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  • 一种结合了继承表示(successor representation)和演员-评论家方法(actor-critic methods)的神经网络模型,揭示了这种表示方式在生物学中的有效应用

    在动物行为与人工智能的交叉研究中,顺序表征(Successor Representation, SR)作为关键概念,近年来因其对动态环境适应的潜力备受关注。该理论认为大脑通过预测状态转移构建内部表征,这一机制不仅解释了空间导航等复杂行为,更为强化学习提供了解剖学基础。本研究通过构建神经网络模型,系统验证了SR在目标导向行为中的决策机制,并揭示了其与基底神经节的多层次交互。研究首先构建了基于循环神经网络(RNN)的SR生成模型。该模型通过调整突触权重模拟时空依赖性,其核心机制可概括为:当输入为状态s的独热编码时,RNN的稳态输出即对应SR矩阵的行向量。实验采用时序差分塑性(STDP)机制动态更新

    来源:Frontiers in Computational Neuroscience

    时间:2025-11-27

  • Kaempferitrin 通过抑制 USP8/CXCR2 轴来阻止胶质瘤的恶性进展

    摘要背景胶质瘤仍是一种高度侵袭性的恶性肿瘤,治疗效果有限。天然黄酮苷类化合物山柰酚(Kaempferitrin,简称KM)因其潜在的抗癌活性而受到关注。本研究专门探讨了KM对胶质瘤进展的影响及其背后的作用机制。方法通过CCK-8实验、流式细胞术、Transwell侵袭实验、伤口愈合实验和球形细胞形成实验分别评估了细胞存活率、凋亡情况、侵袭能力、迁移能力以及癌干细胞的特性。流式细胞术还用于检测CD206阳性细胞。通过Western blotting方法检测C-X-C基序趋化因子受体2(CXCR2)和泛素特异性肽酶8(USP8)的蛋白表达。使用qRT-PCR检测CXCR2的mRNA水平。通过共免疫

    来源:Molecular & Cellular Toxicology

    时间:2025-11-27

  • 从基因组学角度探讨物种界定

    基因组物种界定作为现代生物分类学的重要工具,正在重塑物种概念的理解与定义方式。这一领域通过整合多维度数据,为破解物种边界模糊难题提供了系统性解决方案,其发展既体现了科技进步对生物多样性研究的推动,也暴露出理论与实践之间的深层矛盾。本文将从方法论创新、实证应用与现存挑战三个层面展开分析。在技术路径上,基因组物种界定主要依赖两大方法体系:基于结构变异的多组学整合分析,以及基于功能基因的适应性演化追踪。前者通过全基因组测序识别染色体数量和结构变异,如红喉雀案例中55MB的大规模倒位恰好解释了虹膜颜色和喙形态的协同进化现象。后者则聚焦于与生殖隔离直接相关的功能基因,如植物中影响花色选择的等位基因差异。

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 小种群中的植物交配系统

    近年来,植物种群规模对繁殖策略及生存能力的影响成为生态与进化生物学研究的热点。本文系统梳理了种群历史大小与当代密度如何通过遗传漂变、花粉限制、自交进化等机制影响植物繁殖系统,并探讨其在生物多样性保护中的应用价值。### 一、种群规模与遗传负荷的动态关系植物种群遗传多样性受历史规模制约显著。大种群因遗传漂变作用较弱,往往积累更多有害突变(遗传负荷),导致自交后代活力下降。而小种群虽存在更强的遗传漂变导致有益等位基因丢失,但能有效清除隐性有害突变。这种矛盾关系在紫花苜蓿(*Gentianella germanica*)等物种中得到验证:大种群自交后代活力显著低于小种群。但需注意,部分研究显示种群规

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 权衡支持后口动物分支的证据及其对理解脊索动物起源的意义

    在动物系统发育研究领域,"后口动物"(Deuterostomia)作为脊索动物(Chordata)、半索动物(Hemichordata)和棘皮动物(Echinodermata)共同归属的类群,其存在性长期以来存在争议。本文通过整合形态学、胚胎学及分子系统发育学的最新研究成果,系统性地探讨了Deuterostomia类群的演化地位及其生物特征。### 一、Deuterostomia类群的历史定位与特征争议传统上,Deuterostomia被定义为具有以下特征的动物类群:1)体腔形成方式为肠体腔(enterocoely);2)胚胎发育中原口(blastopore)形成肛门;3)三胚层胚胎发育中存在

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 气候变化对森林生态系统中相互作用的干扰因素的影响

    森林干扰相互作用机制及气候变化的综合影响分析(摘要部分)森林生态系统正面临多重干扰因素的非线性相互作用,这种复杂关系在气候变化背景下呈现显著演变。研究表明,干旱、火灾、风灾、虫害和病原体等干扰形式通过空间重叠、时间累积和机制耦合产生协同或拮抗效应,其组合影响可能远超单一干扰效应的总和。当前研究框架将干扰相互作用划分为七类:关联效应、叠加效应、级联效应、交互效应、自反馈效应、耦合反馈效应和干扰网络效应。气候变暖通过改变干扰事件的时空分布和作用强度,重构了森林干扰的动力学机制,导致生态系统向临界转变状态演进的风险显著增加。(核心发现解析)1. 关联效应动态演变气候变暖重塑了干扰事件的时空格局,使关

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 受到威胁的海藻林及其所提供的生态系统服务正在丧失

    棕榈森林作为近海生态系统的重要组成部分,近年来因多重威胁面临严重退化。本文系统梳理了棕榈森林在维持生物多样性、初级生产力及调节海水化学特性等方面的核心功能,深入分析了气候变化、海洋热浪、过度开发等关键威胁机制,并探讨了通过人工养殖、微生物组研究及生态修复等手段实现可持续管理的可行路径。一、棕榈森林的生态系统服务价值1. 生物多样性保护棕榈森林通过提供复杂的三维结构为海洋生物创造多样化生境。其基座形成的微生境可容纳超过23个门类的无脊椎动物,在挪威海岸实验中显示清除30%棕榈后,无脊椎生物丰度下降89%。研究证实近海岩礁区域在棕榈森林消失后,生物多样性指数下降达40%-60%,而成年期与幼体阶段

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 北美大型食肉动物恢复的生态影响

    随着大型食肉动物种群恢复的进程不断推进,其生态效应的复杂性日益凸显。本文系统梳理了灰狼、美洲豹、黑熊及灰熊等四种北美主要大型食肉动物在过去半个世纪内的空间分布与数量恢复情况,并深入探讨了它们对食草动物群落、次级捕食者及植被系统的多维度影响。研究揭示了传统食肉动物顶级调控理论在实践中的局限性,以及人类活动对生态系统的深层干扰作用。一、种群恢复的历史进程与空间格局北美大陆的大型食肉动物种群自20世纪70年代起呈现显著回升态势,这主要得益于三方面因素的转变:立法保护政策的完善(如美国濒危物种法案)、 predator-eradication运动的终止,以及公众对大型野生动物认知态度的改善。以灰狼为例

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 极端降水在关键生态窗口期对温带森林的影响与遗留问题

    气候变化背景下温带湿润森林降水结构变化的生态响应机制研究摘要分析:温带湿润森林生态系统对降水时空结构变化的响应机制呈现多尺度、多维度特征。研究揭示降水极端事件与关键生态时间窗的耦合作用显著改变森林水文循环、碳氮循环及群落结构。重点涉及五个核心生态过程:1)土壤-植被水循环重构;2)碳分配动态调整;3)土壤微生物活性变化;4)冻融循环影响;5)群落组成代际演化。这些过程通过植物生理响应、土壤化学转化、根系生态适应等链式反应,形成复杂的生态系统反馈网络。1. 生态系统水循环重构机制降水结构变化通过改变土壤持水能力、地表径流模式及蒸散平衡引发连锁反应。研究显示,薄层砂质土壤在极端降雨事件中渗透率可达

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 从综合角度探讨蝙蝠的进化

    蝙蝠作为哺乳动物中唯一具备 powered flight(主动飞行)能力的类群,其演化过程与生态适应性研究具有重要科学价值。该研究通过整合古生物学、发育生物学、生理学及生态学等多学科证据,系统阐述了蝙蝠演化的关键创新及其生态辐射机制。在飞行机制演化方面,化石记录显示蝙蝠最早可追溯至白垩纪晚期(约56百万年前),其骨骼结构的渐进式改造形成了独特的飞行系统。前肢骨骼的显著延长与中空化改造(如掌骨和指骨的形态重塑)构成了飞行翼膜(patagium)的基础结构。值得注意的是,早期蝙蝠化石显示其前肢骨骼既保留着树栖哺乳动物的抓握功能,又发展出适应空气动力学特性的抗弯结构。这种双重演化路径导致现代蝙蝠形成

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 有鳞类及其近亲的起源与早期演化:从化石到基因组

    爬行动物起源与演化的多学科研究进展摘要部分揭示了当前研究对鳞片类(爬行动物)起源的认知已从单一形态学分析发展到整合基因组学、古生物学、比较形态学等多学科证据。研究指出,尽管存在超过两个世纪的争议,但近年来的跨学科研究显著提升了鳞片类系统发育树的可靠性,并明确了其演化时间线。本文系统梳理了该领域的研究进展,重点分析分子系统发育、化石新发现、宏观进化动力及基因组演化机制四个核心方向。1. 系统发育框架的革新早期研究主要依赖形态学特征,导致鳞片类系统发育关系长期存在争议。20世纪90年代分子生物学技术的突破开启了新的研究范式,2018年整合形态学与分子数据的系统发育树首次将蛇类与蛇蜥目(如壁虎)归入

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 香水花与雄性 Euglossine 蜜蜂之间特化互惠关系的进化与生态学

    香水花与雄性拟态蜂的共生机制及其演化研究摘要:香水花与雄性拟态蜂的共生体系是植物-传粉者互作的经典案例,涉及化学通讯、物种分化及适应演化等多维度研究。本文系统梳理了该共生体系的基础理论、研究进展及未来方向,重点探讨化学信号传递机制、生态地理分布特征及物种分化动力学的关联性。1. 研究背景与历史沿革香水花的生物学特性最早由达尔文在1862年观察到,其独特的雄性传粉机制颠覆了传统传粉理论认知。后续研究证实,这类植物通过分泌挥发性化合物吸引雄性拟态蜂,形成高度特化的共生关系。随着气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)的发展,化学生态学研究取得突破性进展,系统揭示了香水花的化学多样性及其与传粉者行为的关

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 濒危物种的命运:从美国《濒危物种法》实施50年来的经验中汲取的教训

    美国《濒危物种法》(Endangered Species Act, ESA)自1973年颁布以来,在物种保护与生态科学领域产生了深远影响。本文系统梳理了ESA对保护科学研究的推动作用、当前面临的挑战及未来发展方向,揭示了法律框架与科学实践之间的互动关系。### 一、ESA对保护科学的结构性影响ESA通过强制性的物种评估机制,推动了保护生物学多个关键领域的范式革新。首先在物种界定层面,基因测序技术揭示了传统分类学中的复杂性。例如海龟属物种中,绿海龟被拆分为11个亚种,而loggerhead海龟则包含9个遗传独立的种群。这种微观层面的分类调整,使得保护策略从宏观物种管理转向精准的遗传单元保护,但同

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 推断基因组中的混合成分

    混合建模与染色体段种群起源推断的进展与挑战摘要:本文系统梳理了遗传学中混合理念的统计推断方法,重点探讨近期杂交检测、种群混合比例估计及染色体段起源推断的技术演进。研究揭示了不同方法在模型假设、适用场景和生物学解释上的本质差异,并展望了深度学习等新技术在群体遗传学中的应用前景。一、混合建模的理论基础1. 混合现象的本质特征混合理念涵盖三个核心概念:杂交(基因型混合)、迁移(个体流动)和 introgression(基因组片段转移)。其中,杂交指不同种群个体间的基因重组,迁移强调个体层面的基因流动,而 introgression 关注特定染色体段的种群来源。2. 混合建模的方法分类现有方法主要分为

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 全球变化背景下植物-菌根真菌分布与功能的决定因素

    气候变化背景下植物与共生真菌的互作机制及迁移研究进展植物与共生真菌的互作关系是生态适应研究的重要领域。本文系统梳理了气候变化对植物分布及与三种主要共生真菌(AM、EM、ErM)互作的影响机制,构建了预测植物迁移成功率的框架模型,并提出了四个关键研究方向。1. 共生真菌类型特性与分布格局研究显示,AM真菌(占植物种类70%以上)具有广泛的植物宿主范围(如Acer pseudoplatanus等),其分布受温度影响显著,表现出更强的环境适应性。EM真菌(主要与松科等针叶树共生)具有更窄的分布范围和更强的宿主特异性,其迁移受气候变暖和土壤酸碱度变化的双重制约。ErM真菌(专属于Ericaceae科)

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 从生物体特征到生态系统过程:为什么体型如此重要

    生态系统中生物体型与功能关系的综合解析摘要:理解生物体型与生态系统功能之间的关联机制,对于构建生态模型和预测环境变化下的系统响应具有重要科学价值。研究表明,生物体的代谢速率、种群密度及食物网结构等关键生态参数普遍遵循特定体型比例规律,这种跨尺度的规律性揭示了生命系统内在的物理化学约束。本文系统梳理了体型作为核心生态参数的理论基础、实证证据及其在生态系统预测中的应用,同时探讨了环境异质性、生物互作和进化动态对规律性的影响。体型测度与物理约束生物体型通过多种维度(质量、长度、表面积等)影响资源获取效率。研究表明,表面积/体积比随体型增大而降低,导致大型生物单位质量代谢率下降。这种体型依赖的资源分配

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 树木种子传播的动力学、机制及其后果

    Masting, a reproductive strategy characterized by synchronized and highly variable seed production across years, plays a pivotal role in shaping ecosystem dynamics and species interactions. This phenomenon, observed in diverse plant species ranging from temperate oaks to tropical conifers, involves

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 组织层次的转变:来自社会性蜘蛛和殖民地蜘蛛的启示

    蜘蛛社会性与殖民性的生态与几何机制研究解读摘要:本研究通过对比分析社会蜘蛛与殖民蜘蛛的群体结构特征,揭示了生态压力与空间组织对多级生物系统整合度的决定性作用。发现社会蜘蛛通过三维网状结构的共建形成高度整合的单元化系统,而殖民蜘蛛则保持模块化架构。这种差异本质上源于群体成员在资源获取方式上的根本区别:前者通过协同捕食大个体昆虫实现能量均衡,后者则依赖个体独立捕食与临时协作。研究还证实环境过滤机制与相似性限制共同驱动着社会系统在空间上的分布格局,并揭示了群体规模与生存策略的动态平衡关系。1. 多级生物系统的整合机制1.1 群体整合度的二元分野生物群体在进化过程中形成两种截然不同的组织模式:高度整合

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 生态学、进化论以及这种全球最成功的植物物种在北美的入侵

    Phragmites australis(欧洲香蒲)作为全球分布最广的挺水植物之一,其入侵生态学、进化生物学及管理策略的研究已成为植物入侵领域的典范。本文系统梳理了该物种在北美生态入侵的生物学机制、环境适应策略及综合管理实践,为全球湿地生态系统管理提供了重要参考。一、物种生物学特性与入侵机制1. 多倍体基因组与适应性进化香蒲基因组呈现显著多态性,其染色体组从4n到12n不等,其中北美入侵种群以四倍体(4n=48)为主,而亚洲种群普遍存在八倍体(8n=96)变种。基因组分析显示,引入种群(亚种australis)的基因组总量(0.87Gb)显著低于本土种群(0.92Gb),这种基因组紧凑性可能源

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27

  • 植物-传粉者-病原体相互作用的机制与后果

    植物-传粉者-病原体相互作用机制及其生态影响研究进展摘要部分系统梳理了植物-传粉者-病原体三元系统的研究现状。现有证据表明,植物与传粉者的特征通过影响病原体沉积、获取和感染过程,形成复杂的相互作用网络。研究显示, floral morphology(花部形态)、 pollinator body size(传粉者体型)和 social behavior(社会行为)等个体层面特征会显著改变病原体传播效率。社区层面特征如 floral abundance(花量)、 pollinator diversity(多样性)和 dominance(优势种)与病原体传播存在非线性关联,其中 floral abu

    来源:Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

    时间:2025-11-27


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