4月10日《科学》杂志精选

地球上最大物种灭绝的同位素解释

研究人员表示，最初二氧化碳缓慢泄漏到大气中，随后大规模快速注入二氧化碳，给地球带来了一系列打击，酸化了地球的海洋，导致了地球历史上最大规模的物种灭绝。大约2.52亿年前从二叠纪到三叠纪的过渡——这一事件被称为二叠纪-三叠纪界线(PTB)——与持续了大约6万年的物种灭绝有关，包括两次不同的海洋生物死亡浪潮。PTB灭绝背后的机制已经争论了很多年。但是马修·克拉克森和他的同事现在已经用硼同位素创造了当时海水酸碱度的高分辨率记录。研究人员使用复杂的模型表明，与西伯利亚盾形成相关的火山作用可能在二叠纪晚期向大气中注入了两波二氧化碳。他们认为当时地球的高碱性海洋缓冲了第一波二氧化碳，但是更大的第二波二氧化碳导致了海洋的广泛酸化。他们说，第二波二氧化碳后海水酸碱度的突然变化可能已经消灭了海洋中绝大多数高度钙化的海洋生物。这些发现为PTB物种的灭绝提供了新的解释，这导致了海洋和陆地物种数量的急剧下降，并为现代生态系统的进化奠定了基础。它们还可能帮助研究人员预测我们的星球在未来将如何应对海洋酸化。

北美和南美的联系比专家认为的要早。

根据一项新的研究，曾经通过连接大西洋和太平洋将南北美洲分隔开的中美洲海道，可能比研究人员认为的早了大约1000万年进化成道路和桥梁。该海峡的关闭和*地峡的形成对海洋环流模式、全球气候和物种从一个大陆向另一个大陆的迁移产生了重大影响。一些研究表明，分隔南北美洲的深海海峡大约在300万年前消失了。然而，卡米洛·蒙特斯和他的同事们已经证明中美洲海道早就干涸了(1500万到1300万年前)。研究人员在从安第斯山脉北部采集的钻孔和地层剖面中发现了*特有的矿物。他们认为这些*岩石是由古老的河流系统输送的，1300万年前，这条河流从*岛弧开始流入南美洲北部的浅海盆地。研究人员的结果意味着，到那时，中美洲的海上航线应该已经关闭了。如果他们的结果得到证实，研究人员可能需要更新许多目前流行的模型。

濒危山地大猩猩的基因组测序

对山地大猩猩的整个基因组测序揭示了种群减少和近亲繁殖将如何影响这些大猩猩的遗传多样性，以及它将如何影响它们的生存。目前的估计表明，世界上山地大猩猩的数量不超过800只。作为一种濒临灭绝的类人猿亚种，山地大猩猩是全球动物保护的象征。然而，研究人员对其基因组的多样性知之甚少。为了进一步研究，亚力修和他的同事对13只东部大猩猩(7只来自中非维龙加地区的山地大猩猩和6只东部低地大猩猩)的血样进行了测序。在将这些大猩猩的基因组与所有四个大猩猩亚种(包括西部低地大猩猩种群)的基因组进行比较后，研究人员发现东部大猩猩亚种(山地大猩猩和东部低地大猩猩)的遗传多样性要少得多，尤其是那些对免疫系统功能重要的。此外，基于他们的研究结果，研究人员得出结论，这些山地大猩猩至少在遗传上与其他东部大猩猩亚种部分隔离，它们的基因突变率极低，这可能反映了近亲繁殖。在正常情况下，近亲繁殖会增加疾病和环境变化的威胁，但薛等人的研究表明，对于山地大猩猩来说，近亲繁殖也会消除有问题的基因突变。这种现象可能代表了在不断减少的人口中生存的适应性变化。

母体染色体的非整倍体与普遍突变有关。

研究人员发现一个特定基因的突变与母亲染色体的非整倍体(或母亲遗传的不规则染色体的数量)有关。他们认为这种情况在人群中可能非常普遍。众所周知，染色体非整倍体是流产的主要原因，但是大约75%的人类胚胎在受孕后第三天就能被检测到。Rajiv McCoy和他的同事在体外受精周期中对这些第三天胚胎及其父母的基因组进行了测序，并发现了基因组中的一个特殊区域，该区域似乎与母亲的染色体数目缺陷有关。众所周知，基因组区域含有一种叫做波罗样蛋白激酶4(或PLK4)的基因，它可以直接影响染色体分离。因此，研究人员检测到了PLK4，并发现了一种特殊的突变，可以增加母体染色体的非整倍性。进一步的基因筛选显示，这种基因变异在许多现代人群中广泛存在，而且最近可能经历了积极的选择。

(这篇专栏文章由美国科学促进会独家提供)

《中国科学报》(国际版，第二版，2015年4月21日)