重建恐龙和来自兄弟姐妹的压力

数字古生物学时代可以打破古老的恐龙神话、间作的力量,以及为什么兄弟姐妹会让长子承受7个月的压力……
12月15日
提出的克里斯•史密斯

棘龙

一位艺术家对棘龙的演绎。

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在电脑里重现恐龙的能力意味着棘龙的真实本性现在可以被揭示,非洲晴雨表揭示了使用手机进行远程健康干预的潜力,间作因使用错误的种子而受到阻碍,以及有迹象表明,当一个小弟弟或小妹妹出生时,第一个孩子会承受7个月的压力,至少在倭黑猩猩身上是这样。和克里斯·史密斯一起,在2022年最后一次看一看eLife的一些主要论文……

在这一集里

一位艺术家对棘龙的演绎。

00:43 -棘龙不会游泳

数字古生物学认为,这种吃鱼的恐龙在岸上比在水里更快乐……

棘龙不会游泳
保罗·塞里诺,芝加哥大学

数字古生物学的时代意味着,对恐龙和其他古代动物的体型、速度、习性和首选栖息地的猜测和推测正在迅速被基于计算机的客观重建所取代;如果你真的准备好成为下一个印第安纳·琼斯,你甚至可以在探险期间做到这一切,正如克里斯·史密斯从保罗·塞里诺那里听到的那样……

保罗-我叫保罗·塞里诺。我是芝加哥大学的古生物学家。我刚从撒哈拉探险回来,那里是我最喜欢去的地方之一。我们发现了35吨来自过去的奇妙的东西。

克里斯-我没听错吧?35吨!

保罗-没错:35吨。这是大量的材料,因为有些恐龙体型很大。所以我们去了尼日尔的五个不同的时期,在撒哈拉沙漠的中心,那里有最好最深的恐龙记录。我们的发现之一就是今天播客的主题:棘龙。我们在棘龙身上发现了新的材料——非常令人兴奋的材料。

克里斯-请描述一下,如果我在四处游荡,我不会,但如果我能回到过去,在棘龙的时代四处游荡,A)我要回到多远的地方,B)我如何发现一只棘龙?

保罗:嗯,<笑>,你希望你在它发现你之前发现它。但你要回到9000万年前,也就是我们所说的白垩纪晚期。非洲的这一地区比现在湿润得多。我们发现了石化的木头和巨大的鱼。那里有河流和森林。那里会有一个郁郁葱葱的栖息地,那里会有三巨头的捕食者,你要注意它们,因为它们中的每一个都能把你弄死。其中最大的是棘龙紧随其后的是齿龙,它的牙齿呈刀刃状。棘龙,一种吃鱼的恐龙。但还有第三种更罕见,但更危险,体型更小。这就是阿贝力龙。 And so these three predators, we find them for millions of years in Africa. We have nothing really like them living in the same period of time in North America. This, this is T-Rex territory in North America. Africa is a totally different dinosaur world.

克里斯-那么这些棘龙像霸王龙吗?

保罗-不,棘龙和霸王龙不一样,除了它们能把你吃掉之外,它们真的有一个吃鱼的头骨。但如果他们想追求别的东西,他们就会用手去做。它们的前肢是两足恐龙中最强壮的。它们有四英尺长或五英尺长,有镰刀状的爪子。它们的鼻子是专为进入泥里,进入浅水区追赶各种各样的大鱼而设计的。这显然是他们的支柱,他们的专长,但他们足够大,可以打倒任何东西。

所以它们用两条腿走路,但它们的前肢很好用,它们可以用它们的前肢来捕鱼,但它们也可以用它们的脸和鼻子来捕鱼。

保罗:当然。eLife的论文,我认为,解决了它们是四条腿在陆地上还是两条腿的问题。我们在这上面花了很多时间。我们试图通过更好地重建骨架来确定质心的位置。我们发现它在陆地上并不是一种行动迅速的恐龙,但它和陆地上所有其他的兽脚亚目恐龙一样两足或两条腿。

克里斯-那你是怎么解决的?因为,据推测,你要做的是骨骼残骸——化石残骸?(完全)。你是怎么把它变成一种东西来告诉我们这是一种两条腿的生物,这就是它的移动方式。这就是它会做的事吗?

保罗:看,这是数字古生物学的时代。对于所有正在听我演讲的年轻人来说,现在是你们进入古生物学的时候了。这是一个数字时代,所以即使在野外,我们也可以通过立体摄影扫描化石,当我们坐在探险帐篷里的时候,把它们放在一起!就在几周前,我们能够观察和移动棘龙的骨头。所以我们在论文中所做的就是,是的,我们从化石开始,然后我们把骨头和骨架连接起来,比以往任何时候都更好地重建了棘龙,确保它们都正确地拼凑在一起。然后我们观察现代动物,对现代动物进行CT扫描,以了解我们应该在这种恐龙身上放多少肉。我们很惊讶我们以前也犯过错误论文也犯过错误。

保罗:尾巴需要比以前更多的肌肉,因为我们研究过短吻鳄和大型蜥蜴,它们的尾巴上有很多肌肉。它超越了骨头。所以当我们这样做的时候,然后我们用数字检查,质心在哪里?它在哪里平衡它的四肢呢,还是需要它的前肢在陆地上移动?答案是肯定的。它用后肢保持平衡。然后我们把它放在水里,看看它是如何游泳的,游得有多好,用大帆对身体施加了多大的力。这是一种在水里游泳的尴尬动物。我们把它放在水里,用数字技术证明了这一点,看看它会在哪里和什么时候浮起来,然后它在水下会做什么,它能游多快。

克里斯:你说它的帆很难看,是指在它的头上还是尾巴上?帆组织在哪里?

保罗:所以人们对棘龙和它的帆都很熟悉。它实际上不是一个帆。它有三个帆。头上有一个,中间有一个小的,然后脖子上有一个有点突出来的。我们在重建后发现,然后它又下降了。然后大的在后面。这些骨冠上可能覆盖着五颜六色的肉,但它们是坚硬的骨冠。你不会想在水里看到这样的东西,任何在水里游泳的东西都不会有这样的东西。例如旗鱼,它有一个帆,它是可伸缩的,当它想游泳的时候,它是水中最快的游泳者之一,它把帆拉下来。当它想要断裂时,它会把它拉起来,因为它的作用是断裂。 It, it, there's nothing in water that looks like a Spinosaur for good reason the lizards that look closest to Spinosaurus with the big back sail. They don't use it in swimming and they're not aquatic swimmers. And so we think we've, we, we've fairly tracked down every conceivable line of evidence to test this idea of whether it was an underwater diving, marine predator or whether it was, was in fact a shoreline semi-aquatic animal that liked the shoreline like crocodilians and also was capable of walking on land on two feet.

克里斯:所以人们之前是不是把一些证据挑选出来,然后把它们组合在一起,形成了一个精彩的故事?这个东西有帆状结构。它们看起来能在水里工作。它有一个吃鱼的头。因此它可能是一种水生恐龙偶尔会出现在陆地上,这就是他们建立的故事。但你是说如果你用数字古生物学把它放在水里,它就不会浮起来。它确实浮得太多了。它不会游泳。它不工作!

保罗-你说得对。这个想法,我相信我们已经正式把这个想法和这篇论文结合起来了,但我们对挑战持开放态度。这就是科学的意义所在。听着,科学就是争论。当棘龙的第一块骨头被发现时,它们备受争议。描述这些的德国科学家来自埃及,他们都在世界大战中被摧毁了。我们重新发现了他们的骨头。当他描述它的时候,他把它描述成一种吃鱼的恐龙,他非常小心,保守,准确,但他没有足够的骨架。当我们发现这具骨架时,我认为它是半水生动物,后来又发现了一条尾巴,尾巴上还有一个大帆。所以后帆实际上是在尾翼上。

保罗:我们现在发现棘龙的祖先,我在尼日尔发现的一种更早的苏科莫莫斯,它们的背部也有这种帆,一直延伸到尾巴。这个想法来了,也许他把它当桨用了。这在过去的几年里变得非常流行:这是一只用尾巴潜水和游泳的水生恐龙。所以我们对它进行了测试测试结果显示,"抱歉,它的帆是用来做广告的就像陆地上的广告牌一样它可以涉入水中"它能潜到6英尺深的水中。我们在纸上展示,然后再浮起来。但这艘船是可以浮起来的,因为它比水轻。它的椎骨里有很多空气,在水里很笨拙。虽然大多数恐龙甚至人类都会游泳,但我们并不是水生动物。它也不完全是水生捕食者。 When you're an aquatic predator, underwater you have to - especially if you're big - you have to be good and you look like a whale, you look like an ichthyosaur you do not look like a dinosaur. And so we put this to the test.

一只手拿着手机

09:31 -有多少非洲人有手机?

只有当足够多的人可以使用智能手机时,让移动设备更容易获得药品的计划才能实现。

有多少非洲人有手机?
萨利·布洛尔,加州大学洛杉矶分校

智能手机的潜力是,即使在非常偏远或非常贫困的环境中,人们也可以找到医生,这意味着我们有机会在传统上被视为“难以到达”的地方改善医疗服务,无论是在经济上还是在地理上。这包括非洲大陆的许多社区。但是手机在非洲的普及程度如何呢?这是任何干预措施的关键起点,因此运营商可以预测哪些人可以,更重要的是,他们无法通过这种方式接触到哪些人。加州大学洛杉矶分校的莎莉·布洛尔在接受克里斯·史密斯采访时,一直在研究从33个非洲国家收集的数据,试图形成一幅差距在哪里的图景。

Sally -在这些资源有限的国家,医疗基础设施非常差,许多人离医疗机构很远,所以他们不得不走很远的路。有了移动医疗干预,他们可以用手机打电话,这意味着会有更好的医疗保健,居住在远离医疗保健的地方的人将有更多的机会获得医疗保健。

我必须承认,我去过非洲南部很多地方。(是)。我在非洲农村遇到的大多数人告诉我,他们宁愿不吃东西也不愿给手机充电。

莎莉:没错。它已经成为生活中越来越重要的一部分。人们将其用于商业、农业、教育和政府卫生服务。对许多人来说,在疫情期间,如果你需要接种疫苗,想要接种疫苗,你必须使用手机才能获得服务。

克里斯:嗯,这表明实际上吸收是非常全面的。这就是你发现的吗?

Sally -我们发现,在我们调查的33个非洲国家中,大约80%的人拥有手机,这是非常全面的。这些人中大约有一半拥有智能手机,所以他们可以上网,另一半拥有普通手机。但在我们调查的33个国家中存在巨大差异。很明显,如果80%的人拥有它,还有20%的人没有。这是相当大比例的人。

克里斯:是的,确实如此。同样,80%的人口作为一个整体,但是当你观察人口的分层时,100%的孩子和少数中年人都不是老年人,或者这是很普遍的吗?它是如何分解的?

莎莉:有很多不平等。说到年龄。大多数手机用户是因为非洲的人口结构,大多数手机用户,手机用户都在30岁以下。而且他们往往拥有智能手机。30岁以上的人倾向于使用普通手机。

Chris -所以这就说明我们在某些方面确实存在问题因为大多数国家的大多数人,大部分时间都是在年老时才获得医疗保健。

莎莉:没错。所以很明显,对于产前护理的女性来说,通常是更年轻的女性,但是是的。对于医疗保健来说,这是正确的。然后,我们发现了很大的不平等,谁拥有手机,移动电话。

克里斯:哪方面?

莎莉:嗯,性别差异很大。因此,男性拥有手机的可能性是女性的两倍。我们发现了城乡差异。生活在城市地区的人拥有移动电话的可能性大约是农村地区的三倍。我刚才提到的年龄差距和贫富差距就是你越穷,你拥有手机的可能性就越小。尽管我们确实发现了一些有趣的差异,一些非常贫穷的人也拥有智能手机。

我想说,这仅仅是财富的函数吗?因为很多这些因素确实与可能在职的人共同作用。

莎莉:是的。这确实很大程度上取决于财富,但财富可以是男女在一对夫妇中可以拥有相同的财富水平,但仍然是男人可能拥有手机,而女人不太可能拥有。所以它不是一个简单的函数。

Chris -这是来自33个国家的细粒度数据。你是怎么做到的?

莎莉:我们从一个名为“非洲晴雨表”的数据库中获得了数据,这是一份民意调查问卷,是在非洲33个国家收集的。基本上,他们收集政治、经济和治理方面的社会数据,但他们也有一两个在手机上的问题。这就是我们选择使用这个数据库的原因。

克里斯:那么这意味着什么呢?我的意思是,我知道我们开始讨论的原因是,在资源贫乏的环境中,为什么在进行健康互动等方面很重要。但是告诉他们你现在发现的这些数据和结果。这将如何指导、改变或影响我们对移动设备上的这些卫生干预措施的做法?

莎莉,我想移动卫生干预措施是他们被推出试点研究,很少研究,看看他们的工作,如果他们有效的大规模推出时,需要做的事情是解决不公平现象,城市,乡村,性别,年龄,这样的人最需要的卫生干预措施不遭受不实现访问。

Chris -你有长期观察这些数据吗?假设这个调查已经运行了不止一次,因此一个变化率可以被近似。这个问题会自己解决吗,会自己解决吗,而且会很快解决吗?还是这些根深蒂固的不平等无法自我修复需要积极干预?

莎莉:嗯,我确实认为他们中的很多人都是根深蒂固的。你说得很对。调查已经进行了。这是该调查的第七次浪潮,随着时间的推移,手机的使用一直在增长。它是否会继续增长取决于非洲正在发生的事情。显然,随着每个国家都在进行城市化,这意味着更多的财富和更多的人将拥有智能手机。然而,同样的情况也在发生,另一方面,农村地区的人们越来越穷。所以可能是手机在增长,但大多数人买的是基本款手机,而不是智能手机。但这个问题会得到解决,随着时间的推移,我们会收集更多的数据,分析更多的数据。

油菜作物

[16:56]单作作物不适合间作

在单一栽培中培育的种子可能不太适合在间作群落中生长。

单作作物不适合间作
Laura Stefan, Agroscope

现代集约化农业通常涉及单一作物品种的大规模种植,例如一片小麦。但是植物并没有进化成单一栽培,强迫它们朝着那个方向生长可能意味着我们在产量和环境可持续性方面错过了一个技巧。因此,人们的想法正在转向使用混合作物——这被称为间作——多种作物并排种植,一种植物的某些特性可以使另一种植物受益。但是我们用来种植这些混合物的种子通常是专门为单一作物而培育的,所以可能不是最好的。瑞士Agroscope公司的劳拉·斯特凡(Laura Stefan)在接受克里斯·史密斯(Chris Smith)的采访时,想要探索这个问题,并找出间种的物种是否会再次进化成更好的伙伴……

劳拉:我们在研究间作。因此,当我们同时种植两个以上的物种时,我们通常认为间作是用商业种子进行的,但这些种子在单一栽培中已经培育出了最佳性能,它们已经被选择了几十年,所以它们在单一栽培中会产生更好的产量。所以我们认为也许这些特殊的种子不适合混合因为植物的行为会有所不同。所以我们想看看农作物是否有这种适应的可能性。

克里斯-在我们探讨这个之前。嗯哼。<肯定>,科学家、农学家、农民、生产者热衷于种植的原因是什么?为什么要这么做呢?

劳拉:所以这是一种增加农业系统多样性的方法,可以从这种对环境不利的集约化、低多样性的系统中解脱出来。套作在寻找彼此互补的物种方面也可以是积极的,因此这将有助于彼此共同成长。这对生产力是有好处的。

克里斯:一个简单的方法是,你有两个不同的物种,所以它们不会为了同样的东西直接相互竞争。在某些方面会有一些竞争,但一方可能会帮助另一方。例如,把一些东西放回土壤里,促进另一个。嗯哼。<肯定>或者一个人有点大,所以它给喜欢阴影的人提供了一点保护。这是一种可以从这些混合中获得的关系吗?

劳拉:是的。一个非常著名的例子是当你把谷物和豆类混合在一起因为豆类可以固定空气中的氮所以谷物会有更多的机会接触到这些氮。

Chris -我想这是有道理的,因为植物自然会进化成群体生长,而不仅仅是单一的种植。所以我们对农业所做的实际上是迫使它们进入一种它们不适合进化的境地。然后我们选择那些能忍受它的植物你会说,嗯,实际上可能有更好的方法,我们不这样做,我们寻找那些更适合在群体中生长的植物以及它们在这样做的过程中是否有进化。

劳拉:是的,这正是我们想要做的。我们从一个间作实验开始,我们有六个物种在单一栽培中生长,也有两个和四个物种的混合物。然后我们在第一年和第二年的年底取下这些种子,我们再次种植单一栽培和混合栽培,但每次使用的种子要么来自单一栽培,要么来自混合栽培。

克里斯-你测量的是什么?结果如何?这是产量还是其他增长参数?

劳拉:是的,我们测量了生产力,生物量和产量。我们还测量了一些经典的植物特征。

Chris:所以你想知道的是,是否拥有单一的文化,然后把它放在一个社区里,比拥有一个社区,从那里获得种子,然后在一个社区里再次种植好。(是的)。看看是否有某种进化或发展,或从中获得的好处。

劳拉:是的。我们研究了植物相互作用指数,它基本上可以让你判断一个社区中的植物是处于竞争状态还是处于促进状态。我们确实看到,当种子来自混合物时,植物之间的竞争更少。

克里斯-他们是怎么做到的?这是否仅仅是因为那些能够茁壮成长的因此能够播下更多种子的那些因此你更有可能播种的种子是那些在那种情况下生长得很好的,它们已经存在于种群中了?还是随着时间的推移而发展和丰富?

劳拉:这个机制有点难以解开。所以我们认为,随着时间的推移,物种会适应,这样它们就能更好地利用资源。我们看到一些迹象表明,混合栽培的植物,例如,比单一栽培的植物更能吸收光线,这某种程度上表明,它们在几代之后学会了更好地利用资源。

克里斯-有趣的发现。但这能转化为产量和植物行为的显著差异吗?因为如果它,如果它只是湮没在噪音中就它所带来的不同而言,那么我们可能会说,好吧,这很有趣,但是,但没有商业利益。但是你得到的差别很大吗

Laura:实际上到目前为止,我们并没有显示出产量有显著的增加,这并不意味着不可能有,因为我们的实验时间很短。只有三年,所以我们只有两代人。我们知道进化过程是非常长期的,所以这可能是没有足够的时间来适当地发生。当然,这种影响还需要进一步研究。

倭黑猩猩

23:39 -长子被兄弟姐妹压力了7个月

兄弟或姐妹的到来在倭黑猩猩婴儿中产生了深刻而持久的压力反应……

长子被兄弟姐妹压力了7个月
Andreas Berghänel,奥地利兽医大学

父母们经常说,长子长女的行为与出生顺序靠后的兄弟姐妹大不相同。科学也同意他们的观点,并将这种现象称为“长子效应”。但为什么会这样呢?早年的一些事情,也许是作为一个“独生子女”,一定影响了那个人后来的发展。目前还没有人知道是什么原因,但也许当兄弟姐妹出生时,压力荷尔蒙的持续激增可能是答案的一部分。在接受克里斯·史密斯采访时,这就是奥地利兽医大学的安德烈亚斯Berghänel在我们的近亲倭黑猩猩身上发现的……

安德烈亚斯-当有一个新的兄弟姐妹出生时,大一点的孩子会表现出很多压力行为。但到目前为止,我们还没有测试过生理压力水平。为此,我们测量了尿液中的皮质醇水平。皮质醇也是人类调节压力的最重要的激素。我们想知道这是否也会发生在一个新的兄弟姐妹出生的时候。

克里斯-倭黑猩猩表现出和人类一样的压力行为吗?然后,当一个新的婴儿出生时,你仍然有一个相对年轻的婴儿,他们的行为是否和一个好斗的人类婴儿有兄弟姐妹时的行为一样?

安德里亚斯-他们至少表现出一些更有压力的行为。例如,它们试图靠近母亲,更多地待在母亲身边。

Chris -那你是怎么测试的?

Andreas:我们在这里主要做的是寻找压力激素和皮质醇的水平,当新兄弟姐妹出生时,我们会收集尿液样本,这样我们就能真正了解皮质醇的水平。

Chris -所以这是在兄弟姐妹出生之前的一项测量所以你知道这个婴儿的基线是什么。然后在兄弟姐妹出生后进行测量看看压力荷尔蒙的水平是否发生了变化?

安德烈亚斯:没错。我们这样做了很长时间。所以不只是在那之前或之后,而是在那之前和之后的很长一段时间里。所以我们也可以看看这些增加的皮质醇水平在高水平之后会保持多久。

Chris:从你刚才所说的,我推测它们确实会上升,那么当新婴儿出生时,大一点的婴儿就会有压力。

安德烈亚斯:是的,确实如此。我们发现了一个非常极端的增长。所以我们发现皮质醇水平增加了五倍,这是通常情况下你想给动物施加压力的情况,比如在圈养环境中,不管出于什么原因,你永远不会得到这种增加。所以你可以看到,这是一个非常强劲的增长。你甚至可以看到,这种非常高的皮质醇水平在兄弟姐妹出生后持续了大约7个月。所以在几个月的时间里,他们表现出非常高的压力水平。

克里斯:这种压力会以其他方式表现出来吗?因为皮质醇的另一个作用是抑制免疫系统,不是吗?那么,当这种情况发生在动物身上时,它们会屈服于其他影响吗?

安德烈亚斯:我们还测量了神经氨酸水平,这是免疫系统的一种标志。这显示出了下降。所以似乎在兄弟姐妹出生的时候,免疫系统会下降一点。

克里斯:这对男性和女性婴儿都适用吗?还是一个比另一个更受影响?

安德里亚斯-我们可以从两个人身上看到。所以男性和女性之间没有差异。

克里斯:有没有例子表明这种情况不会发生在婴儿身上,或者这是一种综合效应?每个婴儿都有这种反应,并且持续了7个月

安德烈亚斯-根据我们所看到的。每一个婴儿都是这样的,这让人印象特别深刻因为新生儿出生的年龄差别很大。我们有一些大约两岁的婴儿。当这个新兄弟姐妹出生时,我们有了其他8岁以上的婴儿。所有这些婴儿我们都能看到完全相同的皮质醇反应。

克里斯:你认为这种事情发生在他们身上会有什么长期的后果吗?

这将是一个非常有趣的问题。生命早期非常高的皮质醇水平会对生命后期的生长速度行为产生非常强烈的影响。这确实是个问题。如果这也引发了一些变化和发展甚至是成人的行为。

克里斯-如果你有一个相当于独生子女的倭黑猩猩他们不会在很长一段时间内,比如7个月的时间内受到皮质醇激增的影响,这会对这些独生子女的健康或行为产生长期影响吗?有人看过吗?

Andreas:这将是非常重要的问题。所以我们从人类身上也知道,兄弟姐妹是我们一生中对造物主最有力的早期答案,也是我们一生中最强的竞争对手。所以两者都可以。两者都可以相互受益。所以至少在这封信上,我们知道有一个孩子会对照片的发展和生活产生很大的影响。皮质醇水平这么高意味着什么。我想我们对远没有概念。我们一定要搞清楚。

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