特化的捕食行為驅(qū)動了早期螞蟻的輻射演化

螞蟻是最成功的社會性昆蟲，在現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)中扮演了重要角色。螞蟻的起源和早期演化吸引了許多人的關(guān)注。長期以來，學(xué)界普遍認(rèn)為早期螞蟻的形態(tài)和生態(tài)較為單一。而近幾年，各國學(xué)者從白堊紀(jì)琥珀中發(fā)現(xiàn)了一系列的原始螞蟻（例如駝蟻、魔蟻），極大改變了我們對早期螞蟻演化歷史的認(rèn)識。自2016年開始，研究者在緬甸琥珀中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近10種獨(dú)角蟻，引起了人們的廣泛關(guān)注。但該類螞蟻是如何演化出來的？它們是如何利用大牙和角進(jìn)行捕食的？這些問題一直是大家期待解開的謎團(tuán)。近期，研究者對已報(bào)道的獨(dú)角蟻及相關(guān)的現(xiàn)生和滅絕類群進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)測度學(xué)、功能形態(tài)學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育分析，從形態(tài)功能學(xué)上確認(rèn)了黑帝斯蟻采用的“陷阱－大顎”式捕食機(jī)制。研究者建立了化石螞蟻形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫，并選取了46個(gè)滅絕和現(xiàn)生螞蟻的代表類群進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析。結(jié)果表明黑帝斯蟻（包括獨(dú)角蟻）形成了一個(gè)很好的單系類群，可能是已知最原始的螞蟻類群。所有黑帝斯蟻的角是同源的，但“延長的角”在黑帝斯蟻中獨(dú)立演化了兩次。研究者進(jìn)一步選取了112 個(gè)現(xiàn)生和滅絕螞蟻的代表類群進(jìn)行了形態(tài)測度學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)黑帝斯蟻占據(jù)了一個(gè)獨(dú)特的形態(tài)空間，與其他化石和現(xiàn)生螞蟻類群明顯不同，而且獨(dú)角蟻不同類群也擁有差異巨大的頭型（包括角和大顎），可能專門捕食不同的獵物。此研究發(fā)現(xiàn)獨(dú)角蟻的大顎和角共同演化，形成了一套精密的耦合系統(tǒng)。獨(dú)角蟻特化的捕食行為進(jìn)一步驅(qū)動了該類群的輻射演化。盡管獨(dú)角蟻在白堊紀(jì)中期十分繁盛，但在白堊紀(jì)后期逐漸滅絕，并與其他原始螞蟻一起被更進(jìn)步的現(xiàn)代螞蟻類群取代。（Current Biology，2020，https：//doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.106.）

海龜?shù)奶烊弧暗貓D”

在茫茫的大海上，找方向、找路是極為困難的事。但海龜卻在那里穿梭了億萬年，它們能穿越數(shù)千千米的公海，回到多年前它們孵化的地方。自查爾斯·達(dá)爾文時(shí)代起，科學(xué)家就對海龜這種驚人的導(dǎo)航能力感到不可思議。近期，在一項(xiàng)新研究中，研究者給筑巢的綠海龜貼上了衛(wèi)星標(biāo)簽，以便了解它們的活動范圍，并確定需要保護(hù)的關(guān)鍵區(qū)域。在這個(gè)過程中，研究者意識到，由于機(jī)緣巧合，許多被追蹤的海龜會到孤島或岸邊水下覓食。這使他們能夠更精確地探察海龜如何到達(dá)如此小而難以發(fā)現(xiàn)的島嶼。在總共記錄的33 只綠海龜中，它們從迭戈加西亞島（印度洋）的筑巢海灘，穿越公海遷徙到西印度洋覓食地，其中許多綠海龜?shù)哪康牡囟际枪聧u。然后，研究者使用基于個(gè)體包含洋流影響的模型，將海龜實(shí)際遷徙軌跡與候選導(dǎo)航模型進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)33 只海龜中有28 只并沒有每天或精確地調(diào)整自己的方向。因此，這些海龜在修正方向之前，有時(shí)會偏離原定路線幾百千米——通常是在公海上。他們報(bào)告說，海龜經(jīng)常不能精確地到達(dá)它們的小島。相反，它們往往跑過了，或者在遷移的最后階段花時(shí)間尋找目標(biāo)。6 只被追蹤海龜旅行了4000 多千米到達(dá)東非海岸，從南邊的莫桑比克到北邊遙遠(yuǎn)的索馬里。因此，這些海龜完成了8000 多千米的往返遷徙，往返于它們在查戈斯群島的筑巢海灘。這一發(fā)現(xiàn)支持了這樣一個(gè)觀點(diǎn)，即遷徙的海龜在公海上使用了天然導(dǎo)航系統(tǒng)。該研究還提供了一些迄今為止最有力的證據(jù)，證明遷徙的海龜有能力在遠(yuǎn)海的深水中重新定位自己。這意味著它們具有并依賴于一種地圖感。但結(jié)果也顯示，它們的地圖缺乏細(xì)節(jié)，導(dǎo)致海龜只能在一個(gè)粗略的水平上航海。由于導(dǎo)航系統(tǒng)不完善，海龜只能不完美地到達(dá)目的地。在這個(gè)過程中，海龜會花費(fèi)額外的精力和時(shí)間尋找小島。（Current Biology，2020，30：P3236－3242.E3）

消除成癮記憶的“橡皮擦”

喝酒成癮、吸煙成癮、吸毒成癮、賭博成癮、上網(wǎng)成癮……似乎不好的事情更容易成癮，而且，一旦成癮，要想戒掉卻難之又難。這到底是為什么呢？以吸毒為例，其中一個(gè)重要原因在于毒品成癮會留下頑固記憶。有別于學(xué)習(xí)、認(rèn)知等常見類型的記憶，毒癮在人腦內(nèi)會形成持久、頑固、環(huán)境關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)的記憶。戒毒后一旦回到過往的環(huán)境或接觸毒友，這種關(guān)聯(lián)性記憶極易被喚醒，從而再次觸發(fā)毒癮，造成復(fù)吸。解析藥物成癮的腦神經(jīng)機(jī)制方面的研究顯示，阿片類藥物成癮的兩條神經(jīng)通路分別調(diào)控成癮記憶的形成和維持。首先，研究者在箱子的兩邊設(shè)置了兩個(gè)環(huán)境完全不同的小房間，對小鼠進(jìn)行訓(xùn)練：第一天將小鼠關(guān)在A 房間里并向其注射嗎啡，嗎啡激活了大腦內(nèi)的“獎(jiǎng)賞系統(tǒng)”，將毒品“轉(zhuǎn)化”為腦內(nèi)的快感；作為對照，次日將小鼠關(guān)到B房間里，并向其注射生理鹽水。經(jīng)過數(shù)日的反復(fù)配對后，小鼠便形成了成癮記憶：A房間里有嗎啡，會帶來快感；B 房間里沒有嗎啡，不會產(chǎn)生快感。小鼠在行為學(xué)上會對A 房間表現(xiàn)出明顯的位置偏愛，即便數(shù)日后不再向其注射嗎啡，任其在兩個(gè)房間中自由選擇，小鼠在70%－80%的時(shí)間里還是會呆在A 房間。利用先進(jìn)的病毒示蹤技術(shù)和光纖記錄方法，研究者觀察到在毒品記憶形成、提取和持續(xù)的過程中，小鼠大腦中丘腦室旁核到中央杏仁核，以及丘腦室旁核到伏隔核的兩條神經(jīng)通路被激活了。接下來，研究者首先利用光遺傳學(xué)方法對丘腦室旁核到中央杏仁核通路進(jìn)行了調(diào)控。結(jié)果顯示，在訓(xùn)練小鼠的過程中，對這條神經(jīng)通路進(jìn)行光遺傳抑制，小鼠會記不清自己在哪個(gè)房間得到了嗎啡。而激活這條通路時(shí)，即便在很短的天數(shù)內(nèi)給小鼠注射少量的嗎啡，它仍能對得到毒品的房間產(chǎn)生明顯偏愛。但與中央杏仁核通路不同，在訓(xùn)練時(shí)抑制伏隔核通路并不會影響小鼠的位置偏好，但在記憶維持階段抑制該通路，則可干預(yù)小鼠對嗎啡記憶的提取。也就是說，小鼠在訓(xùn)練時(shí)記住了有嗎啡的房間，但在測試時(shí)抑制丘腦室旁核到伏隔核通路后，小鼠不再對任一房間產(chǎn)生明顯位置偏好，關(guān)于嗎啡房間的記憶似乎被“擦除”了。而且這種“擦除”作用可以持續(xù)較長時(shí)間。通常情況下，經(jīng)過“戒毒”訓(xùn)練的小鼠在低劑量的嗎啡提示下很容易喚起記憶，造成復(fù)吸。但經(jīng)過“記憶擦除”的小鼠，在“戒毒”14天后，即使受到低劑量嗎啡提示，仍然不能喚醒成癮記憶，有效阻止了復(fù)吸發(fā)生。這表明，丘腦室旁核到伏隔核通路與成癮記憶的提取和維持密切相關(guān)，同時(shí)也為預(yù)防及治療毒品復(fù)吸提供了新的靶點(diǎn)與參考。該發(fā)現(xiàn)對于其他頑固的深度記憶，例如恐懼記憶、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等，亦有借鑒意義。（Neuron，2020，https：//doi.org/10.1016/j.neuron.2020.06.028）

袋熊掘洞行為的演化

近期，研究者在南澳大利亞艾爾湖盆地發(fā)掘了一塊頭骨和部分骨架化石。該化石可追溯至漸新世晚期（約2500萬－2600萬年前），屬于袋熊亞目的一個(gè)新種。袋熊亞目曾是多樣性最豐富的有袋類動物演化組之一，目前只剩袋熊科中的三個(gè)物種和考拉仍存活著。研究者將此次新發(fā)現(xiàn)的物種命名為難波大骨獸（Mukupirna nambensis），這個(gè)名字源自艾爾湖和弗羅姆湖周邊地區(qū)所講的迪埃里語和馬利揚(yáng)加帕語中的“muku”骨頭）和“pirna”（大）；難波大骨獸的體重估計(jì)為143－171 千克，約為現(xiàn)存袋熊物種的5 倍。深入研究顯示，難波大骨獸的一些解剖特征指向了掘洞行為，比如常見于掘洞動物的前臂的適應(yīng)。但是，先前發(fā)掘的可追溯至較晚時(shí)期的化石證據(jù)表明，大骨獸對于掘洞行為的適應(yīng)不如其年代較晚的近親。這一點(diǎn)以及大骨獸的體型說明，大骨獸可能不具備現(xiàn)代袋熊所具備的真正的掘洞能力，但是可能通過刮挖的方式，獲取地表下面的食物，如植物根莖?，F(xiàn)存袋熊物種的另一種典型適應(yīng)是可以持續(xù)生長的專門的臼齒，但是大骨獸卻沒有，這表明在袋熊的演化過程中，用于挖掘的骨骼解剖學(xué)適應(yīng)早于牙齒變化。（Scientific Reports，2020，10：9741）

因貪食而送命的魚龍

魚龍是體型類似于海豚的海生爬行動物，生活在大約2.5 億到9000萬年前。它們牙齒的形狀表明，一些較大的標(biāo)本能對付大型獵物的頂級掠食者，但幾乎沒有關(guān)于它們吃什么的直接證據(jù)。2010年，研究者在我國貴州的一個(gè)采石場發(fā)現(xiàn)了一塊巨大的魚龍化石，經(jīng)鑒定屬于貴州魚龍屬。后經(jīng)過對化石進(jìn)一步修理和研究，在這只生活在三疊紀(jì)中期的魚龍胃部發(fā)現(xiàn)了另一種叫做海龍的海生爬行動物。令人驚奇的是，這種蜥蜴形狀的動物幾乎與魚龍一樣長，但要瘦得多。它的重量可能只有魚龍的六分之一或八分之一。在發(fā)現(xiàn)之初，這只海龍是一個(gè)未知的物種。此后，在同一地點(diǎn)又發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)體，研究者將其命名為興義新普龍。海龍的身體沒有被消化液分解的跡象，它被咬掉的尾巴在23 米外的同一巖層中被發(fā)現(xiàn)。這表明魚龍吞下它后幾乎立即死亡。魚龍可能是通過搖晃的方式咬掉了海龍的頭部和尾部。然后，它將無尾尸體整個(gè)吞下。但在某個(gè)時(shí)候，也許是在最初的攻擊中，魚龍傷到了自己的脖子。在搖晃和吞食海龍的過程中，這種傷害可能會變得更嚴(yán)重，從而導(dǎo)致它隨后不久就死了。（iScience，2020，101347）