鱼类生物能量学的理论与方法

生物能量学(bioenergetics)是研究能量在生物体内转换的学科.       

生物分子网络弹性研究进展

弹性是生物分子网络重要且基础的属性之一,一方面弹性赋予生物分子网络抵抗内部噪声与环境干扰并维持其自身基本功能的能力,另一方面,弹性为网络状态的恢复制造了阻力。生物分子网络弹性研究试图回答如下3个问题：a. 生物分子网络弹性的产生机理是什么？b. 弹性影响下生物分子网络的状态如何发生转移？c. 如何预测生物网络状态转换临界点,以防止系统向不理想的状态演化？因此,研究生物分子网络弹性有助于理解生物系统内部运作机理,同时对诸如疾病发生临界点预测、生物系统状态逆转等临床应用具有重要的指导意义。鉴于此,本文主要针对以上生物分子网络弹性领域的3个热点研究问题,在研究方法和生物学应用上进行了系统地综述,并对未来生物分子网络弹性的研究方向进行了展望。     

陕南早寒武世早期磷酸盐化Punctatus奇异星状口盘的发现及其形态功能分析

早寒武世最早期梅树村期处于“寒武纪大爆发”序幕阶段。在这一时期,生物类群发生了大规模辐射演化及其身体构型的快速革新,形成与前寒武纪生物群明显不同的生物组合面貌。最近在陕南宽川铺地区早寒武世早期灯影组宽川铺段地层中发现了数十枚呈三维立体精美保存的磷酸盐化奇异星状生物化石标本,通过形态功能分析及与其共生的Punctatus的口盘类比表明,该奇异星状生物很可能属于腔肠动物Punctatus的口盘,星状体的中心为该生物的口部。而腔肠动物的出现标志着真后生动物的开始,在生物起源演化历程上占据着极其关键的位置。本文报道的奇异星状生物可能代表了初具原始触手的腔肠动物早期演化类型,为研究真后生动物起源演化、功能进化提供了新的实证材料。     

溪流生态系统生态学研究

本文根据6年定位研究的结果,讨论了有关东北山溪生态系统生态学方面的问题,诸如溪流生态系统的组成、结构、能量流动、物质循环、食物网结构与营养能级等。调查了组成生物并对其做了定量分析;描述了能量的消耗途径并绘制了生态系统的能流框图;按营养关系划分了食物链和食物网结构,并根据各类群的生物量计算了不同营养能级的转换效率;按照水体中溶氧变化和水分循环规律建立了相应的动态模型。最后,对经典的将生态系统中生物类群划分为生产者、消费者和分解者三大集团进行了讨论,鉴于事实上每一生物类群分别具有生产、消费和分解等三重作用,因此,建议用生产过程、消费过程和分解过程来表述生物类群在生态系统中的功能作用。       

大熊猫演化保护生物学研究

研究珍稀濒危动物的演化历史、濒危机制及适应性演化对策,既是保护生物学研究的重大科学问题,也是国家生态文明建设和生物多样性可持续发展的重大需求.大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)是探讨物种濒危灭绝及适应性演化机制的理想模型.本研究团队率先将种群基因组学和宏基因组学等新技术引入大熊猫研究中,开拓了濒危动物种群基因组学与宏基因组学研究领域,系统阐明了大熊猫的种群历史、濒危原因、适应性演化机制与演化潜力等科学问题.以大熊猫为模型揭示了食性特化动物类群在食性转换和特化历程中如何在形态、行为、生理、遗传和肠道微生物等方面产生适应性演化的规律,积极推动了国家大熊猫放归和栖息地廊道建设工程的实施.     

访澳杂记

应澳大利亚科学院、博物馆和古生物学会邀请,并得到澳方赞助,我们一行三人于今年2月中旬赴澳大利亚参加“早期脊椎动物的演化和生物地理”专题学术讨论会。本次会议的主持人。澳大利亚国立大学地质系主任坎贝尔教授专程从堪培拉开车到悉尼机场来迎接我们。坎贝尔教授去年曾访问过中国,因此我们已经是老朋友了。他驱车把我们送到预定的旅馆,一路上谈笑风生,看不出任何一点教授的“派头”。他向我们谈到,中、澳两国虽     

元古代生物圈多学科研究国际讨论会简介

去年8月中旬,元古代生物圈多学科研究国际讨论会在美国洛杉矶加利福尼亚大学洛杉矶分校举行,近十个国家约150名科学家参加了会议。会议由国际生命起源和演化研究中心(简称CSEOL)主办,会议目的是为出版该组织编著的元古代生物圈演化专著广泛征求意见。会议的议题大致可归纳为以下几项: 1.大陆地壳的演化,板块构造和元古代铁矿形成序列的地球化学和沉积环境的比较。 2.元古代各类化石的记录、分布以及这些记录所显示出的分异模式。这一议题可分为以下几个专题: A.元古代叠层石记录的主要特色; B.地质时期中微生物藻席保存特色的生物地球     

“中国演化生物学进展与展望”专辑简介

<正>演化生物学是研究生物演化的科学,探究生物演化的历史、原因和规律等. 1859年达尔文生物演化论的提出,为现代演化生物学的形成和发展奠定了理论基础.经过近两个世纪的发展,演化生物学的研究已经与生态学、遗传学、分子生物学、发育生物学、古生物学、行为学和生物地理学等许多学科形成了广泛和密切的联系,成为生命科学最重要的学科之一.特别是最近十年来,随着各类组学技术及非传统模式生物基因编辑技术的迅猛发展,演化生物学迎来了新的发展契机,不仅可以回答该学科中长期悬而未决的重要难题,更使得演化生物     

能量生态学(二):生物与其环境的热交换

上一讲我们曾提及,当前能量生态学的研究着重于把生物与能量的关系分两点来探讨。其一是把能量看作为生物环境的一个特性,一个重要的生态因子,主要指的是热能的传递与消散。研究得较广泛的是生物,特别是动物与其环境的热交换及其体温调节。也有人把这方面的研究单独分出来称为热生物学(ThermalBiology)或生物物理生态学(Biophysical Eco-logy)。其二是把能量视为维持与延续生命运动的必不可少的部分,主要是化学能的传递与转化,特别注重生物的获能对策,生物能量的分配模式等。有人把这类研究称之为生物能     

多光子发光的稀土上转换纳米颗粒在生物光子学中的研究进展

生物医学光子学的发展,总是伴随并促进着光子学新技术的发展。光学生物成像技术在癌症肿瘤诊断上有着巨大应用,尤其是具有优良发光特性的稀土离子掺杂的上转换发光纳米颗粒与光学生物成像技术的结合进一步发展了生物光子学在这一领域的应用。鉴于近几年很多人对上转换发光纳米粒子的大量研究,本文对其进行了系统的阐述,综述了稀土上转换发光纳米粒子的光学特异性、发光原理及其在光学成像中不可替代的优势;描述了上转换纳米粒子的化学组成,介绍了几种基本的合成方法,重点说明了水热合成法和热分解法,并从材料和光学两方面分析了生物应用的效率优化;总结了目前上转换材料在生物光子学中的几大应用,着重介绍了生物传感、细胞成像、动物成像、漫射光层析成像、光动力治疗、多模式成像六个方面的应用。本文在最后也对今后的研究进行了展望。     

周期演化区域上的Logistic捕获模型的动力学分析

为了理解栖息地区域的周期性变化对物种生存的影响,本文研究了周期演化区域上一类具捕获项的Logistic反应扩散模型.我们首先在区域的增长为各向同性这一前提下,将模型转换为固定区域上的反应扩散问题,再利用相关的特征值问题和上下解方法得出模型解的渐近性态.根据所得结论,我们进一步就区域演化对物种的影响给出了生物学解释.     

低能量激光在口腔种植中的应用进展

低能量激光照射（low level laser irradiation,LLLI）是一种生物物理学刺激,对多种细胞具有光生物调节作用,可以促进骨组织和软组织的愈合,已经引起口腔种植工作者的重视。本文综述了LLLI在口腔种植中的应用,并简述了低能量激光照射的光生物调节作用可能的分子学机制,最后提出了低能量激光照射的研究展望,为未来低能量激光照射在口腔种植临床的应用奠定基础。     

三峡水库生态渔业

正为探索三峡水库科学的生态渔业发展模式,三峡集团启动了生态渔业科研工作,中国科学院水生生物研究所受其技术委托,牵头国内有关研究机构于2012~2015年开展了具体的研究工作,以下是我们对于研究方案的一些解读和思考。生态渔业理论生态渔业的概念和内涵从早期的侧重渔业生产逐步发展为关注生态系统健康,其间经历了一个不断发展演化的过程。早期的渔业模式注重最大限度地利用自然资源,并使物质和能量得到再生和循环,使渔业生态环境得到良好保护,获得比常规渔业更大的经济、社会和生态效益的渔业生产体系。中     

生物传感器

生物传感器是对被分析物具有高度的选择性的分析器件。它的敏感元件是生物活性单元,转换元件是物理、化学等转换元件。生物传感器具有检测速度快、灵敏度高、成本低、操作简便以及可进行连续动态监测等优点。本文介绍了生物传感器的发展现状及工作原理,并对生物传感器在环境监测、食物质量和医学方面的应用研究进行了阐述。     

早期节肢动物化石对演化发育生物学的启示

基于特定遗传机制而发生的生物演化过程是生命本质所在,是一个能引起争论和激励思维的研究领域。我国帽天山页岩动物群保存的“中间环节”化石不仅为揭示节肢动物和脊椎动物等重大生物类群起源和早期演化之谜提供可供追溯的实证,而且可能成为探索基因调控机制演化与形态发生的模型动物。生物发育调控基因及其调控机制的变化是导致形态变异的根本原因。因此新的研究领域——演化发育生物学的产生使地质学和生物学联合研究动物起源和演化机制以及某些调控基因的起源和演化成为可能。本研究依据古生物学新的化石发现和研究成果,其中包括最新提出的关于节肢动物头、眼柄、前附肢的原型及其演化模式,分析其对演化发育生物学的影响和启示,并尝试为发育生物学提出新的前瞻性研究课题。因此,早期节肢动物化石的研究不仅将古生物学、演化生物学和发育生物学研究融为一体,而且为发育生物学基因层面研究和古生物学演化层面研究的融合找到切入点。     

以胶原蛋白为例浅述古蛋白质组学研究现状与未来*

蛋白质作为参与构建生物体的重要生物大分子,是生物功能与代谢的物质基础,同时蛋白质的序列信息又源自生物的遗传编码信息,因此是认识生物演化本质的重要研究对象。近年来,随着质谱技术的发展,获取生物化石中的古蛋白质序列信息不再遥不可及,这为在形态学与DNA序列信息缺乏的条件下对古生物的认识提供了一条新途径。胶原蛋白(Collagen)在动物骨骼中极为丰富,又因为其特殊的结构,易于在化石中保存,故已成为古蛋白质组学研究的重要对象。本文将以胶原蛋白为例,对古蛋白质组学现有的研究方法与已经取得的研究成果进行总结,并对古蛋白质组学目前面临的挑战与困难及未来研究趋势进行讨论,旨在展示古蛋白质组学的应用潜力,并探讨其在生物演化研究中的意义。     

鸟类羽色和鸣声演化速率的纬度变化

生物多样性随纬度而变化是自然界的重要现象,而生物的性状差异是生物多样性最直接的体现。鸟类的羽色和鸣声在保卫领域、吸引配偶时起着重要作用,与物种形成和性选择联系密切。本文综述了鸟类羽色和鸣声演化速率随纬度变化的规律,探讨了影响其演化速率的因素。影响鸟类性状演化速率的因素包括近缘姊妹种的竞争、有效种群大小、繁殖期、世代周期等。分布区重叠的姊妹近缘物种的种间竞争和避免杂交的压力大,可促进性状的快速分化;小种群遗传漂变速度快,加快性状的演化;高纬度地区鸟类繁殖期短,性选择压力强,加剧性选择性状的演化;世代时间对性状演化的积累有决定性影响。基于美洲鸟类的研究,高纬度地区近缘种羽色和鸣声的演化更快。本文提出,在性状演化的研究中,需要充分考虑亲缘谱系的影响和解释变量的选择,并建议尝试从鸟类可感知的角度衡量性状的演化,关注羽色和鸣声的相互影响及其对性状演化速率的作用,增加对亚洲地区鸟类的研究。     

外生菌根真菌生物地理学研究进展

外生菌根真菌对植物矿质营养、生态系统物质循环、物种演化进程等具有十分重要的作用,但其生物地理学研究长期滞后于动植物。扩散和隔离是解释外生菌根真菌生物地理分布格局的重要理论。古地质、古气候和宿主植物是外生菌根真菌地理分布格局形成的重要推动因子。基因组学、生物信息学技术与生物地理学方法相互结合和补充,可以用来研究一些复杂的真菌生物地理学问题。文中详细阐述了外生菌根真菌生物地理学研究的重要过程和现状,如真菌物种界定、常用数据分析方法、起源和演化规律及其在生物多样性保护方面的应用等,并初步探讨了其未来的发展方向。     

有关Mitchell化学渗透假说的一些争议

能量转换机理一直是生物能学研究中的一个中心问题。英国Mitchell提出的化学渗透假说从六十年代后期以来,获得了大量实验的支持,始终是比较流行的一种假说,从而使他荣获1978年诺贝尔化学奖。但近年来这方面深入研究的结果又发现不少与这一假说相矛盾的现象。随着争论的开展,一些学者又陆续提出新的设想和假说。本文作者通过参加几次国际会议并参阅结合有关资料,对这方面的动态向读者作一简单的介绍。我们相信,这样的信息对从事这方面科研或教学的同志将有一定的参考价值,我们欢迎读者今后能多多提供这类稿件。     

生物无线传感器网络路由算法研究

生物无线传感器网络在通信时,传感器节点会对其邻近的人体组织产生有害的电磁辐射,并由此引出了温度问题.在生物无线传感器网络中,如只考虑节点的能量问题,则可能致使某部分组织因局部温度过高而受到损伤,因此,传统的传感器网络路由算法并不能完全适用.本文基于以上问题提出一种新的簇头转换算法,综合考虑节点的能量、温度等问题,为各节点设定优先级,选择优先级最高的节点作簇头节点.从而使传感器节点邻近组织的温度得到控制,并且各节点的剩余能量也较为均匀.与传统的算法相比,降低了网络节点对人体的损伤,同时延迟了第一个死亡节点的出现.