Trends in Ecology & Evolution编辑推荐的2022年度综述

▲ 点击上方蓝字关注CellPress细胞科学 ▲

本合辑精选了2022年发表在Trends in Ecology & Evolution上颇有影响力的文章，其中的综述与观点文章探索了自然界多样性进化和维持的一系列议题。过去这一年，Trends in Ecology & Evolution所聚集的学术群体探讨了第一个真核生物的进化等诸多进化议题。我们考虑了如何将基因组学更好地融入进化思维和保护中，并考虑了气候变化的各方面影响。我们的目标是聚焦解决方案，为更广泛的社会确定前进的方向。此外，我们也探讨了如何改善科学传播的方方面面，并且乐在其中。这个2022年的高光合辑充分反映了Trends in Ecology & Evolution的广度与深度，希望大家会喜欢！

有兴趣在Trends in Ecology & Evolution发表您的综述文章？请扫描提交论文提案 (presubmission)。

最早的真核生物史：通过整合生物和地质数据揭开进化的奥秘

虽然学界积累了大量有关真核生物起源（eukaryogenesis）和真核系早期发育的数据，但有关其起源和进化的许多重要方面仍不明确，包括分类学、时间和古生态学问题。来自美国威廉姆斯学院（Williams College ）的Phoebe A. Cohen和来自西华盛顿大学（Western Washington University）的Robin B. Kodner在本刊发表综述论文，通过化石、有机生物标志物、分子钟、系统发育和氧化还原代用指标，来研究原古宇（Proterozoic Eon）真核生物的起源和多样化。研究人员对整合后数据的分析表明，真核生物可能是有氧的，并且已经在原古宇的生态系统中立足了。研究人员认为，必须仔细研究、整合生物和地质证据，并回顾已取得共识和仍然存在争议的地方，才能对这个重要、庞大群体的真正起源和早期进化历史有新的见解。

▲长按识别二维码阅读论文

整合地球生命系统：地质基因组学方法

几个世纪以来，科学家们已经认识到地球上易变的地貌和气候对物种分布和进化的塑造作用，并尝试理解这一过程。来自美国亚利桑那州立大学（Arizona State University ）的Greer A. Dolby、美国地质勘探局（U.S. Geological Survey）的Scott E.K. Bennett和亚利桑那大学（University of Arizona）的Benjamin T. Wilder团队在本刊发表综述论文，描述了新兴的地质基因组学（geogenomics）领域，该方法利用地质、气候和种群基因组数据的相互、深入整合，在中等空间和时间尺度（即中尺度）上，定义、检验地球与生命之间的因果关系。现在，技术的进步为地貌和进化历史的细致重建提供了方法，但我们需要跨学科合作和新的定量工具来更好地整合地球-生命数据。地质基因组学可以帮助建立更统一的理论，并确定地质和气候过程产生新的生物多样性的边界条件，以及物种的不同反应及其原因。

▲长按识别二维码阅读论文

热带草原的火灾模式取决于草的性状多样性

草是地球上大多数火灾的燃料，而草的性状决定了其易燃程度，草会通过这些性状对局部地区的火灾行为产生重大影响。因此，热带草原火灾模式（savanna fire regimes）之所以存在重大的空间差异，正是由于世界各地草群落在物种和性状组成上的不同，这是唯一合理的解释。同样，物种引进和气候变化会改变热带草原草群落的性状，进而不断改变火灾模式。但目前全球火灾模型对草类燃料的覆盖忽略了重要的变量，也因此限制了模型预测能力。来自英国谢菲尔德大学（University of Sheffield）的Kimberley J. Simpson和Colin P. Osborne团队在本刊发表观点文章并提出，利用遥感性状代理指标等方法，将草的性状多样性纳入模型，将极大地提高我们对热带草原火灾及其在地球系统中作用的理解和预测能力。

▲长按识别二维码阅读论文

全着丝粒与染色体物种形成

染色体重排（chromosomal rearrangement）起到基因流动屏障的作用，从而引发了物种分化。然而，这一理论是在单着丝粒染色体（monocentric chromosomes）的背景下提出的。缺乏着丝粒区的全着丝粒染色体（holocentric chromosomes）已反复进化，并造成了现存的很大一部分生物多样性。由于染色体重排可能更容易保留在全着丝粒物种中，因此全着丝粒性（holocentricity）可以为染色体物种形成（chromosomal speciation）提供意想不到的助力。染色体尺度上丰富的基因组与新的分析工具带来了机遇，使我们得以评估染色体重排对物种形成率的影响，来自瑞士巴塞尔大学（University of Basel）的Kay Lucek团队在本刊发表观点文章，对此进行了讨论，并阐述了一个与两条主要的染色体物种形成理论路线相一致的系统发育框架。此外，全着丝粒物种或有助于检验染色体重排在物种形成中的因果作用，研究人员对此进行了强调。

▲长按识别二维码阅读论文

保护基因组学的参照基因组时代

时至今日，基因组测序的进展已经可以大规模生成参照基因组（reference genome）。许多国际倡议旨在生成表征全球生物多样性的参照基因组。来自德国LOEWE转化生物多样性基因组学中心（LOEWE-Centre for Translational Biodiversity Genomics）、森肯伯格生物多样性与气候研究中心（Senckenberg Biodiversity and Climate Research Centre）和吉森大学（Justus-Liebig University Gießen）的Miklós Bálint团队在本刊发表文章指出，这些参照基因组提供了有关基因组多样性和结构的独特见解，使得全面的种群和功能基因组学分析成为可能，有望彻底改变保护基因组学（conservation genomics）。

▲长按识别二维码阅读论文

可塑性在适应性进化中的作用取决于环境变化成分

为了预测自然种群在气候变化和人类直接影响下的灭绝风险，必须对表型可塑性和适应性进化进行综合研究。可塑性是否、何时以及在多大程度上促进了变化环境中的适应性反应？迄今为止，有关证据仍然是相互矛盾的。来自牛津大学的Anna C. Vinton团队在本刊发表观点文章，明确考虑三个关键的环境变化因素：变化率、方差和时间自相关，形成一个统一的框架，从而揭示可塑性对适应性进化的影响。这些环境成分各自对支撑种群生存能力的进化和生态过程产生独特的影响。利用这一框架，研究人员预测了自然种群中可塑性和适应性进化的相互作用。这个框架有望改善我们在这个不断变化的世界中对种群生存能力的预测。

▲长按识别二维码阅读论文

共生关系和宿主对气候变暖的反应

几乎所有生物体都会被微生物寄生。由于全球气候变化，平均温度正在上升，伴随着极端气候事件和热冲击（heat shock）的增加，与微生物的共生关系可能会决定物种在21世纪的生存能力（persistence）。虽然寄生虫感染通常会降低宿主的热上限（upper thermal limit），但与有益微生物的相互作用可以促进宿主对气候变暖的适应。气候变暖对微生物共生体的生态和进化影响，对于理解气候变化如何影响宿主健康和疾病非常重要，但仍未得到充分研究。来自牛津大学的Kayla C. King团队在本刊发表综述论文，提出了一个框架，以理清共生体对预测宿主在全球变化中生存能力的贡献。

▲长按识别二维码阅读论文

三维生态位和垂直空间使用的概念化

学界对于生态群落的空间划分主要是在两个维度上进行的，然而栖息地是复杂、三维的。复杂的空间利用通过扩大空间、时间和饮食维度来调节群落结构和互动强度。资源的垂直分层为新的特化（specialization）提供了机会，创造了一个三维的生态位（niche）。竞争和捕食是由三维空间的使用来调节的，因为个体会利用垂直轴来捕捉猎物、逃离捕食者或规避竞争对手。三维生态位对长期保护战略非常重要，因为物种必须在地层特定威胁（strata-specific threat）和次优生境斑块（suboptimal habitat patch）之间对栖息地的使用做出权衡。来自耶鲁大学的Siria Gámez团队在本刊发表观点文章指出，阐明三维生态位将最终影响保护区管理和走廊设计，从而直接影响到快速变化的世界中的物种生存能力和生态系统功能。

▲长按识别二维码阅读论文

一个更咸的世界：淡水盐碱化研究议程

淡水生态系统的广泛盐碱化对其所提供的生物多样性、功能和服务构成了重大威胁。人类活动通过多种驱动因素（如农业、资源开采、城市化）促进淡水盐碱化，而气候变化放大了这些影响因素。由于淡水盐碱化的复杂性，我们依然远远没有完全理解其生态和进化后果。来自巴塞罗那大学（University of Barcelona）的David Cunillera-Montcusí的团队在本刊发表综述论文，评估了当前的研究空白，并提出了一个研究议程来指导未来研究。研究人员确定了分类群、生物组织水平和地理区域等不同研究领域的研究空白，建议把研究重点放在全球和景观尺度上的过程、功能方法、遗传和分子水平以及生态进化动态上，以预测淡水盐碱化对生态系统和人类社会的影响。

▲长按识别二维码阅读论文

克服生态恢复中的生物同质化问题

广泛的证据表明，所有恢复景观（restored landscape）中的区域多样性（又称“伽玛多样性”，gamma diversity）往往低于参照景观（reference landscape），部分原因在于常见的生态恢复措施倾向于选择高存活率、高繁殖率、易生长的物种，这种做法有利于广泛分布的物种，但会降低遗传多样性。来自加州大学圣克鲁斯分校（University of California，Santa Cruz）的Karen D. Holl团队在本刊发表综述论文，讨论了抵制生物同质化（biotic homogenization）的方法，如重新引入适应局部栖息地条件且无法自然定殖的物种、定期重新引入残存种群的繁殖体以增加遗传多样性，以及重新引入营养级更高的动物以恢复促进栖息地异质性的互动网络和过程。一些政策变更也会增加区域多样性，如：恢复组（restoration group）之间的区域协调、为有保护价值物种的生产组织提供财政奖励，以及引进稀有物种的实验设计。

▲长按识别二维码阅读论文

从可持续的角度重新指导海洋生物污损防治创新

生物污损（biofouling）对环境、经济和社会有很大影响。新兴、有前景的生物污损防治（antibiofouling）战略需要融入可持续的概念。来自南京理工大学和广东以色列理工学院的刘晓东、上海海洋大学的杨金龙，以及广东以色列理工学院的顾继东团队在本刊发表文章指出，应将研究重点放在破坏生物体附着或开发创新表面以清除表面上的污损生物体，同时更全面地考虑其他可行的选择，包括生态友好型的污损防治化学品。

▲长按识别二维码阅读论文

保持南极洲与非本地物种的隔离状态

南极洲的隔离状态已被各种非本地物种所打破，包括微生物、草和一些无脊椎动物。到目前为止，没有任何报告表明海洋物种已经在南极洲建立了种群。来自澳大利亚农业部和伍伦贡大学（University of Wollongong ）的Dana M. Bergstrom团队在本刊发表文章指出，随着气候变化和人类活动的影响越来越大，我们需要继续采取一致行动，保护南极洲免受非本地物种入侵的影响。

▲长按识别二维码阅读论文

浅水采矿妨害了全球可持续目标

有观点认为，沿海矿产资源可以作为一个可持续的选项，来满足日益增长的金属需求。但浅水采矿与国际保护和可持续目标相违背，其监管立法仍不完善。来自芬兰赫尔辛基大学（University of Helsinki）的Laura Kaikkonen和Elina A. Virtanen在本刊发表文章指出，在没有对不同采矿方式进行全面比较的情况下，没有理由支持浅水采矿。

▲长按识别二维码阅读论文

用证据语言重写结果部分

尽管P值截断这种非黑即白、武断的显著性检验方式受到诸多批评，但它依然是报告科学发现的标准方式。一个阻止学界进步的障碍可能是对合适的替代方法缺乏了解。来自挪威科技大学（Norwegian University of Science and Technology）的Stefanie Muff团队在本刊发表观点文章并提出，证据语言（language of evidence）可以作为统计学显著性检验的简单、直观的替代方法，用更细致的方式来交流科学发现。研究人员提供了根据证据语言改写研究论文结果部分的案例。证据语言曾在医学统计中被提出过，与政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change）等国际研究网络的报告方法一致。与其重新发明车轮，生态学和进化研究不妨借鉴其他领域已有的一些“优秀方法”。

▲长按识别二维码阅读论文

打破语言障碍的解决方案

全球性问题需要全球性的科学解决方案，但英语的主导地位给许多不懂英语的研究人员带来了很大的障碍，使他们的研究结果和知识无法在全球范围内传播。来自加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）和西蒙菲莎大学（SimonFraserUniversity）的Rassim Khelifa团队在本刊发表文章，建议在预印本平台上整合同行语言校对和翻译系统，以促进科学领域的公平性、多样性和包容性。

▲长按识别二维码阅读论文

自然历史的心理学基础

自然历史观察（natural history observations）是生态学和进化研究的一个组成部分。但这种方法可能被低估了，因为它并不属于科学方法。来自新西兰惠灵顿维多利亚大学（Victoria University of Wellington）的K.C. Burns和Jason Low团队在本刊发表文章指出，自然历史科学有自己的方法论，该方法论基于一个描述人类思维学习方式的著名心理学范式。

▲长按识别二维码阅读论文

请扫描浏览Trends in Ecology & Evolution编辑推荐的2022年度综述

推荐阅读

▲长按识别二维码关注细胞科学