植物也会“犯困”，科学家找到了2.5亿年前的证据｜环球科学要闻

科学

2023-02-17 04:02

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· 植物学 ·

昆虫咬痕为植物也“犯困”提供了首个化石证据

现生叶片上对称的虫洞（右图），以及大羽羊齿类叶片化石中的类似痕迹（左图）（图片来源：原论文）

植物也会“犯困”，这是否让你大吃一惊？事实上，一些植物的确会在晚上“犯困”：每天晚上折叠或抬起叶子，第二天再打开，这被称为“感夜运动”。近日，在一项发表于《当代生物学》（Current Biology）的研究中，研究者首次证明，2.5亿多年前的植物已经演化出了感夜运动。

在此前的研究中，研究者注意到一些现生植物的叶片上有对称的洞，随后他意识到，这是因为昆虫在树叶折叠时以树叶为食。由于这种类型的损伤在具有感夜运动的植物中很常见，因此他想知道能否在植物化石中发现类似损伤。研究人员研究了大羽羊齿类植物，这是一种已灭绝的种子蕨类，是3亿~2.5亿年前晚古生代二叠纪华夏植物区的典型代表植物。这些植物经常遭受食草昆虫的攻击，而且它们宽大的叶子和粗壮的中脉也让昆虫伤害很容易被发现。最终，研究者发现了一组具有类似昆虫损伤的叶片化石，这也许揭示了植物感夜运动的古老起源。

· 动物行为学 ·

座头鲸正在改变求偶策略：从歌唱到为爱而战

澳大利亚东海岸的座头鲸曾经因为捕鲸业近乎消失，但在大范围禁止捕鲸后，其种群数量渐渐恢复到了捕鲸开始前的水平（超过20 000头）。近期，发表在《通讯·生物学》（Communications Biology）的一篇研究发现，随着种群数量的增长，这些雄性座头鲸正在改变求偶策略，放弃通过唱歌来吸引配偶。

研究者分析了1997年至2015年共18年的数据，在这期间座头鲸种群数量从约3700头增长至约27 000头。在1997年，与不唱歌的雄性座头鲸相比，唱歌的雄性座头鲸与雌性交配繁殖的可能性几乎翻倍；但到 2015 年，不唱歌的雄性繁殖的可能性几乎是唱歌雄性的五倍。研究者认为，当种群规模较大时，座头鲸可能会避免使用唱歌作为求偶策略，因为歌声可能会吸引其他雄性鲸鱼接近其潜在配偶。而当另外的雄性竞争者出现时，它们要么与之战斗，要么离开。座头鲸通过非唱歌求偶行为，降低了吸引竞争者的可能性，因此更容易留住雌性。

· 仿生学 ·

仿生手指通过触摸成像复杂物体内部结构

仿生手指以134kPa的压力阈值扫描被软硅胶层覆盖的刚性字母“A”。（图片来源：原论文）

当我们用手指触摸自己的身体时，我们不仅能感觉到皮肤的质地，还能感觉到皮肤下骨骼的轮廓。近日，一项发表于Cell Reports Physical Science的研究，展示了一种以人类手指为灵感的仿生传感器，它可以通过触摸复杂物体的外部表面来创建其内部形状和纹理的3D地图。

仿生手指通过在物体上移动并施加压力来“扫描”物体。每触摸一次，碳纤维就会被压缩一次，压缩的程度提供了物体相对硬度或柔软度的信息。这些信息连同位置信息一起被传送到电脑上，并以3D图像的形式显示在屏幕上。此外，研究人员还测试了仿生手指绘制由多种材料构成的复杂物体内外部特征的能力、感知和成像人体组织的能力以及诊断电子设备问题的能力，结果显示，这种触觉技术可能为人体和柔性电子设备的无损检测开辟了一条非光学道路。未来研究人员会进一步拓展仿生手指的能力，以便全方位检测不同的表面材料。

· 疫苗 ·

寻找疫苗中鲨鱼化合物的替代品

角鲨烯是从鲨鱼肝油中提取的化合物，能用来增强特定疫苗的免疫应答。但是，鲨鱼种群面临过度捕捞的威胁，全球海洋中鲨和鳐的丰富度也自1970年以来下降了71%，这些因素可能会导致角鲨烯供应出现问题。近日，一项发表在《npj-疫苗》（npj Vaccines）上的研究描述了20多种半合成角鲨烯类似物，研究结果或有助于以可持续的方式获得这种化合物的替代品。

研究人员和同事从酵母产生的β-金合欢烯中合成了20多种角鲨烯类似物，并将它们作为疫苗佐剂成分的活性与角鲨烯进行了对比。他们发现合成的多种化合物（包括醇A、金合欢烯热二聚体、二醇B、乙醚4、乙醚5）拥有类似角鲨烯或更好的佐剂活性。研究人员认为，这些化合物中的一些或许能成为角鲨烯的有效替代品，不过，仍需开展进一步测试推动这些化合物在疫苗产品中的使用。

· 新技术 ·

缓释微胶囊型沥青路面可自行融化冰雪

测试样点处，一段含有微胶囊型沥青添加剂的高速公路坡道可以有效融化积雪。（图片来源：原论文）

在寒冷的冬天，公路、桥梁等交通路面积雪结冰是极大的安全隐患。用机器清理会损坏路面，而过度使用盐或沙融雪会危害环境。此前科学家用腐蚀性氯化物盐作为防冰沥青添加剂，但却难以控制盐的释放速率以延长路面的防冰寿命。最近，发表在ACS Omega上的一项研究显示，研究人员开发出了一种微胶囊型的防冰添加剂，能够高效稳定地释放融雪成分，延长路面的使用寿命。

传统的氯化物盐融雪剂很容易腐蚀路桥周边的附属设施，还会造成土壤退化、水体污染等问题。因此研究人员选择制备一种醋酸钠盐，并将它与表面活性剂、二氧化硅、碳酸氢钠以及高炉矿渣（发电厂运营产生的废料）混合，再制成细粉。而后他们用聚合物溶液包裹这些粉末颗粒，形成微胶囊。实验结果显示，加入这种微胶囊的沥青路面可将冰点降到-21摄氏度，同时它还具有较长的防冰寿命。据估计，一层5厘米厚的防水沥青层可以持续有效融化积雪长达7~8年。研究人员表示，这是冬季去除路面冰雪的一种经济实用的解决方案。

· 生态学 ·

现代生物多样性模式的起源

浮游有孔虫的艺术复原图（图片来源：Richard Bizley, BizleyArt）

生物多样性在地球上并非平均分布：海洋和陆地系统中物种的数量在赤道附近最多，而向两极地区逐步递减。然而长期以来有限的化石数据让人们无法揭示这种现象的成因。近期发表在《自然》（Nature）的研究通过浮游有孔虫——一种单细胞海洋浮游生物——探究了各纬度生物多样性随时间的变化，揭示了这种纬度多样性梯度（LDG）背后的机制。

研究团队利用了全球化石数据库中的434 113个条目，分析过去4000万年间浮游有孔虫在时间和空间上的分布，以及LDG的潜在驱动因素，如海面温度和海洋盐度水平等。他们发现，现代LDG在大约3400万年前首次出现，但并不显著，当时地球的气候从较温暖过渡到较凉爽。在大约1500万~1000万年前，LDG突然变得显著，这与当时发生的全球变冷事件的时间相一致。研究者提出，低纬度和高纬度地区之间以及海面温度差异的增加是物种多样性梯度出现的关键驱动因素：热带地区较温暖的水域能够支持更广泛的不同温度的生境和垂直水柱内的生态位，有利于更多的物种出现；而高纬度地区海水温度的降低可能导致许多区域性物种种群的灭绝，从而导致现代多样性梯度的出现。

撰文：蒋泽华、马东源、不周、二七

编辑：不周、二七

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来源: qq

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