动物植物与人类的关系（动植物之间在交换基因等若干发现）
动物植物与人类的关系（动植物之间在交换基因等若干发现）本月介绍的新物种。一个“新”科学物种实际上已经被介绍过——不过自1904年以来就没有被再次介绍过。118年前，法国昆虫学家保罗·多宁在秘鲁南部安第斯山脉的西坡上捕获了这种苍白斑驳的飞蛾 ( Rheumaptera mochica ) 的标本，并且从那以后没有记录对该物种的科学观察。 现在，人们发现这种飞蛾的幼虫生长在智利北部的灌木上。幼虫是在这种植物上收集和饲养的——一种叫做番泻叶-阿雷基彭斯变种的原生灌木 ，这使研究小组能够分析该物种的DNA并检查成年飞蛾的生殖器，这两者都为该物种在其属的家谱中的位置提供了线索。飞蛾的 重新发现 之所以引人注目，不仅因为它是一个多世纪以来对该物种的第一次科学记录，还因为我们现在知道了它的一种寄主植物，而且该物种也可以在智利找到。另一个新物种。看看 Angustopila psammion，这是陆地上发现的最小的蜗牛。在越南的洞穴沉积物中发现，它的外壳只有
科学家发现：一些物种在跨物种交换基因，有草与草之间，甚至有动物与植物之间的。
最近对水平式基因转移的研究发现，动物和植物正在不同物种之间交换基因——但它们是如何做到的，这对进化意味着什么？
伦敦的春天气息已经快可以闻到了，我们新科学家办公室附近的山茶花、番红花和雪花莲盛开 ，证明这座城市是一座热情的岛屿。由于城市环境的温度较高，一年中的第一朵鲜花似乎总是在伦敦市中心比在其郊区开得早一点。但早期的花朵不仅仅是一种城市现象——本月的一项研究表明， 由于气候变化，英国的花朵平均比 1980 年代中期之前开花提前一个月。
在本月的时事通讯中，我将研究生物交换基因的情况及其对进化的意义，以及在安第斯山脉重新发现的飞蛾、有关熊猫繁殖的新发现以及鸟类如何迁徙等。
新基因以及从哪里获得它们
现在，这里有一些令人惊讶的事情。计算分析表明，一种粉虱（烟粉虱，如上图所示） 从它们所吃的植物中获得了 50 个基因。以前从未有过这样的发现，虽然我们不知道这些基因是如何进入果蝇的，但有迹象表明这些基因是有功能的。
这个特殊的故事开始于2021年3月，当时一个团队发表了一项工作成果，揭示了第一个已知 的基因从植物转移到动物的案例，在同一种粉虱中。有问题的基因允许植物以安全的方式储存防御性毒素，而苍蝇似乎用它来吃植物而不会受到这些毒素的伤害。
这一发现表明，水平基因转移（即在完全不同的物种之间移动有用的DNA 代码）在自然界中可能比我们想象的要普遍得多。现在，一个不同的团队分析了粉虱的 DNA，以鉴定出全部50个似乎来自植物的基因，实验表明其中许多基因被苍蝇使用。
对我来说真正有趣的是：这些 DNA 序列是如何从苍蝇的食物转移到它自己的基因组中的？我们不知道，但我们有一些猜测。也许病毒将基因携带到果蝇中，或者可能是转座子，这是可以在基因组周围移动和跳跃的 DNA 区域。
对于交换基因的草来说，这个谜团更加深奥。去年，研究人员观察了 17 种草，发现这些物种 在它们之间转移了170个基因。没有证据表明通过繁殖进行杂交，并且这些物种不像粉虱及其食用植物那样直接相互作用。一种想法是可能通过风传花粉的某种方式参与了基因交换。
我喜欢任何能颠覆我们对遗传学的理解的东西，尤其是当它对进化产生影响时。我们早就知道细菌会交换基因——它们主要是通过彼此共享称为质粒的DNA圈来做到这一点的，这一过程对我们产生了重大影响，因为这就是不相关的菌株和物种如何相互赋予抗菌抗性基因的方式。粉虱研究表明，该物种至少发现了一些从植物中获得的基因的用途。
我将有兴趣在未来几年看到，我们是否会发现水平基因转移在复杂生物体的进化中发挥的作用比我们想象的要大得多。进化的关键步骤之一是：有机体如何获得新基因？虽然这似乎是一个简单的问题——我们旧基因的突变会产生新的基因，这些新基因可能有用并受自然选择的影响——但通常并不那么容易。如果你需要你已经拥有的所有基因，却无力承受为了新功能而改变或放弃一些已有基因的代价，怎么办？
数十年的研究表明，基因的意外复制——有时只是少数几个，有时是整个基因组——在历史上为生命提供了额外的遗传来源材料，可以从中进行新的创新和适应。我想知道水平基因转移是否启用了类似的东西，也许是以一种不那么引人注目和更频繁的方式。
了解植物
我认为培养对植物学的兴趣的最大障碍之一，不是植物不像动物那样移动、表现和吸引我们，而是因为它们太多了，一开始很难真正掌握它们如何彼此不同或相互关联。但是，通过对各种族群及其解剖特征的一些了解，您可以很快对您遇到的大多数植物产生“感觉”。如果你给我看一株草植物，我几乎肯定无法告诉你它是什么物种，但我会很好地了解它的生活方式和地点，以及它是如何开花和繁殖的。
有一个特别的区别可以帮助您深入了解世界上几乎所有的开花植物：种子是用单片还是一对双生叶（称为子叶）发芽的。植物的种子的叶子确实令人兴奋——这表明它已经成功地从休眠的胚胎中诱导了生命。当我看到生命的第一个迹象时，我可以立即说出关于植物的很多信息，从它是单子叶植物（一个种子叶子）还是真双子叶植物（两个）开始。
世界上绝大多数植物都是开花植物，其中97%的物种是真双子叶植物或单子叶植物。这是自17世纪以来发现的一个区别，它远远超出了植物的第一片叶子。如果您观察以单个子叶发芽的植物，您可能会在随后的叶子上看到平行的叶脉，如果您手头有电子显微镜，您可能会在花粉粒中看到一个孔。另一个线索是它们的开花部分通常是三的倍数——例如，郁金香（左上图）有三个花瓣、六个雄蕊（雄性部分）和一个带有三个裂片的柱头（雌性部分）。有两个子叶的植物往往有网状脉，花粉粒中有三个孔，它们的花以四或五的倍数排列。一个例子是报春花（右上图），有五个花瓣。作为一名植物学家，你学会了不要害羞地靠近植物的花朵和叶子，并对它们进行良好的检查、计数和描述它们的解剖结构，最好是在手持显微镜的帮助下。
单子叶植物和真双子叶植物之间的区别令人高兴的是，它是基于对植物解剖学的研究，然后被上个世纪的基因革命抛到了空中，但现在又回到了与以前大致相同的地方。遗传证据支持这两个主要群体，但表明大约3%的物种，包括木兰和睡莲，都不属于这两个群体。这些分析导致名称略有变化——最初称为双子叶植物，较新的真双子叶植物名称反映了遗传证据所告知的该组的轻微调整。
我们对真双子叶植物了解最多，部分原因是该组包含四分之三的开花植物 （而 22%是单子叶植物），还因为地球上研究最多的植物是拟南芥 ，这是一种非常简单的真双子叶植物，很容易种植成长和学习。一个挑战是将我们从真双子叶植物中获得的广泛见解应用到它们的单子叶植物表亲身上。例如，我们对真双子叶植物的叶子是如何发育的了解很多，但这与单子叶植物中的一大群草的非常不同的叶片有何关系？
这是一个现在似乎已经解决的问题。一种假设是，草叶主要由形成真双子叶植物叶柄的相同类型的组织形成（叶柄是叶子基部的茎状位）。这是基于这样一个事实，即双子叶植物的叶柄具有平行的叶脉，就像单子叶植物的叶子一样。
但 一项新的研究表明，另一种更古老的假设可能是正确的：草叶的叶片部分相当于真双子叶植物的主要叶状部分。该研究背后的团队通过将遗传方法与计算模型相结合来确定这一点，以揭示拟南芥和玉米（一种单子叶植物）叶子的形状和结构是如何发育的。这对我来说是一种熟悉的方法，因为我的博士工作涉及将遗传方法与建模者的见解相结合，以了解爆炸性的种子传播。研究人员将他们的发现比作较早的动物发现，当时新的遗传证据恢复了旧的和被抛弃的观点，即我们身体的正面等同于昆虫的背面，反之亦然。
最近的另一项单子叶植物突破终于找到了嫁接这些植物的方法。将一种植物的枝条连接到另一种植物的根部听起来不过是一种专业的种植技术，但它对于对抗作为克隆繁殖的作物的疾病非常有用。事实上，这可能是我们需要拯救香蕉和为龙舌兰酒而种植的龙舌兰的突破。这些都是单子叶植物，直到现在，人们认为它们的解剖结构使它们无法嫁接。
这个月我学习到…人工授精的大熊猫比自然受孕的大熊猫更容易排斥新生幼崽。一项对1996年至2018年间在中国四川省两个熊猫中心出生的202只幼崽的研究发现，通过人工授精受孕的63只幼崽被 母亲拒绝的可能性要高出37.9%。这可能是因为当雌性熊猫没有机会检查孩子未来的父亲时，她无法保证他的质量，因此不太可能将时间和精力投入到他的后代身上。
该研究背后的团队建议熊猫保护计划优先考虑自然交配。虽然被拒绝的幼崽可以由保育人员人工抚养，但这些婴儿可能会错过社交学习，这可能导致成年后的异常行为。
……另一个新知识，深海琵琶鱼可以以两种不同的方式发光。像许多深海鱼一样，太平洋足球鱼（Himantolophus sagamius）可以利用共生的生物发光细菌来照亮它黑暗的家园。但我们现在知道，它也可以做一种叫做生物荧光的事情——吸收一种波长的生物发光光，然后将其反射为另一种颜色。这是深海中罕见的技能，以前从未在琵琶鱼身上记录过。
本月介绍的新物种。一个“新”科学物种实际上已经被介绍过——不过自1904年以来就没有被再次介绍过。118年前，法国昆虫学家保罗·多宁在秘鲁南部安第斯山脉的西坡上捕获了这种苍白斑驳的飞蛾 ( Rheumaptera mochica ) 的标本，并且从那以后没有记录对该物种的科学观察。
现在，人们发现这种飞蛾的幼虫生长在智利北部的灌木上。幼虫是在这种植物上收集和饲养的——一种叫做番泻叶-阿雷基彭斯变种的原生灌木 ，这使研究小组能够分析该物种的DNA并检查成年飞蛾的生殖器，这两者都为该物种在其属的家谱中的位置提供了线索。
飞蛾的 重新发现 之所以引人注目，不仅因为它是一个多世纪以来对该物种的第一次科学记录，还因为我们现在知道了它的一种寄主植物，而且该物种也可以在智利找到。
另一个新物种。看看 Angustopila psammion，这是陆地上发现的最小的蜗牛。在越南的洞穴沉积物中发现，它的外壳只有 0.48 毫米高，体积仅为 0.036 立方毫米，约为典型沙粒的五分之一。不过，蜗牛可能并不生活在洞穴中——描述它的研究人员认为它很可能生活在石灰石裂缝或植物根部。
档案馆深潜。这个月，我很喜欢挖掘我们的档案，以更好地了解候鸟如何利用地球磁场进行导航。正如 2017 年专题中所解释的，有两个主要假设。首先是鸟类使用磁铁矿晶体，在某些物种的上喙中发现了这种晶体。这种矿物质是氧化铁的一种形式，但很难证明它有助于鸟类的磁感应——磁场感应。
第二个假设是鸟类在它们的眼睛中使用称为隐花色素的光敏蛋白质。磁场可能会改变隐花色素蛋白中电子的自旋，改变它们的化学行为并将地球磁场叠加在鸟类的视觉上。 去年的实验 表明，隐花色素蛋白的行为方式会受到磁场的影响，这可能会使鸟类看到的东西变亮或变暗，具体取决于磁场的强度和方向。但我们仍然不知道鸟类在现实生活中是否真的使用这些蛋白质进行磁感受。
但本月可能已经解决了一个相关问题——如果磁场发生变化，鸟类会做什么？我们知道 地球的磁场会随着时间而变化，因此鸟类需要一种方法来校准它们的导航系统。现在，对欧亚芦苇莺（Acrocephalus scirpaceus，如上图）的一项研究发现，这些鸟类利用地球磁场 从水平方向倾斜的程度 来确定它们何时到达目的地。与磁场的其他特征（如强度）相比，倾斜度漂移最小。
