞速发 展, 新物种从安第斯山脉进入了亚马逊雨林. 为此,今年

7 月, Rigsby 和Dick 以及其他

18 名同事来到秘鲁,开始寻找可以证明这种观 点的地质学和生物学资料.他们不仅检查了岩 石和化石, 还检查了现存的一些植物, 这些可能 会含有让他们摸清亚马逊森林演化的线索. 我 们能够从这些收集物品中获得大量的 (基因) 数据, 如果我们可以很好地过滤这些数据, 就能够 获得大量关于环境历史、地质历史和气候历史 的资料. 该项目负责人之

一、 Yachay 科技大学 和杜克大学地质学家 Paul Baker 说. 扑朔迷离的谜底 这个想法不坏. Dick 说.但是当

1990 年 一篇发表于 《自然》 的研究成果出现后, Haffer 的 假设被推翻了. 这篇文章表明, 生物多样性热点 实属错觉,这是科学家在容易到达的雨林区域 反复收集样本的结果. 事实上, 南美雨林在冰 河时代处于湿润地带. 内布拉斯加大学古气候 学家、 Baker 项目共同负责人之一 Sherilyn Fritz 说, 简言之, Haffer 假设是错误的. 因此, 科学家重新开始绞尽脑汁, 希望拨云 见日, 解开亚马逊雨林生物多样性之谜. 这时年轻的地质学和孢粉学家Carina Hoorn 走进了西亚马逊,建立了该地区在更新 世之前的模型.数百万年前, 即在距今

2300 万 年前至

500 万年前的中新世时期, 那里已经存 在着高度密集的雨林. 她说. Hoorn 知道, 一个多世纪以来, 科学家一直在 西亚马逊寻找软体动物贝壳化石,但是一直以来 她并不相信加勒比海可以深入到如此遥远的内 陆.然而, 随后她却在秘鲁、 哥伦比亚和巴西西北 地区的雨林中发现了越来越多的有孔虫(绝大多 数生活在海洋中的一种单细胞微生物) 化石残骸. 这样我才相信了这种观点. Hoorn 回忆说, 她现 在是荷兰阿姆斯特丹大学的一名研究人员以及 CLIM-AMAZON 项目的负责人. 现在,她已经绘制出一幅中新世时期西亚 马逊的图景:当时那里属于受到海水入侵的海 口区域, 当海水入侵后使雨林隔绝形成岛屿, 分 裂开了陆生物种并促进了物种形成. 同时, 今天 在亚马逊流域发现的若干种河流物种其祖先也 来自于海洋, 如海豚和黄貂鱼等, 加拿大多伦多 大学进化生物学家 Nathan Lovejoy 说. 然而, 与此同时, 其他潜在的亚马逊物种形 成假说也在酝酿着.安第斯山脉在断断续续地 向上抬升, 而且一旦这道 万里长城 形成之后, 南美洲从此将是另一种景象. 揭开面纱尚需更多研究 在马努国家公园偏僻的雨林中, Christo- pher Dick 从一种叫作 Poulsenia armata 的古树 上摘下了一些叶子,他希望从中发现它的基 因中蕴含的古地质学变化资料.此外, Dick 还 收集了厄瓜多尔同种树的基因样本,他发现 两种树木在大约

900 万年前拥有共同的祖先, 这一时间即为安第斯山脉正在进行剧烈抬升 的时期.正如 Baker 所说的那样, 这种 地理基 因 在诸如亚马逊雨林这样的地方可以成为 一种有价值的研究对象,因为那里的露头岩 石非常少. 其他一些团队也在研究这项极富挑战性的 生物地理学难题.例如, 由欧盟和巴西合作开展 的一项叫作 CLIM-AMAZON 的项目,正在尝 试解开亚马逊盆地的沉积历史,从而追踪古水 体走向.由纽约美国自然历史博物馆鸟类学家 Joel Cracraft 和巴西圣保罗大学植物学家 L俨cia Lohmann 合作的一项研究正在绘制亚马逊鸟 类、蝶类、灵长类以及两个植物群落的分布范 围,以此了解亚马逊盆地的历史在如何影响其 生物地理分布.上述

3 个研究团队均在近日于 马里兰州巴尔的摩市举行的美国地质学会年会 上作了报告. 多学科协同工作的目的是 加速我们对亚 马逊雨林的了解 .Cracraft 说: 我们处于了解 这一大规模物种多样性如何发生的研究前沿. 接下来, 对于 Baker 来说, 他将和同事分析 此次亚马逊雨林之行采集的珍贵样本: 带有 盔甲 的树叶、 罕见的沉积岩露头、 一棵石化树. 不 过现在, 他们正在沿着马努河走出雨林, 并心满 意足地欣赏着这片雨林的景色―― ―这片地质活 动曾活跃异常、现在看起来却仿如永恒不变的 雨林的景色. (红枫) 一种旨在通过植入电极释放脑电刺激以改 善记忆的策略正在进行人体试验.资助此项研 究的美国军队希望,这种方法或许能帮助因脑 部创伤导致长期记忆受损的数千名士兵.在日 前于芝加哥举行的神经科学学会会议上,由美 国国防部高级研究计划局资助的两个团队展示 了此类植入设备能改善一个人留住记忆能力的 证据. 通过模拟创建和储存记忆的脑电模式, 研 究人员发现, 脑损伤引发的空白能被弥合.这些 成果燃起了人们的希望:自动增强逐渐衰退记 忆的 神经假体 不仅能帮助脑部受伤的士兵, 还能帮助中风病人,甚至是那些通过正常衰老 而丧失了一些回忆能力的人. 由于通过手术将设备植入脑中存在相关风 险,两个团队正在研究已经植入电极的癫痫患 者.研究人员能利用这些电极记录脑部活动, 并 刺激特定的神经元区域.南加州大学 (USC) 生 物工程师 Theodore Berger 表示,尽管最终目标 是治疗创伤性脑损伤, 但这些人可能同样受益. 这是因为反复癫痫会摧毁形成长........