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进化优化鸟类的磁性传感器

2026-04-26 菜科探索 +
简介:黄腹纹霸鹟(Empidonax flaviventris)是霸鹟家族中的一种小型食虫动物,不能产生蛋白质隐色素4。

这种鸟在北美繁殖,冬天迁徙到墨西哥南部和中美洲。

鸣谢:uux.cn卡尔·冯·奥西茨基-奥尔登堡大学据奥尔登堡大学(卡尔·冯·奥西茨基):候鸟能够使用包括磁罗盘在内的各种机制以惊人的精度导航和定向。

奥尔登堡大学的生物学家Corinna Langebrake博士和Miriam Liedvogel教

【菜科解读】

黄腹纹霸鹟(Empidonax flaviventris)是霸鹟家族中的一种小型食虫动物,不能产生蛋白质隐色素4。

这种鸟在北美繁殖,冬天迁徙到墨西哥南部和中美洲。

进化如何优化鸟类的磁性传感器

鸣谢:uux.cn卡尔·冯·奥西茨基-奥尔登堡大学据奥尔登堡大学(卡尔·冯·奥西茨基):候鸟能够使用包括磁罗盘在内的各种机制以惊人的精度导航和定向。

奥尔登堡大学的生物学家Corinna Lange1ake博士和Miriam Liedvogel教授博士以及威廉港的Vogelwarte Helgoland鸟类研究所领导的一个团队现在对数百种鸟类的基因组进行了比较,并发现了进一步的证据,证明鸟类眼睛中的一种特定蛋白质是这一过程的磁受体。

研究人员发现,编码蛋白质隐花色素4的基因发生了重大的进化变化,某些鸟类已经完全失去了它。

这些发现表明了对不同环境条件的适应,并支持隐花色素4作为传感器蛋白发挥作用的理论。

这项研究是由奥尔登堡大学和牛津大学(英国)的研究推动的,该研究表明,磁接收是基于候鸟视网膜中某些细胞发生的复杂量子力学过程。

在2021年发表在《自然》杂志上的一篇论文中,德国-英国团队提出了一些发现,根据这些发现,隐花色素4很可能是他们一直在寻找的磁受体:首先,他们能够证明这种蛋白质存在于鸟类的视网膜中,其次,对细菌产生的蛋白质的实验和模型计算都表明,隐花素4对磁场的反应表现出可疑的量子效应。

有趣的是,研究还表明,作为候鸟的知更鸟比作为常驻物种的鸡和鸽子对磁场更敏感。

因此,隐色素4在知更鸟中比在鸡和鸽子中更敏感的原因必须在蛋白质的DNA序列中找到,Lange1ake说,他是主要作者。

这一序列可能是通过这些夜间迁徙鸟类的进化过程优化的。

因此,在目前的研究中,Lange1ake和Liedvogel领导的团队首次从进化的角度研究了磁接收。

研究人员分析了363种鸟类的隐花色素4基因,从斑点猕猴桃到歌麻雀。

首先,他们将该蛋白质的进化率与两种相关的隐花色素的进化率进行了比较,发现用于比较的隐花素的基因序列在所有鸟类中都非常相似:它们在进化过程中似乎变化很小。

进化如何优化鸟类的磁性传感器

这很可能是由于它们在调节内部时钟方面的关键作用——这是一种对所有鸟类都至关重要的机制,在这种机制中,修改会产生极其负面的影响。

相比之下,Cryptochrome 4被证明是高度可变的。

奥尔登堡大学鸟类学教授、鸟类研究所所长Liedvogel解释道:这表明这种蛋白质对适应特定的环境条件很重要。

由此产生的专门化可能是磁接收。

她解释道:在其他感觉蛋白中也观察到了类似的模式,比如眼睛中的光敏色素。

然后,研究人员仔细观察了chryptochrome 4的基因序列在鸟类进化史上是如何进化的。

研究结果使科学家们得出结论,特别是在雀形目的情况下,蛋白质已经通过快速选择进行了优化。

Lange1ake说:我们的研究结果表明,进化过程可能导致隐花色素4专门作为鸣禽的磁受体。

另一个有趣的发现是,在热带鸟类的三个分支中——鹦鹉、蜂鸟和Tyranni(Suboscines),也被称为暴君——隐花色素4的信息在进化过程中丢失了,这意味着这些鸟类无法产生这种蛋白质。

这表明它对它们的生存没有起到至关重要的作用。

进化如何优化鸟类的磁性传感器

然而,虽然鹦鹉和蜂鸟是久坐不动的,但一些暴君是长途迁徙者,他们和欧洲的小型鸣禽一样,白天和晚上都会飞行。

Lange1ake说:与知更鸟不同,它们没有隐色素4,这一事实使它们成为研究磁感受各种假设的理想系统。

这里有一个有趣的问题:Tyranni是否已经发展出独立于隐花色素4工作的磁感?或者他们能够在没有磁感的情况下定位自己吗?另一种可能性是,它们的磁感与知更鸟的磁感具有相同的特征,例如,这种磁感依赖于光,可以被无线电波干扰。

这位生物学家强调:前两种情况将有力地证实隐色素4假说,而第三种情况将给该理论带来问题。

因此,下一步,研究团队计划调查Tyranni的磁取向,并澄清它们是否具有磁性。

Liedvogel说:Tyranni分支为我们提供了一个自然的工具,可以理解隐色素4的功能以及磁接收在候鸟中的重要性。

他概述了进一步研究的起点。

这项研究发表在《英国皇家学会学报B:生物科学》上。

科学家:人类是从3亿年前的史前鲨鱼进化来的?

  6月20日消息,最新科学研究结果表示,人类是从一种史前鲨鱼进化而来的。

这种鲨鱼是生活在3亿年前的海洋,名为棘鱼,是地球上包括人类在内的所有颌类脊椎动物的共同祖先。

  对一个追溯到2.9亿年前的头骨进行的再次分析显示,它是现代有颌类脊椎动物的早期成员,这意味着颌口动物包括数万种健在的从鱼到鸟在内的脊椎动物、爬行动物、哺乳动物和人等。

棘鱼属存在于最早的鲨鱼和硬骨鱼类开始各自进化前的时期,这个血统最终延续到人类生命中。

科学家已在欧洲、北美洲和澳大利亚发现棘鱼属化石。

和其他棘鲨相比,它相对较大,足有1英尺(约合0.3米)长,它们有鳃,而不是牙齿,长着一双大眼睛,以浮游生物为食。

科学家:人类是从3亿年前的史前鲨鱼进化来的?  芝加哥大学生物学家迈克尔-科特斯教授表示:"证据表明,棘鱼属是硬骨鱼类和鲨鱼的共同祖先。

我们的研究显示,最早的硬骨鱼类看起来更像鲨鱼。

事实上,鲨鱼物种就属于现代的有颌类脊椎动物。

"包括今天的鲨鱼、鳐形目鱼和银鲛在内的软骨鱼类是从4.2亿多年前的硬骨鱼类分离出来的。

但很少知道人类、双吻前口蝠鲼和大白鲨的共同祖先是什么。

棘鱼约在2.5亿年前灭绝。

  根据最早鲨鱼和硬骨鱼类样子的新资料,研究人员再次分析了保存最完好的棘鱼属化石。

科特斯说:"如果可能的话,我们想深入研究棘鱼属脑壳,因为它们能为解剖信息提供异常丰富的来源。

它们要比鳞屑、牙齿或鳍脊好得多,因为后者往往传递出一种令人疑惑的进化关系信号。

"   这些研究人员结合最近对早期鲨鱼和硬骨鱼类头骨进行的扫描分析了这个化石样本,对讲述有颌类脊椎动物历史的棘鱼属的重新评估结果感到吃惊。

科特斯表示:"我们首次观察了棘鱼属头内部的情况,同时把它里面的全部特征都描绘了出来。

我们的研究越深入,我们就发现它越像鲨鱼。

"   这项刊登在《自然》杂志上的研究显示,棘鱼以一个整体出现,聚集在古代鲨鱼周围,包含了深深根植于人类进化史的最早成员。

对早期有颌类脊椎动物血统进行的再次分析将有助于古生物学家钻研更深层的奥秘,其中包括这些古老物种是如何从无颌转变成有颌鱼类的。

科特斯表示:"这将帮我们解答鲨鱼的原始面貌这一根本问题。

至少,它能帮我们将有颌类脊椎动物作为一个整体更好地分析它们的原始情形。

"   资助这项研究的美国国家科学基金会的环境生物学家莫林-科尔尼说:"这项研究向我们展示了生命历史中进化过渡的重要性,为我们了解早期脊椎动物进化期间发生的进化改变提供了一个新窗口。

"

人类纪元:造神计划启动 开启人类进化之路

  5月25日消息,人类纪元:造神计划终启动, 开启进化之路。

饱受好友之死折磨的林峰被召回。

这位天才的指挥官再也没有过去的样子,他浑身散发着刺骨的寒意。

哈瑞的死亡让太空总署哈克名明白,在这场种族之战中,容不得半天的心慈手软。

哈克强烈要求启动造神计划。

因为人类需要超级战士来应对诺赞圣殿的秘密部队。

进化之路从此开启。

  人类纪元第36章 造神计划启动  天堂区太空总署总部,一场激烈的讨论正在进行着。

  "哈克,你要明白议会不可能通过这项计划。

"奥德莉委员强烈反对道。

  "军方的计划从公元历到地球历有经过议会的同意吗?那群饭桶知道什么?他们只知道说些好听的话,愚弄民众拉些选票,还知道干什么?"哈克不为所动,强烈要求执行计划。

  "哈克,你要明白这是一项不成熟的计划,忘了以前的实验体了吗?我们根本没有成功过。

"雷诺委员说道。

  "你们竟然早已经实行过这项计划,你们知不知道在做什么?"奥德莉一脸震惊。

  "我们当然知道在做什么!我们是为了人类的命运!"哈克看着奥德莉,坚决说道。

  "林,你也知道吗?"奥德莉不可思议的望着林龙,不敢相信哈克所说。

但是她知道军方的计划不可能隐瞒林龙。

  "莉,你应该知道人类是诺赞人用他们眼中神的细胞培养出来的。

他们要通过我们推动种族的进化。

那么我们为什么不通过研究来推动自己的进化呢?你要知道早期各国对人体细胞基因的研究就没有停止过。

"林龙向着奥德莉解释道。

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