许多蛇类以背部和侧面的六边形图案而闻名。先前的研究表明,这种图案存在于外皮鳞片中,这些图案来自斑块,斑块是皮肤上的微小结构。对于大多数动物物种来说,斑块在皮肤上的位置是随机的。对于蛇类来说,情况并非如此。相反,它们以有组织的方式发育。它们是如此有组织,以至于艾伦·图灵能够用数学公式来描述它们。在这项新的研究中,研究小组想知道这种井然有序的六边形图案是如何在蛇身上形成的。
虽然最终的项目报告要到2023年12月才到期,但该项目已经发展到团队可以概述已考虑的选项的概述,包括对某些SESSF物种的模拟测试结果。项目团队于2023年10月18日在一项讲习班上提出了他们的初步调查结果,该研讨会由代表捕鱼行业,研究组织,政府机构,负责制定政策,渔业监管机构(英联邦和州),渔业经济学家和环境非政府组织的政府机构参加。旨在在2023年和2024年的一系列研讨会中的第一个研讨会的目的是寻求有关MSHS项目的结果和建议的反馈,这将为决定多种收获策略的哪些组成部分为基础提供基础,以及需要进一步工作。
摘要 天然的抗弯曲装甲结合了坚硬的、离散的鳞片,附着在软组织上,提供独特的表面硬度(用于保护)和柔韧性(用于不受阻碍的运动)组合。鳞片状皮肤现在是一种鼓舞人心的合成防护材料,它具有吸引人的特性,但在柔韧性和防护性之间仍然存在有限的权衡。特别是,弯曲鳞片状皮肤,使鳞片在内弧面,会卡住鳞片并使系统显著变硬,这在手套等系统中是不可取的,因为手套的鳞片必须覆盖手掌侧。大自然似乎已经通过创造可以形成皱纹和褶皱的鳞片状皮肤解决了这个问题,这是一种非常有效的机制,可以适应大的弯曲变形并保持弯曲柔顺性。这项研究的灵感来自这些观察:我们探索了软膜上的刚性鳞片如何以受控的方式弯曲和折叠。我们使用离散元建模和实验相结合的方式研究了不同屈曲模式的屈曲能量和稳定性。具体来说,我们展示了鳞片如何诱导稳定的 II 型屈曲,这对于皱纹的形成是必需的,并且可以提高仿生保护元件的整体弯曲柔顺性和灵活性。
生物体适应突然的极端环境变化的能力产生了一些最剧烈的快速表型进化的例子。墨西哥四眼鱼(Astyanax mexicanus)在墨西哥东北部的表层水域中数量丰富,但洞穴环境的反复殖民化导致几个种群的洞穴表型独立进化。在这里,我们展示了这个物种的三个染色体规模的组装,一个表面种群和两个洞穴种群,从而首次对独立进化的洞穴种群进行全基因组比较,以评估适应洞穴环境进化的遗传基础。我们的组装代表了最高质量的序列完整性,预测的蛋白质编码和非编码基因指标远远超过了之前的资源,并且据我们所知,超过了所有长读组装的硬骨鱼类基因组,包括斑马鱼。全基因组同源比对显示洞穴形式中的基因顺序高度保守,而与其他系统发育上近或远的硬骨鱼类物种相比,染色体重排的数量更多。通过系统发育评估羊膜动物远缘分支的单个基因直系同源性,我们发现了 A. mexicanus 独有的基因直系群。与代表性表面鱼类基因组相比,我们发现了大量的结构序列多样性,这里定义为插入和删除的数量和大小以及洞穴形态之间的扩展和收缩重复。这些新的更完整的基因组资源确保了更高的性状分辨率,可用于对物种内显著性状差异进行比较、功能、发育和遗传研究。
摘要。在水中,透明度似乎是一种理想的隐藏策略,各种透明的水生生物就是明证。相比之下,除了昆虫翅膀之外,陆地上几乎没有透明度,而且关于其功能和进化的知识很少,研究很零散,没有比较的视角。鳞翅目(蝴蝶和蛾)是研究陆地透明度的一个杰出群体,因为它们通常拥有覆盖着彩色鳞片的不透明翅膀,这是一项关键的多功能创新。然而,许多鳞翅目物种已经进化出部分或完全透明的翅膀。在物理学和生物学的交界处,本研究调查了 123 种鳞翅目物种(来自 31 个科)的翅膀透明度的结构基础、光学特性以及与视觉检测(隐藏)、体温调节和防紫外线相关的生物学相关性。我们的结果表明,透明度可能已经独立进化了多次。透光效率主要取决于透明翅膀的微结构(鳞片的形状、插入位置、颜色、尺寸和密度)和宏观结构(透明翅膀面积、物种大小或翅膀面积)。微结构特征、鳞片的密度和尺寸在其进化过程中紧密相连,并根据鳞片的形状、插入位置和颜色受到不同的限制。透明度似乎与隐蔽性高度相关,且随尺寸而变化。透明度和纬度之间的联系与透明度在体温调节中的生态相关性相一致,但与防紫外线辐射无关。总之,我们的研究结果为推动陆地透明度进化的物理和生态过程提供了新的见解,并强调透明度是一种比以前认为的更为复杂的着色策略。
蝴蝶和蛾类翅膀色素沉着的进化变异提供了通过隐蔽和拟态进行适应的惊人例子。皮质基因座已被独立定位为控制 14 种鳞翅目昆虫颜色多态性的基因座,表明它是翅膀图案多样化的基因组热点,但通过蛋白质编码敲除进行功能验证已被证明很难获得。我们的研究揭示了一种新的长链非编码 RNA (lncRNA) 的作用,我们将其命名为象牙,它从皮质基因座转录而来,在调节蝴蝶的颜色图案方面发挥着作用。令人惊讶的是,象牙表达预示了蛹发育过程中大多数黑色素图案,表明象牙在确定鳞片身份方面具有早期发育作用。为了测试这一点,我们在五种蛱蝶科蝴蝶中生成了 CRISPR 马赛克敲除,并表明象牙诱变会导致深色色素鳞片转变为白色或浅色鳞片。对 Vanessa cardui 生殖系突变体的基因分型将这些表型与象牙保守的第一个外显子上的小靶标缺失联系起来。相反,具有已确认无效等位基因的皮质生殖系突变蝴蝶缺乏任何翅膀表型,并且排除了该相邻基因的颜色图案作用。总体而言,这些结果表明 lncRNA 充当颜色图案规范的总开关,并在蝴蝶颜色图案的适应性多样化中发挥关键作用。
虽然有些大型鱼类一眼就能识别出来,或者与彩色照片对比后就能识别出来,但如果没有分类学索引,就无法区分其他鱼类。为了准确识别在野外获得的鱼类,用户必须了解鱼类的一些基本解剖特征。一旦知道了具体的形态特征,就可以进行标准化计数和/或测量来确定鱼类身份。识别鱼类最明显的特征是体型、形状和颜色。不同鱼类的鳍的数量、类型和大小也不同,它们的位置(或完全缺失)有助于区分物种。大多数鱼类有两种基本类型的鳍,单鳍和双鳍。单鳍位于身体中线,包括背鳍、臀鳍和尾鳍。鲶鱼和鳟鱼还具有位于背鳍和尾鳍之间的脂鳍(或肉鳍)。背鳍可以是单鳍或双鳍,其长度和高度因科而异。鱼类之间的尾鳍变化也很常见,一些尾鳍分叉,另一些尾鳍圆润。如果尾鳍的上叶和下叶形成镜像(对称),则称为同尾鳍。鲟鱼等物种的尾部有异尾鳍,其中一个叶比另一个叶稍大(不对称)。成对的鳍包括位于鳃裂后方身体中部附近的胸鳍,以及位于臀鳍和胸鳍之间的腹鳍。大多数鳍由坚硬的棘、柔软的鳍条或两者支撑。鳞片的类型、鳞片数量和鳞片位置在识别鱼类时也提供了有用的信息。北卡罗来纳州的大多数鱼类都有三种鳞片类型中的一种,即硬鳞、圆鳞或栉鳞。硬鳞形成坚硬的盔甲状板,在鲟鱼和雀鳝等原始鱼类中发现。圆鳞触感光滑,在鳟鱼和大多数小鱼上都有。栉鳞含有非常小的刺,在皮肤表面产生粗糙的纹理。太阳鱼科的成员全身覆盖着栉鳞。一些鱼类科的成员(如鲶鱼)没有鳞片。测量不同的外部特征通常用于区分鱼类群体。体长是最常见的测量方法之一。叉长 (FL) 是从吻尖到尾叉最深处的距离。标准长度 (SL) 是从吻尖到位于脊椎末端附近的尾板的距离。北卡罗来纳州内陆猎鱼的尺寸限制是根据鱼的总长度 (TL) 设定的。总长度是从嘴闭合时的吻尖到尾巴最长部分末端的距离。测量总长度时,将尾巴挤压在一起并带到一个点以允许最大距离。眼直径、身体深度和头长是用于识别鱼类的其他测量值的示例。一旦用户熟悉了基本的解剖特征,本文档中包含的分类键可用于区分北卡罗来纳州常见的 14 个鱼类科。本键绝不是北卡罗来纳州鱼类的详尽列表;已知该州有 30 多个鱼类科。未包含在该关键字中的科很少在野外遇到,但如果需要更多信息,请查阅本文档中引用的参考资料。