《Nature | 须鲸声音产生的进化新特性》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-02-26
  • 2024年2月21日,南丹麦大学等机构的研究人员在Nature发表题为Evolutionary novelties underlie sound production in baleen whales的文章。

    须鲸在广阔、不透明的海洋环境中使用发声来调解它们复杂的社会和生殖行为。适应专性水生生活方式需要基本的生理变化才能有效地产生声音,包括喉部专业化。齿鲸进化出鼻腔发声器官,而须鲸则被认为使用喉部发出声音。然而,没有直接证据表明须鲸喉部可以发声,或者如果它可以,它如何产生神秘声音的多样性。

    该研究将3种须鲸物种的切除喉部的实验与详细的解剖学和计算模型相结合,以表明须鲸进化出独特的喉部结构来产生声音。这些结构使一些有史以来最大的动物能够有效地产生调频、低频的叫声。此外,该研究表明,这种发声机制可能是所有须鲸的祖先,并与大多数陆生哺乳动物共享其基本的物理基础,包括人类,鸟类及其近亲齿科动物。然而,这些喉部结构对其发声的频率范围和深度设置了不可逾越的生理限制,使它们无法逃脱人为的船只噪音并在很深的地方进行交流,从而大大减少了它们的主动交流范围。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07080-1
相关报告
  • 《长须鲸声音为洋壳地震学研究提供了新途径》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2021-02-19
    • 美国俄勒冈州立大学的研究人员在《科学》(Science)杂志上发表的一项新研究显示,长须鲸的声音可用于大洋地壳地震成像学研究,为科学家提供了一种非常规测量新方法。 长须鲸发出的声音能在地壳内(包括海洋浅层沉积物及深层固体岩石地壳)形成反射和折射波信号。俄勒冈州立大学地球、海洋与大气科学学院教授John Nabelek认为,这些信号可以被海底地震仪记录,用于确定洋壳地层厚度以及其与地震学研究有关的其他信息。 Nabelek 还提到,过去人们根据鲸鱼发出的声音来跟踪鲸鱼并研究鲸鱼的行为,由此,他们认为鲸鱼的声音也许也可以用来研究地球科学。最终,他们的研究发现鲸鱼的叫声确实可以用于大洋地壳地震成像学研究,作为传统被动地震研究方法的补充。他还提到,他们的研究成果提出了一种概念,这个概念证明利用鲸鱼声音数据可以为其他科学研究提供新方法。 这篇研究论文的主要作者是Vaclav M. Kuna,他曾在俄勒冈州立大学攻读并获得博士学位。Kuna和Nabelek正在研究Blanco转换断层(该断层离俄勒冈海岸Cape Blanco最近的距离大约100英里)的地震活动,他们在沿转换断层带上布置的一个包括54个海底地震仪的监测网络。他们注意到地震仪上的强烈信号与鲸鱼在该地区的存在有关。 研究人员利用由三个地震仪记录的一系列鲸鱼声音,可以确定鲸鱼的位置,并利用这些声音的振动来构建地壳结构图像。研究人员根据这些来自地壳结构信息来了解该地区更多的地球物理学属性,包括沉积物的行为以及厚度与速度之间的关系。 Nabelek提到,鲸鱼声音数据在洋壳地震学方面很有用,但并不能完全取代标准方法。但,这种方法对于在那些无法采用标准科学方法进行地震调查的洋壳地区很有用。(李桂菊 编译)
  • 《Nature:奥密克戎新特性或将加速新冠流行终结》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-05-24
    • 天花疫苗的发明,使得天花成为人类历史第一个被彻底消灭在地球上的病毒。人类与天花的斗争史可以说是活着的免疫学史,见证了现代医学的发展。   从爱德华琴纳发现挤奶女工不会感染天花,到天花病毒的成功消灭,主要得益于一种重要的免疫学机制被发现:交叉免疫保护。通俗来说,就是一种病原引起的免疫保护力可以同时产生对另外一种相似的病原的抵抗力。自此,科学利用交叉免疫保护机制成为我们设计疫苗的重要手段。   那么,如今肆虐全球的新冠毒株奥密克戎是不是也存在这种类似的机制呢?我们能否利用其来对抗未来的新冠流行呢?   最新一期的Nature给出了答案!   5月18日,加州大学旧金山分校、格莱斯顿病毒学研究所所长梅兰妮·奥特教授团队在Nature发表了题为《Limited cross-variant immunity from SARS-CoV-2 Omicron without vaccination》,该研究表明未接种疫苗者在奥密克戎感染时只能产生有限的交叉免疫保护,且其效果低于新冠德尔塔株,并无法针对其他变种产生有效的交叉保护力。但是,其能够增强已接种疫苗的保护力来产生广泛的交叉免疫保护。这一结果表明奥密克戎(Omicron)或许正在加速结束新冠大流行。 奥密克戎的变异性无需多言,先前已经文章中已经介绍过,感兴趣的可以翻翻近期的几篇相关推文。Nature:奥密克戎不断进化新亚型,免疫逃逸更强,造成新一波流行;为何新冠如此“生生不息,绵延不绝”?新冠变种BA.5:我狠起来连我自己都打!   目前,研究人员最关心的问题是已有感染抗体、疫苗和单抗治疗无效增加了奥密克戎突破感染(指在完成疫苗接种超过14天后接种者的新冠病毒检测结果呈阳性)和再感染的风险。   因此,正确评估奥密克戎感染诱导的免疫力强弱以及其对其他新冠变种毒株的交叉免疫保护力成为一个急需解决的问题。 首先,作者使用WA1、德尔塔和奥密克戎三个毒株在小鼠模型上进行了鼻腔攻毒实验,7天后检测体温、体重等感染指标。结果发现奥密克戎在三者中引起的感染最轻微(体重不变、体温略增加)。此外,在感染5天后,WA1和德尔塔攻毒组小鼠都出现了明显的抱团和精神萎靡等症状,而奥密克戎组则正常。在7天时,100%的WA1组小鼠和60%的德尔塔组小鼠到达实验终点,而奥密克戎组则正常存活。再次证明奥密克戎的轻症特点。 进一步地,为了评估奥密克戎病毒的复制动力学特征,作者对呼吸道和肺脏中的感染性病毒颗粒及其RNA水平进行了定量分析。结果显示,在两个组织中,奥密克戎都表现出较低的复制水平和较少的感染性病毒颗粒。 已有研究表明新冠感染会产生严重的T细胞耗竭和细胞因子风暴。因此,作者又对感染后小鼠的细胞因子表达和T细胞表型进行了评估。与WA1和德尔塔感染相比,奥密克戎感染早期诱导产生更低水平的CXCL10和CCL2。尽管细胞因子IL1α在三组间没有差异,但是奥密克戎组显示出一个更低表达的发展趋势。在对感染晚期的实验中也发现了类似的现象。这些结果表明奥密克戎产生的低炎性和低耗竭性T细胞激活可能与奥密克戎产生轻症和较低病毒复制数相关。 最后,作者对不同毒株间的中和抗体水平进行了评估。在WA1、德尔塔和奥密克戎三个毒株感染7天后收集血清,通过空斑实验测试了其对WA1、阿尔法、贝塔、德尔塔和奥密克戎的中和效果。结果发现奥密克戎组血清仅对奥密克戎有中和效果,其他各组或多或少存在一定的交叉免疫反应。这可能是与奥密克戎的高度突变的S蛋白以及其较低的病毒复制水平有关。值得注意的是:尽管WA1毒株和德尔塔具有相似的复制和引起炎症风暴的能力,但是其交叉免疫水平显著不同,这说明S蛋白的突变对交叉免疫反应起着重要作用。 为了进一步验证上述结果,作者又使用10名感染奥密克戎后恢复的患者血清重复了上述实验,结果与小鼠模型的类似。有趣的是,在接种疫苗后感染的奥密克戎患者血清对所有毒株都表现出较高的中和效率,其水平高于辉瑞三针疫苗接种者的抗体中和水平。这些结果说明奥密克戎感染可能增强疫苗产生的免疫保护力,从而产生一种“混合免疫”的方式,不仅针对奥密克戎,也能对其他新冠变种产生有效抵抗力。   文章最后,我们用通俗语言的来做个总结:没有接种疫苗者,感染奥密克戎不能刺激交叉免疫保护;而已经接种疫苗者在再次感染后可以产生有效的交叉免疫保护。这些结果为我们设计交叉型的多价疫苗提供了思路。   参考文献: Suryawanshi, R.K., Chen, I.P., Ma, T. et al. Limited cross-variant immunity from SARS-CoV-2 Omicron without vaccination. Nature (2022).