写于 2016-11-05 11:19:08| 澳门娱乐场登陆网址| 股票

一种提升生物多样性的新方法布鲁斯·卡尔森站在他实验室的一个鱼缸旁边,拿着一个彩色的放射性小屋放大器连接到两根电线,其绝缘层被剥去

在水箱的底部,一条不起眼的小鱼潜伏在一个锯子里 - 关闭PVC管道部分Carlson将两条裸线粘入水箱突然我们听到了快速爆炸的流行音乐,流行音乐,流行音乐,流行音乐,流行音乐,流行音乐流行音乐,这些声音非常响亮,听起来很像老式的静电在电台之间调谐电子管收音机“当一个坦克中有很多鱼时,”卡尔森说,“它听起来像一个煎锅”艺术与科学生物学助理教授卡尔森博士正在研究非洲弱电鱼类系列Mormyridae或mormyrids这个家族中的每一条鱼都有一个与其物种不同的电信号,但也有它的性别,优势地位,甚至它的个体身份

放电的形状是鱼的“面孔”,Carlson说:“这是怎么回事他们是彼此认识“检测和分析Mormyridae放电的感官通路已得到很好的研究,但只有两三种物种,Carlson说,家庭有200多种鉴于其多样性Carlson询问电气通讯是否有变化可能影响物种形成率三种解剖学进展是发送和接收各种电子信号能力的基础:能够产生不同放电的电池,检测放电形状的传感器的全球分布,以及更复杂的信号处理区域

分析它们的大脑2008年,美国国家科学基金会授予卡尔森一笔资金,用于前往加蓬(发现许多mormyrid物种)研究mormyrid大脑,以及大脑解剖学如何映射到鱼类的进化树上他的团队发现了大脑解剖学以及由此产生的充分利用电信号空间的能力确实导致了快速的物种形成,这是一个结果在4月29日出版的“科学”杂志中,每个流行音乐都是一个放置在鱼尾巴上的电子器官

这些器官由一堆称为电极的圆盘状细胞组成,“非常类似于串联的手表电池, “Carlson说,电极细胞同时发射动作电位,因此它们的微小动作电位总和会产生通常大约几伏的放电”这些信号不会像电磁波那样传播,“Carlson解释说”相反,它们作为静电存在田野,就像你通过在水中粘贴电池一样“这就是为什么这些鱼非常善于识别不同形状的脉冲,”他说波浪在传输过程中是扭曲的,因此它们的精细时间结构被涂抹“放电没有扭曲它们随着距离变得越来越弱,但是它们的时间结构保持不变这是mormyrids演变为对小时间d非常敏感的一个原因电信号中的信号,“Carlson解释检测脉冲弱电动鱼有几种类型的电感受器,但对通信很重要的电子称为knollenorgans,来自德语单词”Knolle“或块茎,因为它们由埋在下面的球状细胞组成

鱼的皮肤knollenorgans响应电压上升,发出时间锁定的尖峰响应外部正向电压变化鱼体一侧的knollenorgans响应放电的开始,而另一侧的knollenorgans响应放电结束这让鱼通过比较来自身体两侧的尖峰之间的间隔来识别物种特定的放电

尖峰时间比较发生在中枢神经系统内,在大脑的一部分称为外外侧核,或EL信号处理当我们开始工作时,“mormyrid”大脑的“标准解剖学”“”你看到的是什么一本教科书 - 卡尔森说,是一个由两部分组成的EL,在前部和后部有单独的细胞核或细胞团“我们在加蓬收集了大量的大脑,还有两位合作者,Saad Hasan,华盛顿大学的前本科生现在是康奈尔大学的医学院学生,华盛顿大学的本科生Derek Miller完成了大脑的所有组织学研究“除了标准的解剖学外,我们惊讶于看到另一个解剖学,其中EL基本上是较小而不分成两部分 “我们看到的所有鱼都有大的EL被分成前半部分和后半部分,或者他们有小的无差别EL与合作者Matthew Arnegard博士,华盛顿州西雅图Fred Hutchinson癌症研究中心的博士后研究员科学家将大脑解剖结构映射到系统发育树(基于DNA序列相似性的进化树)上,他们可以看到有两种同样简约的方法来重建鱼类的进化历史复杂的大脑是祖先和更简单的大脑进化了两次或者更简单的大脑是祖先的,复杂的大脑出现了两次为了解决这个谜题,他们做了进化生物学家所做的事情,这看起来是“下一个外群成员”,这是最不相关的鱼,不是蛾科的一部分这条鱼的中脑区域类似于一个小的,未分化的EL

这表明EL脑可能是祖先的大脑,更复杂的分裂ELa / ELp进化两次,一次在亚科Mormyrinae内,一次在亚科Petrocephalinae中,花式解剖学导致快速多样化

如果一个通信系统要促进物种多样性,它必须具有创造新信号的能力(灵活的茎形态)和区分这些新信号与其他信号的能力(knollenorgans和复杂大脑的广泛分布)“唯一的鱼为了简单起见,所有这三个人都是一群mormyrids我们最终称为Clade A,“Carlson说为了测试这些特征对信号分歧的重要性,我们分析了在两个地方收集的鱼类的排放:加蓬的Ivindo河,家已知最大的已知的亚科Mormyrinae组合;刚果共和国的Odzala国家公园,是Petrocephalinae亚科最大的已知组合的家园“统计分析显示,Clade A的信号发散率比Mormyridae中的其他鱼类高10倍,”Carlson说爱达荷大学生物学助理教授Luke Harmon博士的进一步分析表明,进化枝A中物种的数量比其他mormyrid谱系的物种数量增加了三到五倍

换句话说,鱼类的通信工具包更有可能,更有可能想出新的放电和新物种,通过这些放电确定彼此进行测试这一切都是在统计和逻辑上得出的,但这是鱼实际经历的吗

“毕竟,”卡尔森说,“这个感官世界对我们来说是完全陌生的,我已经用这些鱼很长时间了,所以我可以用耳朵分辨一些放电但是在大多数情况下我需要一个示波器来看到差异可以使用Clade A fish来说明放电之间的区别吗

为了测试它们,Carlson对在加蓬捕获的鱼进行了行为回放实验“鱼会流行,流行,流行,我们会发出脉冲信号

根据鱼类的不同,它会放电更快,更快,或完全停止放电”但是,如果我们一次又一次地重复刺激,鱼会停止响应一旦它停止响应,我们用同一脉冲的相移版本击中它如果鱼可以分辨出来,放电率或暂停持续时间会增加如果它无法区分,没有变化实验表明,Clade A中的mormyrid鱼能够区分脉冲,但其他mormyrids(那些具有EL脑的)并不是花式信号处理大脑的进化吗

推动Mormyridae的物种形成

“进化研究总是难以说任何一个特征都是另一个特征的原因或触发因素,”卡尔森说:“但在这种情况下,我们能够证明复杂的信号处理大脑在物种形成爆发前进化,具有大脑的鱼类之间的信号变异较高,而且这些鱼类可以区分出微妙的不同脉冲,而其他鱼类则不能“在一起它会增加大脑进化的强有力的案例,从而引发更多样化” - 网上: