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4月21日PNAS中文摘要

 

 

我们推出代表性期刊每期论文精选,旨在让科研工作者及时了解本领域研究最新动态,把握世界科学脉搏。
 
以下是著名综合类期刊《PNAS》2015年4月21日最新一期精选论文介绍。
 
天然的转基因甘薯
 
一项研究发现,在全世界栽培的甘薯中发现了来自天然存在的细菌的基因。土壤杆菌(Agrobacterium)是常见的植物病原体,它表现出了把它们的DNA片段转给植物的能力,这一属性已经被植物科学家用于制造转基因农作物,即基因修饰农作物。Jan F. Kreuze及其同事对来自美洲、非洲、亚洲和大洋洲的291个栽培甘薯植物(Ipomoea batatas)样本、来自美洲的9个野生甘薯样本以及来自3个甘薯亲缘物种的4个样本进行了遗传分析。这组作者发现,在栽培的样本中存在两个来自土壤杆菌的DNA区域。其中一个细菌DNA区域编码的基因在全部291个栽培植物样本中的表达都达到了可检测水平,但是在任何野生植物样本中都没有。在研究的217个甘薯基因型中的45个当中发现了另一个DNA区域,这既包括了栽培种,也包括了野生种。其中几个基因与生物合成以及对植物激素的敏感度有关联。这组作者说,这些结果提示,转基因DNA可能在土壤杆菌感染期间通过水平基因转移而天然地在甘薯中出现,而这种细菌DNA可能提供了数千年时间的驯化过程中选择出来的性状。
 
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论文 #14-19685: "The genome of cultivated sweet potato contains Agrobacterium T-DNAs with expressed genes: An example of a naturally transgenic food crop," 作者Tina Kyndt 等人
 
发掘出的香槟宝藏揭示出19世纪酿酒的线索
 
一项研究发现,对此前在波罗的海发现的170年历史的香槟酒的化学与感官分析揭示出了19世纪酿酒活动的线索。2010年,在波罗的海芬兰沿海,潜水者打捞起了在船只残骸中发现的168瓶香槟酒,它们散落在水面下50米的一艘纵桅帆船的残骸中。Philippe Jeandet及其同事使用分析技术确定了这些酒的属性并且猜测了它们的目的地。尽管很有可能处于前往俄罗斯的一个贸易道路上,这些170年前的香槟酒可能是要运往喜欢普通甜酒的德国市场,这些香槟酒含有大约150 g/L的糖,而且可以通过瓶塞上的刻印标记追踪到凯旋香槟酒庄、白雪香槟酒庄和尤格拉香槟酒庄;许多现代香槟酒含有极少量的添加糖(极干)或者没有添加糖(超干)。与现代香槟相比,这些波罗的海样本含有更少的酒精,但是铁、铜、钠和氯更多,这提示了19世纪酿酒实践活动的线索。痕量的5-羧香兰酸、栗木素和橡木内酯提示,葡萄酒酿造是发生在木桶中的,而核糖的存在指出了可能使用了葡萄糖浆用于酒的制备,这种成分在现代香槟中不常见。低浓度的乙酸提示了这些酒基本上未变质。芳香分析与品酒专家的结论接近,品酒专家的诸如“辣”、“烤”与“皮革味”等感官描述符合检测到的化合物。这组作者说,静水、温度稳定的海洋环境对于酒的保存的价值值得进一步研究。
 
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论文 #15-00783: "Chemical messages in 170-year-old champagne bottles from the Baltic Sea: Revealing tastes from the past," 作者Philippe Jeandet 等人
 
青藏高原的早期农作物采用
 
一项研究发现,小麦与大麦的气候要求可能增强而非延迟了它们作为农业主粮在青藏高原上的采用。科研人员之前提出,小麦与大麦作物长的生长季节延迟了它们被青藏高原上的农民采用。Jade A. dAlpoim Guedes及其同事在中国四川省的阿梢垴遗址发现了小麦、大麦和亚麻种子,测定年代早至公元前1400年。这组作者对气候条件进行了建模,并且研究了那个时期青藏高原及其周边的生长度日,即植物生长所需的热量需求,从而评估气候如何可能影响了农民选择农作物。这组作者提出,在一个全新世变暖时期之后的凉爽的气候条件可能创造出了一个生态位,在这个生态位中,小麦和大麦的适应良好,但是此前的主要农作物粟却没有很好地适应。具有高霜冻耐受能力和低生长度日要求的小麦和大麦很可能很适合高海拔的青藏高原环境以及公元前第一个千年和第二个千年的冷的温度。这组作者说,这些结果提示,青藏高原边缘的农民可能迅速采用了耐受力强的小麦与大麦作物,从而适应一个变化的气候。
 
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论文 #14-23708: "Early evidence for the use of wheat and barley as staple crops on the margins of the Tibetan Plateau," 作者Jade A. dAlpoim Guedes, Hongliang Lu, Anke Hein 和Amanda H. Schmidt.
 
某些鱼类如何抵消产生体热的消耗
 
一项研究发现,提高巡航速度与扩展的年度迁徙范围可能有助于某些鱼类物种抵消维持升高的体温的高成本。硬骨鱼与软骨鱼在大约4.5亿年前在进化上分离,但是鲔鱼和鲨鱼的几个物种共有几个特征,诸如流线型的身体、高代谢率以及一种称为内温性的状况,即体温高于周围的水温。Yuuki Watanabe 及其同事检验了一个假说,即某些鲨鱼和鲔鱼的内温性的高能量成本是通过一些收益抵消的,诸如深层保热红色肌肉的功率输出增加带来的高巡航速度。通过比较一批硬骨鱼和软骨鱼的游动速度和迁徙范围数据,包括太平洋蓝鳍鲔鱼和白鲨等内温性物种,这组作者发现内温性鱼类的游动速度是类似尺寸的没有红肌内温性的鱼类的2.7倍,但是前者的速度类似于海鸟和海洋哺乳动物。内温性鱼类的年度最大迁徙范围是类似尺寸的没有红肌内温性的鱼类的2.5倍,但是可以比得上企鹅、棱皮龟和海洋哺乳动物。这组作者说,由于增加的巡航速度可能改善发现猎物的几率,并且带来有助于鱼类适应猎物丰富程度的季节变化的远距离穿越,尽管能量消耗高,但某些鱼类可能维持了内温性。
 
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论文 #15-00316: "Comparative analyses of animal-tracking data reveal ecological significance of endothermy in fishes," 作者Yuuki Y. Watanabe, Kenneth J. Goldman, Jennifer E. Caselle, Demian D. Chapman和Yannis P. Papastamatiou.
 
化石记录的未来
 
一期名为《化石记录的未来专刊》中的一系列文章强调了古生物学在探索生物形式的进化以及物种与主要世系在时间和空间上的动态方面的作用。这一系列论文指出,对化石记录的研究可以重新定义现代灵长类动物的祖先,把现代群落生态学与古生物学连接起来,并且探索人类世发生的灭绝以及其他生命巨变背后的因素。对晚更新世剑齿猫和恐狼的一项研究提供了对发育整合在稳定形态进化上的重要性的一个深远的时间证实,而对蚌类的一项研究表明了沿着北美两个沿海地区的现代生物多样性可以通过对过去300万年的生物多样性动态的分析加以理解。高分辨率的分析工具可以揭示出地球上的生命的一些早至35亿年前的最早痕迹的微特征,这可以带来对预料之外的栖息地的发现以及对此前结论的质疑。对来自仅仅早于确立了现代多数动物门的寒武纪生命大爆发的埃迪卡拉纪的化石的研究,揭示出了类似于现代分类的生物的生态与生物特征的一些方面,包括活动性、骨架化、有性生殖以及复杂的生态系统。另一项研究发现,研究多样性动态的分子与古生物学方法可以综合起来,并用于比较过去与现在的灭绝率。
 
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论文 #15-05146: "The future of the fossil record: Paleontology in the 21st century," 作者David Jablonski 和Neil H. Shubin.
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