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Tandy Warnow教授谈计算生命之树
热度 1 zhuchaodong 2017-5-17 08:21
重建生命之树已经进入了组学时代。数据分析中存在的计算限制、问题和挑战依然存在。转载了Tandy Warnow教授在YouTube上的四个学术报告,和大家分享、共同学习。 注意:报告文件比较大,均在100-500MB左右。 http://user.qzone.qq.com/425414123/photo/V13qrwNW1ANlxg/ Tandy Warnow Founder Professor of Engineering Professor of the Departments of Computer Science and Bioengineering Institute for Genomic Biology, Biocomplexity Theme National Center for Supercomputing Applications Affiliate in the departments of Electrical and Computer Engineering, Mathematics, Statistics, Animal Biology, Entomology, and Plant Biology PhD (Mathematics) University of California at Berkeley, 1991 B.S. (Mathematics) University of California at Berkeley, 1984 Current NSF Funding : My research in currently funded by three grants from the National Science Foundation. Multiple sequence alignment , funded by NSF grant ABI-1458652, beginning August 2015. This project will develop new methods for multiple sequence alignment, building on our SATé, PASTA, and UPP methods. Metagenomics , funded by NSF grant III:AF:1513629. This is a collaborative grant with the University of Maryland, for new methods for metagenomic dataset analysis, building on our TIPP method for taxon identification of reads in a metagenomic sample. Graph-Theoretic Algorithms to Improve Phylogenomic Analyses , funded by NSF grant CCF-1535977. I am the overall PI, and this project is collaborative with Satish Rao (UC Berkeley PI) and Chandra Chekuri (UIUC). We are developing new theoretical computer science and discrete algorithms for improving the estimation of large species and gene trees, and specifically enabling statistical methods to scale to ultra-large datasets. Recent NSF funding has supported work in phylogenomics, described here . This is still an area of very active research in my group. I also recently benefited from support of the John P. Simon Guggenheim Foundation , and earlier support from the David and Lucile Packard Foundation , the Radcliffe Institute for Advanced Study at Harvard University , the Program for Evolutionary Dynamics at Harvard University , and Microsoft Research, New England . The Founder Professorship is funded through the Grainger Engineering Breakthroughs Initiative , which is supporting development of research in Big Data and Bioengineering at UIUC. I am grateful to the National Science Foundation for its continuous support since 1994. See this page for completed projects funded by NSF, starting in 2001. http://tandy.cs.illinois.edu
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生命之树、生物多样性与学科教育
热度 2 zhuchaodong 2017-3-21 09:50
PLoS Biology发表了一篇关于生命之树与生物多样性的观点论文。题目是: Walking and talking the tree of life: Why and how to teach about biodiversity。想想就很浪漫的一件事,生命之树重构的是生命从发源到现在的历史长河。作为有幸从事分类学、系统发育研究的科研工作者,可以在这棵树的一个分支上做一点点工作。闲来无事,在咖啡时间还可以到其它分支上去漫步,和其他同行讨论、讨论。 多样性的分类学细节是生物学教育的关键骨架。但是现在生物教科书中关于生命之树的教学方法,虽早已过时,仍被广泛应用。作者在论文中比较了传统方法和分支方法的不同:前者展示的进化关系 模糊 、不能明确表示出重要的生命进化节点、过多依赖于对分类学阶元信息的记忆;后者则相反,关注共同祖先、单系类群和近裔功能性状。分支方法明确基于达尔文有变化的后裔“的观点,为学生掌握生物多样性结构性细节提供了理论框架,并有助于他们主动学习。作者提倡反映生命之树的系统发育分类系统,这样可以在 教学 逐渐增加 复杂性,展示 阶元并应用主动学习的技术和策略。 目前国内动物学、植物学、昆虫学等教科书,基本还是采取经典的分类学展示方法。以动物学为例,每个章节涉及一个门类,从形态结构功能到分类系统。一般在一个章节讨论进化关系。然而相较于形态学、分类学,系统发育在过去的50余年发展迅猛。很多类群的系统发育关系均有深入研究,至少部分改变了过去单纯从形态的角度提出的观点。但是这部分的内容比重却少有增加,和学科发展不相称,没有反映新思路、新学说和新技术。本科生和研究生对这些学科的理解,自然就停留在背诵记忆为主的水平,难以在进化生物学的框架内去开展科学思维和探索活动。 教科书只是知识集成和传播的一种形式,有助于提供标准答案,但少于创新思维启迪。我读硕士研究生期间,讲课好的老师基本上都用投影胶片的方式,尽量收集学科新进展。学生难以跟上授课,难以把握知识点,但确实培养了主动学习、主动探索的习惯和能力。现在,互联网时代,编著者和学生等受众互动,应该形成更加多元、多角度并可以及时更新的知识库。有了学科前沿的展示窗口,自然会吸引年轻人。 PERSPECTIVE Walking and talking the tree of life: Why and how to teach about biodiversity Cissy J. Ballen , Harry W. Greene (http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.2001630) Abstract Taxonomic details of diversity are an essential scaffolding for biology education, yet outdated methods for teaching the tree of life (TOL), as implied by textbook content and usage, are still commonly employed. Here, we show that the traditional approach only vaguely represents evolutionary relationships, fails to denote major events in the history of life, and relies heavily on memorizing near-meaningless taxonomic ranks. Conversely, a clade-based strategy—focused on common ancestry, monophyletic groups, and derived functional traits—is explicitly based on Darwin’s “descent with modification,” provides students with a rational system for organizing the details of biodiversity, and readily lends itself to active learning techniques. We advocate for a phylogenetic classification that mirrors the TOL, a pedagogical format of increasingly complex but always hierarchical presentations, and the adoption of active learning technologies and tactics.
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昆虫纲物种水平生命之树重构
热度 2 zhuchaodong 2017-1-22 16:24
系统发育树是解决生态和进化问题的重要工具之一。构建较大的系统发育树的难点在于公共 DNA 序列的数据总量和数据结构。基因组数据和 DNA 条形码数据是两个不同类型的数据。目前它们还不太容易整合在一起,用于重新构建系统发育树。另外,两类数据的划分却也常常被研究人员忽视。 Douglas Chesters 博士通过生物信息学系统方法,重构了第一个昆虫(昆虫纲)物种水平的系统发育树。该工作对核转录组、线粒体基因组和 DNA 条形码分别建立了独立的数据矩阵;之后,逐级分析直至种一级进行系统发育树重建。该工作目前涉及的系统发育树包括了 760 科、 13,865 属和 49,358 个种。这个昆虫纲物种水平的系统发育树的基部部分与之前部分发表的工作相似。这项工作对昆虫物种树的实用性进行评估,比较了一些基于 DNA 分类学的分类方法。结果发现:当以大的生命树作为参考数据时, DNA 分类学思路的准确度较高。本文报道了如何将不同类型序列数据整合入超级矩阵这一技术难点的解决方法,将大大促进昆虫物种多样化的研究,并可以通过 DNA 更好描述来研究的群落的多样性。 此项工作是大数据库物种界定工作的延续和扩展,相关内容在首届全国生物系统学论坛上作特邀报告展示。 Douglas Chesters 博士目前是中国科学院动物研究所功能昆虫群进化研究组副研究员,独立承担国家自然科学基金委面上项目一项和外国青年科学家项目 1 项,并得到中国科学院 “ 国际人才计划 ” 的资助。 开源 软 件 : A Linux implementation of the protocol described here ismade freely available under the GNU general public license athttps://sourceforge.net/projects/sophi/, and in supplementary material. 论文: Construction of a Species-Level Tree-of-Life for the Insects and Utility in Taxo.pdf ACCEPTED Construction of a Species-LevelTree-of-Life for the Insects and Utility in Taxonomic Profiling Douglas Chesters Syst Biol (2016) syw099. DOI: https://doi.org/10.1093/sysbio/syw099 While comprehensive phylogenies have proven an invaluabletool in ecology and evolution, their construction is made increasinglychallenging both by the scale and structure of publically available sequences.The distinct partition between gene-rich (genomic) and species-rich (DNAbarcode) data is a feature of data that has been largely overlooked, yetpresents a key obstacle to scaling supermatrix analysis. I present a phyloinformatics framework for draftconstruction of a species-level phylogeny of insects (Class Insecta).Matrix-building requires separately optimized pipelines for nucleartranscriptomic, mitochondrial genomic, and species-rich markers, whereastree-building requires hierarchical inference in order to capturespecies-breadth while retaining deep-level resolution. The phylogeny of insectscontains 49358 species, 13865 genera, 760 families, 31 orders. Deep-levelsplits largely reflected previous findings for sections of the tree that aredata rich or unambiguous, such as inter-ordinal Endopterygota and Dictyoptera,the recently evolved and relatively homogeneous Lepidoptera, Hymenoptera,Brachycera (Diptera) and Cucujiformia (Coleoptera). However, analysis of bias,matrix construction and gene-tree variation suggests confidence in somerelationships (such as in Polyneoptera) is less than has been indicated by thematrix bootstrap method. To assess the utility of the insect tree as a tool inquery profiling, several tree-based taxonomic assignment methods are compared.Using mined test datasets of known species membership, a tendency is observedfor greater accuracy of species-level assignments where using a fixed,comprehensive tree-of-life in contrast to methods generating smaller de novoreference trees. Described herein is a solution to the discrepancy in the waydata is fit into supermatrices. The resulting tree facilitates wider studies ofinsect diversification and application of advanced descriptions of diversity incommunity studies, amongst other presumed applications. Data Integration , Data Mining , Insects , Phylogenomics , Phyloinformatics , Tree of Life IssueSection: Regular Manuscript
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生命之树-Journal of Systematics and Evolution特刊
WileyChina 2016-8-11 12:17
7月特刊:The Tree of Life: China Project 本期特刊研究内容 :通过生命之树,将系统进化生物学与生态学结合在一起研究生物多样性格局及其形成机制是当前生命科学的研究热点,而这种结合需要一个地区的区域树不仅具有较高的分辨率,而且需要全的取样。本期特刊利用多基因序列构建的中国维管植物生命之树包括了中国95% 的属且置信度高,由于目前全球结合系统发育树的生物多样性研究,取样只能在科级水平上,因此本期特刊提供的属级生命之树对于未来研究中国植物区系的形成和发展具有重要的科学意义。 Wiley 特意开放了这期特刊中的所有文章,供感兴趣的读者免费阅读! ( 点击文章标题阅读全文 ) The tree of life: China project 作者: Zhi-Duan Chen 等 Tree of life for the genera of Chinese vascular plants 作者: Zhi-Duan Chen, Tuo Yang, Li Lin 等 Embracing the pteridophyte classification of Ren-Chang Ching using a generic phylogeny of Chinese ferns and lycophytes 作者: Hong-Mei Liu Accelerated evolution of early angiosperms: Evidence from ranunculalean phylogeny by integrating living and fossil data 作者: Wei Wang, David L. Dilcher, Ge Sun, Hong-Shan Wang, Zhi-DuanChen Phylogenetic tree of vascular plants reveals the origins of aquatic angiosperms 作者: Zhi-Yuan Du, Qing-Feng Wang and China PhylogenyConsortium A molecular phylogeny of Chinese orchids 作者: Ming-He Li, Guo-Qiang Zhang, Si-Ren Lan 等 Phylogeny of the Rosidae: A dense taxon sampling analysis 作者: MiaoSun, Rehan Naeem, Jun-Xia Su 等 Global versus Chinese perspectives on the phylogeny of the N-fixing clade 作者: Hong-Lei Li, Wei Wang, Rui-Qi Li 等 A supermatrix approach provides a comprehensive genus-level phylogeny for Gentianales 作者: Lei-Lei Yang, Hong-Lei Li, Lei Wei 等 A comprehensive generic-level phylogeny of the sunflower family: Implications forthe systematics of Chinese Asteraceae 作者: Zhi-Xi Fu, Bo-Han Jiao, Bao Nie 等 Using nuclear genes to reconstruct angiosperm phylogeny at the species level: A case study with Brassicaceae species 作者: Liming Cai, Hong Ma Phylogeny and diversification of Chinese Araliaceae based on nuclear and plastid DNA sequence data 作者: Rong Li, Jun Wen Journal of Systematics and Evolution 由中国植物学会创办 ,目前由Wiley 出版。JSE 是一本植物学国际期刊,致力于对生物多样性进行研究。包括对新的植物种属的描述,对系统发生学、分子进化和基因组进化、进化发育生物学、进化生态学、种群生物学、保护生物学、生物地理学、古生物学、进化论和相关学科的研究。
个人分类: Life Science|3543 次阅读|0 个评论
中美生命之树研讨班
zhuchaodong 2016-3-1 09:34
2月23-26日,我有幸受邀参加了 中美生命之树 研讨班,并作两个讨论小组发言。此次会议 由基金委主办,华南植物园协办的会议。会议目的是促进中美在生物系统学领域的合作。 个人最大的感受:1)会议形式非常灵活;2)会议考虑到合作研究中普遍受到关注的问题(见加下划线部分);3)会议代表来自病毒学、微生物学、动物学、植物学等多个学科领域;4)美方Pat、Karl等是会议讨论的灵魂人物,牢牢把握了研讨会的方向。 中国每个学科领域都有专业学会、专业委员会及其例会,但是缺乏跨类群关注系统学或进化生物学的专业组织。相信此次会议会启发部分代表,并酝酿启动中国系统学与进化生物学学术组织( Association of Systematic and Evolutionary Biology, China )。 A Workshop to Explore Enhancing Collaboration between US and Chinese Researchers in Systematic Biology Workshop Agenda Tuesday 23 February 2016. 8:30am-11:00pm. Registration, Yanling Hotel Lobby 12:30am. Lunch, Chinese Restaurant, Yanling Hotel (the first floor) 4:00pm-6:00pm. Informal mixer. Western Restaurant, Yanling Hotel (the first floor), Informal gathering for those who will arrive by late afternoon 6:30pm-7:30pm. Welcome Banquet . Western Restaurant, Yanling Hotel (the first floor) Wednesday 24 February 2016. The First Meeting Room, South China Botanical Garden 8:15-8:45. Bus from hotel to botanic garden 8:45-10:00. Welcome, introductions, goals Why are we here? What is a “workshop”? What do we want to accomplish?Introductions of participants from China and US Introductions of program officers from NSFC and US NSF Each participant should briefly explain: name, position, institution, taxonomic group or habitat ofinterest, methods used in research, geographic area of focus, what would do you hope to get out ofthe workshop. 10:00-10:30. Break and group photo 10:30-11:30. Short presentations on active US-China collaborations. Focus of the presentationsshould be on who is involved, how did the collaboration begin, how is the research supported,what are most positive outcomes, what problems had to be solved? What were the importantlessons learned. (6 presentations @ 10 minutes each; 3 from US, 3 from China) o Anthony Cognato, Michigan State University. o Ying Huang, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences o Karl Kjer, University of California Davis o Xi-jun Ni, Department of Paleomammalogy, Beijing o Greg Mueller, Chicago Botanic Garden o Jian-quan Liu, Sichuan University 11:30-12:00. Discussion 12:00-1:00. Lunch. Informal discussions. 1:00-2:00. Small group discussions (form four groups): Benefits and challenges of international collaboration. Each group should discuss benefits and challenges. Think about communication, funding, sharing data, training, permissions Four meeting room: The Second Meeting Room, The Third Meeting Room, The 427 Meeting Room,The 527 Meeting Room 2:00-3:00. Small discussion groups report to full workshop group (15 minutes each), The First MeetingRoom 3:00-3:30. Break 3:30-5:00. Small group discussions (form four groups): What are the most exciting questions andrapidly developing fields in systematics that would benefit from collaboration? Possible topicscould include:  Environmental genomics, integration of environmental data in systematics and taxonomy  Phylogenomics  Single cell genomics, phylogenetic taxonomy,  Collections-based bioinformatics (collaboration between iDigBio, and Chinese counterparts)  Monography in the bioinformatics era  The microbial black box - how do we get from metagenomics to cultivated species and back?  Combining molecular and morphological data (and extant and fossil)  Macroevolutionary analysis of traits. How to capture and analyze diverse data in sensible ways to address evolutionary questions  Expanding the role and relevance of ecological and historical biogeography in understanding climate change Four meeting room: The Second Meeting Room; The Third Meeting Room; The 427 Meeting Room;The 527 Meeting Room 5:00-6:00. Small discussion groups report to full workshop group. General discussion.Preview for Thursday (panel discussions). The First Meeting Room 6:00. End of discussions for today, bus from SCBG to Yanling Hotel6:30-7:30. Dinner. Western Restaurant, Yanling Hotel (the first floor) Thursday, 25 February 2016. The First Meeting Room, South China Botanical Garden 8:15-8:45. Bus from hotel to botanic garden 8:45-9:30. Panel discussion on data and collections, including methods and toolsfor data sharing.Collaborative projects depend on the ability to share data and collections among members ofthe team. This is more challenging for long distance collaborations. How have you solved these challenges in collaborative research? (not necessary to be US-China collaborationexample) o Rüdiger Bieler, Field Museum o Paul Marek, Virginia Polytechnic Institute and State University o Fabiany Herrera, Chicago Botanic Garden o Xin Zhou, China National GeneBank, BGI-Shenzhen o Chao-Dong Zhu, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences o Fumin Lei, Key Laboratory of Zoological Systematics and Evolution, Beijing All workshop participants: What are the big challenges that your discipline faces for datasharing? What formats and repositories should be used for character data, publishedphylogenies, specimen vouchers and records to ensure their re-use potential? What are thebest tools for sharing data within the research team? 9:30-10:30. Discussion of sharing data and collections 10:30-11:00. Break 11:00-12:00. Panel discussion on field work and permits. Many projects require field work and permits.In addition material use agreements are often required. The panel discussion should explorechallenges and solutions to field work and permission challenges. o Melanie Hopkins, American Museum of Natural History (paleontology) o Ken Halanych, Auburn University o Zhiwei Liu, Eastern Illinois University (insects) o Zhu-Liang Yang, Kunming Institute of Botany o Gongle Shi, Nanjing Institute of Geology and Palaeontology o Shunping He, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 12:00-1:00. Working lunch. Small group discussion of field work and permits. Form six groups fordiscussion. 1:00-2:00. Breakout groups report to full workshop group (10 minutes each) 3 2:00-3:45. Panel discussion on publishing and sharing credit. It is very important in collaborativeresearch to discuss how the team will publish the results of the research and how the team members will share credit and be listed in the authorship of the publications. This is especiallyimportant for graduate students and postdocs, who need to be recognized for theircontributions so that they can find jobs! o Aaron Bauer, Villanova University o Debashish Bhattacharya, Rutgers University o Petra Sierwald, Field Museum o De-Zhu Li, Kunming Institute of Botany o Jing Che, Kunming Institute of Zoology o Chao-Dong Zhu, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences 3:45-4:00. Break 4:00-4:30. Discussion on training opportunities. Collaborative projects provide great opportunities forteam members to learn new skills. This open discussion session will focus on examples oftraining opportunities in collaborative projects. o AJ Harris and Yundong Gao (early career collaboration) o Patrick Herendeen, graduate training in the US o Wenjun Bu, graduate training in China 4:30-5:30. Discussion on funding opportunities. Discussion lead by program officers from NSF andNSFC Funding system in USA (focus in NSF). What can and cannot be included in budget?Howdoes NSF proposal process work? Presented by NSF program officers Funding system in China. What can and cannot be included in budget? How does NSFCproposal process work? Presented by NSFC program officers Discussion of Genealogy of Life Program (“GoLife”) at NSF 5:30-6:00. General discussion. Any subjects needing more time for discussion? What would we like to see as products from this workshop? Should we write an article for ajournal to discuss US-China collaboration in systematics? Possible topics to consider in apaper: o What is the value for Sino – US collaborations? What strengths does each sidecontribute? o What are the opportunities and challenges? o What is the role of conservation or other practical consideration? 6:00. End of discussions for today, bus from SCBG to Yanling Hotel6:30-7:30. Dinner. Western Restaurant, Yanling Hotel (the first floor) Friday, 26 February 2016. South China Botanical Garden and Post-Workshop Excursion 8:15-8:45. Bus from hotel to botanic garden. Note: participants attending the excursion should checkout before breakfast and bring their luggage with them to the garden! 8:45-11:30. Conclusions: identify opportunities and actions that can be taken immediately andoutcomes that will require additional work. Do we have recommendations that can be developed into a manuscript for publication? 11:30-1:00. Lunch and free time to see conservatory. Please take your delegate card with you. 1:00. Depart for excursion. Dinghushan National Nature Reserve, Zhaoqing city (a World Network of BiosphereReserves).This reserve has been protected for 400 years as it contains the Qingyu Buddhist Temple. It is 1133 ha and the local vegetation is characterized by evergreen broadleaf forest.There are 1993 vascular plants, of which 700 woody species. 1:00. Bus from SCBG to Yanling Hotel (Who do not attend excursion), check out before 2:30pm6:00 pm. Check in to hotel in Zhaoqing city. Saturday, 27 February 2016. Post-Workshop Excursion After breakfast (about 8:00 am), depart for Fengkai county, Zhaoqing city. We will visitHeishiding Nature Reserve as well as the Fengkai national geological park. The HeishidingNature Reserve is located at the Tropic of Cancer and covers about 4200 ha evergreenbroadleaf forest. There are 1900 species of seed plants, 118 families, 670 genera, 1000species of insect, and 42 families, 122 species of birds. 3: 00 pm. Depart for Guangzhou 6: 30 pm, check in Guangdong Hotel, downtown Guangzhou
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填补“生命之树”关键环节的中国脊椎动物化石
热度 2 sciencepress 2015-9-15 08:06
德国生物学家厄恩斯特·海克尔(Ernst Haeckel,1834—1919)最早尝试绘制包括所有已知生命形式的生命之树(引自Barton et al., 2007)。这棵树有三个主要的分支谱系——原生生物、植物和动物,脊椎动物位于动物界的一个顶端。 “从鱼到人”是“生命之树”中最受学术界与公众关注的一个枝杈。由于生物的灭绝,现生脊椎动物各大类群间皆存在着很深的形态学鸿沟,这些“缺失的环节”直接影响到脊椎动物谱系的建立。 现生脊椎动物的多样性(引自Pough et al., 2009;括号中的数字为物种数)。经过数百年的发掘与研究,许多形态奇特的化石脊椎动物先后重见天日,这些化石告诉我们现生脊椎动物源自何方,为绘制脊椎动物“生命之树”提供了不可或缺的实证资料。 中国脊椎动物化石的研究虽然只有百余年的历史,但已为重建“生命之树”脊椎动物枝杈的很多关键环节提供了影响深远的实证,填补了脊椎动物演化很多“缺失的环节”。 下面列举一些处于“生命之树”关键环节上的中国脊椎动物化石。 1 海口鱼类:早寒武世澄江生物群中发现的海口鱼类(昆明鱼、海口鱼和钟健鱼)是目前所知最古老的脊椎动物,对于探讨脊椎动物、头索动物和尾索动物间的相互关系具有重要意义。 2 盔甲鱼亚纲:盔甲鱼亚纲是化石无颌类中与骨甲鱼亚纲、异甲鱼亚纲并列的三大亚纲之一,仅发现于中国与越南北部。盔甲鱼的脑颅为无颌类鼻垂体复合体在颌起源之前的分裂提供了化石实证,从而佐证了颌演化的异位理论,为解开颌的起源之谜提供了关键证据。 曙鱼(Shuyu zhejiangensis),无颌类盔甲鱼脑内颅的三维虚拟重建为颌的起源提供关键证据( 来源:中科院古脊椎动物与古人类研究所网站) 3 云南鱼类:盾皮鱼类中的胴甲鱼类是目前所知最原始的有颌脊椎动物,其晚期种类缺失成对偶鳍中的腹鳍。在中国南方与越南北部志留纪—早泥盆世地层中发现的云南鱼类是胴甲鱼类中的最原始种类,但发育了腹鳍,显示腹鳍的出现并不晚于颌的出现。 4 全颌鱼:软骨鱼纲、硬骨鱼纲以及已灭绝的棘鱼纲共同组成了有颌类的冠群。全颌鱼的发现为现生有颌类最近共同祖先的形态提供了一个重要参考,它将过去只有硬骨鱼纲才有的典型颌骨特征追溯到盾皮鱼纲,在盾皮鱼纲和硬骨鱼纲两大支系间架起了直接的桥梁,其研究改变了我们对于早期有颌类演化的传统认识。 5 早期硬骨鱼类:斑鳞鱼、无孔鱼和鬼鱼等早期硬骨鱼的发现,填补了硬骨鱼类与非硬骨鱼类群之间的形态缺环,为探讨硬骨鱼纲的起源与演化带来新的启示。鬼鱼是迄今为止全球最古老的保存完整的硬骨鱼乃至有颌脊椎动物化石,也是志留纪唯一完整保存的有颌类,为辐鳍鱼类和肉鳍鱼类分化时间提供了精准的分子钟校正点。 6 肉鳍鱼类冠群的原始代表:肉鳍鱼类冠群包括肺鱼、空棘鱼和四足动物三大支系。杨氏鱼和奇异鱼是肺鱼支系的原始代表,其发现与研究曾引发过去30余年对肉鳍鱼类各大类群间的系统发育关系的热烈讨论。云南孔骨鱼是最古老的空棘鱼类化石代表,头部显示典型的空棘鱼类特征,表明空棘鱼类在其演化初期就已高度特化。东生鱼是四足动物支系的最原始代表,脑颅研究指示与陆地生活相关的某些重要脑部特征在四足动物演化初期即已出现,对追溯四足动物祖先的演化历程具有重要意义。 7 早期滑体两栖类:燕辽和热河生物群中的两栖类化石包括原始的无尾类与有尾类,对探讨滑体两栖类的早期分化十分重要。大量的蝾螈类化石、包括从幼年到成年不同发育阶段的个体,为研究其个体发育提供了难得的资料。 8 最原始的龟类:贵州三叠纪地层中发现的半甲齿龟,已有完整腹甲,但吻部尚有小柱状尖齿,背甲还没有形成,仅由脊板和加宽但并不相连的肋骨组成。该化石为厘清龟鳖类特有特征的来源提供了实证资料。 9 带毛恐龙:继首件带毛恐龙(中华龙鸟)标本被报道以来,热河生物群中已记述了大量带有不同形式的羽毛或丝状皮肤衍生物的兽脚类恐龙,如尾羽龙、原始祖鸟、北票龙、中国鸟龙和小盗龙等。这些材料成为研究鸟类起源、羽毛和飞行起源的重要资料,有力地支持了鸟类的恐龙起源说以及鸟类飞行树栖起源的假说。 10 早期鸟类:热河生物群中已发现各种早期鸟类近30种。这些鸟类化石反映了鸟类演化历史上第一次大规模的发展和快速分化,填补了侏罗纪晚期至白垩纪晚期大约7000万年间鸟类化石记录的空白,其发现与研究极大地推动了国际学术界对鸟类起源与早期分化的研究。 11 基干下孔类(似哺乳爬行动物):晚三叠世 “禄丰蜥龙动物群”中的卞氏兽已具有哺乳动物的某些特征,如牙齿已开始分化,因此在哺乳动物起源研究中处于一个相当关键的位置,一经发现就在国际学术界引起很大反响。中国是似哺乳爬行动物化石的重要产地,除卞氏兽外,还记述了中国颌兽、吉木萨尔兽、中国肯氏兽、西域肯氏兽和副肯氏兽等,这些材料对于厘清哺乳动物重要特征的出现序列具有重要价值。 12 多瘤齿兽类、三尖齿兽类和对齿兽类:哺乳动物干群包括似哺乳爬行动物和一些传统定义上的原始兽类(多瘤齿兽类、三尖齿兽类和对齿兽类)。热河生物群中的很多原始兽类都保存有完整骨架,对于我们认识这些早期的哺乳动物的整体形态和某些关键部位的解剖特点作用巨大。在燕辽生物群中发现的翔兽发育有用于滑翔的翼膜,是最早的会滑翔的哺乳动物。 13 哺乳动物冠群的原始代表:在热河动物群中发现了我国最早的后兽类——中国袋鼠。燕辽生物群中发现的侏罗母兽更是把基干真兽类的出现时间提前到了距今约1.6亿年。这些化石的发现为哺乳动物冠群的分化提供了重要的分子钟校正点。 14 低等灵长类:在湖南、湖北发现的距今5500万年的德氏猴和阿喀琉斯基猴支持了现代灵长类起源于亚洲的假说,也为确定类人猿与其他灵长类的分异时间和早期演化模式提供了非常关键的证据。阿喀琉斯基猴也是迄今为止发现的保存完好的最古老灵长类动物化石,为眼镜猴类已知最早的记录。 阿喀琉斯基猴(Archicebus achilles)化石及复原图( 来源:中科院古脊椎动物与古人类研究所网站) 15 高等灵长类:在江苏发现的距今4500万年(中始新世中期)的中华曙猿是高等灵长类的一个早期代表,对于探讨高等灵长类的起源具有重要价值。 16 古人类:“北京猿人”(直立人)的发现与研究曾被誉为近代中国在国际学术舞台获得的第一块有分量的奖牌。在人类演化研究中,来自中国的化石材料占据着举足轻重的地位,如“蓝田人”、“元谋人”、“丁村人”、“马坝人”、“山顶洞人”。 本文由刘四旦摘编自 朱敏 等编著《 中国古脊椎动物志 第一卷鱼 类第一册(总第一册)无颌类 》一书中的 脊椎动物总论 。 9787030429513 《 中国古脊椎动物志 第一卷鱼 类第一册(总第一册)无颌类 》 包括脊椎动物总论和无颌类两大部分,共附有 143张插图。在脊椎动物总论中简述了脊椎动物在“生命之树”中的位置,概述了脊椎动物的骨骼构造与其他主要特征,讨论了现代动物分类学与脊椎动物的分类,介绍了中国古脊椎动物学发展简史,并附有28张插图。无颌类部分分为导言和对无颌类在我国所发现属、种的系统记述。导言中简述了无颌脊椎动物的分类及各主要类群的形态特征与地史、地理分布,讨论了牙形动物之谜,重点介绍了盔甲鱼亚纲的解剖学特征,总结了中国无颌类化石研究历史,并附有21张插图。系统记述部分记述了截至2013年年底在中国发现并已发表的无颌类化石,包括海口鱼目、圆口纲、花鳞鱼亚纲和盔甲鱼亚纲,共18科61属82种,并附有94张化石照片及插图。每个属、种均有鉴别特征、产地与层位。在科级以上的阶元中并有概述,对该阶元当前的研究现状、存在问题等做了综述。在大多数阶元的记述之后有一评注,为编者在编写过程中对发现的问题或编者对该阶元新认识的阐述。 用您的手指点亮科学! 欢迎评论、推荐分享朋友圈, 您的鼓励是我们前进的动力!
个人分类: 科学书摘|6220 次阅读|5 个评论
[转载]生命之树共生固氮植物支系取得重要研究进展
fhqdddddd 2013-7-10 14:49
生命之树的研究重要目的是利用分子和其它分支学科证据构建系统发育树,并与地学和古生物学交叉和融合,建立能够反映现存和灭绝生物类群系统发育关系的“树”。近年来的研究表明,被子植物中具有共生固氮作用的10个科及其近缘的19个不具固氮作用的科组成一个植物支系—固氮分支。中国科学院昆明植物研究所李德铢研究员带领研究团组以“生命之树共生固氮植物支系重要类群的起源、分化和环境制约”为题,对固氮分支进行了系统深入的研究,并得到了国家自然科学基金重点项目(项目编号:340830209)和云南省国家科技计划联合支持项目(项目编号:2008GA029)的资助,目前两个项目均顺利通过了结题验收。 通过该项目的实施,项目组完成了固氮分支,以及该分支内的蔷薇目、葫芦目、壳斗目、豆目菜豆类,胡桃科、大麻科、荨麻科的系统发育重建;完成了固氮分支、壳斗目、豆目菜豆类等重要支系分化时间的推算,推断了各类群在不同地史时期的分异。研究发现,与放线菌共生的生活型起源于早白垩世最晚期(距今100 Ma前),经历了11次独立起源;最早与根瘤菌共生的类群起源于古新世早期(距今65 Ma前),经历了2次独立起源,在豆科植物演化过程中又经历了多次丢失,固氮类群的多样化式样可能受全球氮元素平衡的制约;陆地生态系统在K-T Boundary遭到了严重的破坏,产生了很多生态位,使壳斗目在早第三纪发生了快速多样化,风散播可能促进了有翅类植物的多样化,无翅类果实体积增大与生物传播者有着十分密切的关系;此外,对固氮分支开展了较为深入的古生物学研究。 该研究团队已发表相关研究论文24篇,其中21篇为SCI收录,5篇发表在Journal Citation Reports(简称JCR)收录的本学科领域排名前15%的期刊上,5篇发表在JCR收录的学科领域前30%期刊上。共培养博士4名,硕士2名;在读博士6名,硕士3名。 http://www.kib.cas.cn/xwzx/kyjz/201306/t20130619_3877270.html
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培育生命之树 追溯思想之源
kejidaobao 2011-3-18 15:50
文/林昆勇 在40多亿年的历史中,地球上的生命伴随地球的发展而进化,期间大部分时间里,生命只存在于海洋。伴随地球大陆漂移、物理环境及气候的变化,生命由海洋迁徙到陆地,逐步进化演变并出现人类。由此,人类和自然走上了一条相互冲突的道路,人类的活动对地球环境和资源造成了不可逆转的损失。正是“生命因地球变化而变化,地球也因生命的变化而改变”。 事实上,“我们人类作为生物物种之一的行为,会影响我们赖以生存的生命-支持系统,因而也影响我们自身的生活状况。”“目前全球生态系统日渐退化,这种退化由于生态系统本身愈加不稳定而更加严重,速度也在加快,引起气候的任何改变继而自发地产生一连串更多的气候变化。”而且,“随着生态系统的退化,包括人类在内的地球上所有生物物种能否存续,已成为无比严重的大问题。立即停止危害大自然,是人类的惟一选择,否则只能是坐以待毙。”因此,“人类所能做的,必须做的,乃是发扬‘全球有难,匹夫有责’的精神,整个人类,不分种族,不分国家,携手同行,投身于保护地球的实际行动中来。”“我们应当改变自以为是、一意孤行的行为模式,‘人定胜天’的教条应彻底摒弃;当务之急是改造人类自身,转变对自然的错误态度,停止不当行为,而不是不顾后果地一味改造自然,贪婪无度地向自然攫取;只有达成与包括整个地球及其所有生命在内的大自然的和谐,人与自然环境共存共荣,否则就无可持续发展可言。”这是16位环境科学家的共同心声——强烈的地球人类生存环境危机忧患意识。 其中,詹姆斯· 洛夫洛克(James Lovelock)揭示今天人类影响地球的真正问题之所在:“生命只能存在于有限的环境,而这样的环境必须有效地得以维持。”因此,“我们污染地球的同时,也是在毒害我们自己。”“没有森林也就没有雨水;没有雨水,土壤也就变得干涸贫瘠,无法种植任何植物。”“如果我们继续滥砍乱伐,排放温室气体,那么灾难迟早会降临。”“不久的将来,全球自然生态系统将遭受严重破坏,此刻也是整个生态系统瘫痪之时。”洛夫洛克对地球和地球上生命的发展前景充满忧虑,呼吁人们关注和保护人类赖以进化和繁衍生息的地球环境:“面临全球性灾难,我们只希望人类赶快行动起来。不再漠视环境,而应有强烈的环境意识;不要只顾眼前的物质利益,而应目光长远;不是过度开发地球,而是尽量控制人类欲望。我们应当从以自我为中心,转向以地球为中心。学会与地球和谐共存,谦卑地接收地球的馈赠,给地球以呵护。” 保罗·埃利希(Paul Ehrlich)指出,“人类活动必须保证生态系统的可持续发展。”因而“我们需要考虑:人类活动的规模与生命-支持系统持久发展的关系。自然生态系统积极地参与使地球适宜人类居住的活动。灭迹生态系统中的生物体的程度也意味着危害地球维持人类的能力的程度。”“我们需要认识到:我们的生存依赖于地球的生命维持系统。地球是唯一有生命的星球,而我们却几乎不了解地球的自我维持系统。对自然规律的无知不能成为破坏自然的借口。” 彼得·雷文(Peter Raven)指出,“能进行光合作用的30万种植物(包括绿色植物、水藻以及部分细菌)是地球上的生产者。它们是地球上唯一可以独立进行可持续生产的事物。它们通过利用太阳能制造生物能,把太阳能转化为化学键,为它们自己的生命过程服务。世界上其他上千万种生物利用它们为自己的生命过程服务。对于这个星球及在其上的所有事物,植物绝对重要。”“植物提供了人类陆地上的最初家园,提供我们所需的一切。我们的生存仍然主要依赖于植物。” 托马斯·洛夫乔伊(Thomas Lovejoy)警告世人,“我们正在燃烧地球。每当我们灭迹一个物种,我们就结束了已延续数十亿年的谱系。这一切本该让我们停止破坏,但是与之相反,我们现在却加快了毁灭的步伐。” 戴维·铃木(David Suzuki)提醒人们,“就在我们崇拜人类所取得的辉煌成就时,我们已经丧失了自然界给予的启迪。真正的灵感,真正的奇迹,真正的多样性,真正的生命,都归于自然。没有这些,我们就会试图改建这个星球,结果则是永远失去它。” 乔治·M.伍德韦尔(George M. Woodwell)表明,“我们逐步认识到:整个环境已受到污染,并且在此过程中日益恶化。最重要的是保持地球上各生命体系的正常运转,因为它们维持着我们。” 约瑟夫·罗特布拉(Joseph Rot blat)主张,“我们的目标应是,不仅仅消灭核战争,还要消灭所有的战争。” 亨利·肯德尔(Henry Kendall)积极倡导“世界科学家对人类的警告”:“人类的活动对环境和重要资源造成了恶劣和不可逆转的损失。如果这种活动不受控制的话,我们现在的很多做法将使我们希望的人类社会和动植物王国的未来处于一种非常危险的境地。” 诺曼·迈尔斯(Norman Myers)呼吁,“今天,我们所做的事情会影响到将来我们后代几百万年。我们需要进行自从走出洞穴以来最大的变革,创造一个全新的人类生存方式。” 在《生命故事:世界著名科学家的口述》一书的字里行间,流露着16位化学、核物理、工程、天文、气象、生命科学领域世界著名科学家珍惜生命、敬畏自然、保护地球的真切情怀和深远忧虑。2000年地球日国际主席丹尼斯·海斯(Denis Hayes)坦言,“科学家们敬畏生命的言行感人至深。他们果敢的决定将鼓舞所有的人们面对新千年的环境挑战。”
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花开花落终有时
cherrylu1960 2010-7-1 23:32
再过一会儿,生命将跨入第五十个年头。五十而知天命。 此时,心静如水。活了五张了,自感已没有看不透的世事,没有无法应对的烦恼,故越发活得踏实,活得轻松。 花开花落终有时。自知青春已不复存在,肉体上的生命已如残花败絮,然没有伤感,更没有恐惧。俺知道一切不过是顺应自然规律。生命的进程,正如四季更迭,花开花落,周而复始,永恒的生命旋律。 生命之树不会常青。不灭的只有灵魂。 如果哪天生命消失,也会以能够成为宇宙中的尘埃而感到欣慰,相信有灵魂的生命永恒。 此时,更多感受的是幸运,看到人类在发展,在进化,相信自己还有几十年的活头,会继续见证这种进化,这种发展。 原始人的平均寿命不过30多岁,而人活七十古来稀早已不太适用现代人的活法儿。按照世界卫生组织的定义,65岁以前算中年人,65至74年算中年老年人,75岁至90岁才算是老年人,90岁至120岁算高龄老年人。现在高龄老人已随处可见了。按这个劲头儿下去,俺真的再活50年也说不定。 当然,活着不是目的。一是为了见证更多世事,为到天国继续开天博多积累素材;二是,即使老得肉体动不了了,精神可得保持在一定水准,得趁着还在人间,有光有亮,争取给不朽的灵魂多注入些能量,注入些灵性,说不定肉体消失之后,灵魂也会在未知维度的空间,以某种形式影响着这个世界。 青春无悔,中年无悔,老年无悔。无论花开时,还是花落时,流逝的是时光,享受的同样是生命,是生命就是美好的。生命没有倒计时,坦然面对生命之树每一个生命时期,到了生命之花随风飘落的时候,我会含笑离去。 有一天,肉体将要离去,灵魂将要升天的前刻,我会静静地、静静地,回忆在人间的丰富经历,不管是痛苦,还是快乐的,都是生命的一部分,届时,也许会带着没有虚度人生的满足离去。 宠辱不惊,看庭前花开花落;去留无意,望天空云卷云舒。继续做好一个普通人,保持平和的心态,平静度过余生。算是给自己的五十岁生日寄语吧。
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