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陕西:充分发挥侨联作用,服务“三个经济”建设


2018年09月23日 14:37

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 三叶虫化石。三叶虫是化石记录中最早出现的动物群体之中。| 图片来源:Jakob Vinther, University of Bristol 三叶虫化石。三叶虫是化石记录中最早出现的动物群体之中。| 图片来源:Jakob Vinther, University of Bristol

  来源:原理(ID:principle1687)

  “当这一行星按照固定的引力法则持续运行时,无数最美丽也最奇异的类型,即是从如此简单的开端进化而来、并依然在进化之中。”

  这是达尔文在《物种起源》一书中写下的话。动物的起源和进化是现代生物学中最值得探究的问题之一。我们知道,如今存活于世的各种各样的动物,都是从单细胞的祖先进化而来的。我们也知道,这种转变很可能与地球的环境、生物与环境间的相互作用以及生物的遗传物质(基因组)的变化有关。

  但我们不知道动物身形的多样性,即达尔文所描述的“无穷无尽的最美丽、最奇妙的形式”,是迅速出现于第一批动物生命形态后,还是在进化过程中的很久以后才出现。为了解决这个问题,一组来自英国和美国的进化生物学家,在科学期刊《美国国家科学院院刊》上发表了一篇美丽而精彩的论文。

  论文作者运用复杂的统计方法进行了大量的动物解剖分析。他们的结果显示,大多数动物群体在很早的时候就达到了解剖学多样性的顶峰,但在少数例子下,存在解剖学多样性在后来仍有增加的情况。同时,他们还发现了最有可能导致这些变异规律的原因。

  动物有很多不同的解剖学部位,每个部位的形态和形状都具有很大的差异。例如,昆虫有一个头和六条腿,而海葵(无脊椎动物)没有。这些特征的组合被称为“躯体模式(bodyplan)”,这一概念通常被用于将不同动物归类为同一门(phylum)。现代的门类例子包括节肢动物(蜘蛛、蜈蚣、甲壳纲动物、昆虫等)、脊索动物(脊椎动物和一些无脊椎动物)、软体动物(蜗牛、章鱼等)和环节动物(蚯蚓和水蛭等)。

  现如今,动物的门类超过30种,其中一部分显示出具有比另一部分更大的形式范围(称为“差异”)。例如,脊索动物就包括有像鱼和猴子这样完全不同的动物,而蛔虫(线虫门)的差异就没有这么大,它们看起来几乎都一样。

  研究人员想要解决这些存在于群体之间和群体内部的这种差异是如何进化的。他们从210种动物群体中收集了近2000个解剖特征的解剖数据,在每个门中都对多个群类进行了取样。然后,他们用最前沿的统计数据方法对它们的解剖相似性进行了分析,从而得到了一张分类图,其中每个群用一个点表示,而点与点之间的距离与它们所代表的群的解剖相似性成正比。

根据多样性绘制的动物种群图。| 图片来源:Philip Donoghue根据多样性绘制的动物种群图。| 图片来源:Philip Donoghue

  他们的研究结果表明,每个门中的不同群都在这张图上齐整地聚集在了一起,正如由它们共有的躯体模式所预期的那样。例如,在这张图上,蜘蛛更接近昆虫和其他节肢动物,而鱼更接近哺乳动物和其他脊索动物。一个门的成员所占领的地图区域,显示了这一门在解剖学上的多样性,其中脊椎动物和节肢动物的面积最大。

  值得一提的是,大多数门类都在动物起源之后不久就达到了它们的差异水平,除了四门例外:节肢动物、脊索动物、软体动物和环节动物的差异水平仍保持了继续扩大,它们有一些成员在进化过程中从水里过渡到了陆地上。迁移到陆地之后的它们面临了新的挑战,使得进化出了新的身体部位。

  更重要的是,这些生物门类之间具有非常大的差异,它们在地图上显示出有很大的空白区域。但当向分析中加入已灭绝的物种化石后,不同门类之间的差距就缩小了。这表明早期的动物与它们如今的样貌并没有多么不同。动物的早期进化探索了许多不同的解剖学可能性,但是一些躯体模式的灭绝放大了它们的不同。

  最后,研究人员试图找出动物的差异性与其他生物特征之间是否存在联系。他们发现一个门所具有的差异越大,那么细胞类型的数量、体型和物种数量就越大。

  此外,这还与基因组的大小有关,但与基因组中的蛋白质编码基因的数量无关。我们知道,基因组的某些部分是用于调节人体蛋白质的工作时间和位置,而不是制造蛋白质本身的。这篇论文的作者认为,如果差异性的程度与动物门类的基因组大小有关,而与门类中的基因数量无关,那么这就意味着基因调节在动物多样性中所发挥的作用比新基因的出现更大。

  这项研究为动物起源描绘了一幅新的图景,其中大多数动物门类在早期就探索了它们的解剖多样性,但是从水中到陆地的过渡导致一些门类出现在了地图的新区域中。动物原本是同族的,而我们看到的现代差异是因为一些中间种群的灭绝而产生的结果。

  所有的这些差异性都与基因调节的进化密切相关。更多的解剖数据、更多的化石,以及对基因调节的进一步研究,将对我们进一步理解动物们无穷无尽的最美丽与最奇妙的形态至关重要。

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2015年11月2日,上海,中国首颗火星全球遥感与着陆巡视探测器原理样机在2015中国国际工业博览会上展出。资料图片/视觉中国  2015年11月2日,上海,中国首颗火星全球遥感与着陆巡视探测器原理样机在2015中国国际工业博览会上展出。资料图片/视觉中国

  中国探测器将于2021年着陆火星

  昨日,首届世界公众科学素质促进大会“太空探索与人类未来”分论坛在北京举办,论坛介绍了我国太空探索领域诸多规划。

  据悉,我国将于2020年和2028年进行两次火星探测任务。

  月球探测

  建设无人和载人月球科研站

  今年12月,我国嫦娥四号月球探测器将在月球背面软着陆。以此为起步,我国月球探测第四期工程将在2030年前初步规划四次任务,其后再建设月球科研站。

  在“太空探索与人类未来”分论坛上,中国国家航天局系统工程司司长李国平介绍了上述规划。月球探测第四期工程第一次任务是嫦娥四号,第二次任务计划为第二次采样返回。接着,中国计划在月球南极和北极实现探测器着陆探测。

  李国平介绍,最终中国还要建设月球科研站,这里包括机器人探测,“也肯定包括载人月球科研站,这是更长远的任务。”

  火星探测

  2028年左右进行第二次火星探测

  李国平介绍,我国正在规划深空探测工程,初步明确了四次任务。第一次任务计划在2020年7月发射火星探测器,预计经过10个月的飞行,2021年到达火星,着陆火星表面并进行巡视探测。其后,计划在2028年左右进行第二次火星探测任务,采集火星土壤返回地球。

  我国还将进行小行星探测,并在2030年前后开展木星系探测和行星系探测。目前火星第一次探测任务正在实施,后面三次任务正报请国务院批准。

  火箭

  长征九号计划于2028年首飞

  在火箭领域,据李国平介绍,长征八号新型火箭正在研制中,该火箭配置了两台120吨液氧煤油发动机,捆绑了2台2.25米直径液体助推器,计划2020年发射。

  我国正在开展重型运载火箭长征九号的论证,瞄准深空探测需要。长征九号将超过90米长,芯级直径达到10米,低轨运载能力100吨左右,初步设计最高140吨,将是长征五号运载能力的5倍,计划在2028年首飞。

  李国平表示,在空间进出方面,我国正在开展天地往返可重复使用运输系统研究,探索火箭助推器自动回收,主要解决安全性问题。另外,我国开展了火箭动力重复使用。这些工程还在起步阶段,需要若干年研发之后才可以进一步实施。

  卫星

  通过电磁监测研究地震发生几率

  2015年,国务院正式批准了由国家航天局和有关部门联合组织编制的《国家民用空间基础设施计划》,初步计划未来10年发射各类卫星超过100颗。

  李国平介绍,针对全球气候变化,我国将加强利用航天技术监测全球气候。目前有两颗卫星已经立项启动,一个是大气环境监测卫星,主要用于温室气体的监测;另一个是陆地生态监测卫星,主要是用于植被生物量、大气气溶胶等监测。

  在地球物理场探测方面,我国启动了电磁监测卫星,通过电磁监测研究地震发生的几率。后续我国还将发展重力梯度测量卫星,服务于测绘所需。

  陆地观测卫星领域,我国将发展两颗比较特殊的卫星,一个是L波端差分干涉SAR卫星,可进行二维、三维成像,并提取地面形变。还有一颗技术含量比较高的卫星——SAR地理观测卫星,可对地面一定范围区域进行高时间分辨率微波成像,目前正启动实施,预计在2021年左右发射,将填补领域空白。

  ■声音

  “政府对商业航天态度为‘鼓励、有序’”

  近期,中国商业火箭公司陆续发射了自主研发的小型火箭。中国政府对商业航天持何种态度?李国平用四个字概括:鼓励、有序。

  “鼓励”,是指推动政府与社会资本合作,完善政府采购商业航天产品与服务机制,建立健全卫星共享机制,创新政府服务模式,引导民间资本和社会力量参与相关航天活动。“有序”,是指目前商业航天活动很活跃,参与单位比较多,政府要加强管理。

  李国平透露,针对运载火箭,近期将下发《关于加强航天运载火箭科研生产实验及发射服务工作的通知》,对发射活动进行规范管理。未来几年还将结合现代商业航天发展现状和未来需要,出台促进商业航天发展的指导意见。

  据悉,我国开始探索建设开放共享的商业航天发射场,航天法也已经列入全国人大立法计划。

  新京报记者倪伟

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