生物學(xué)科技信息-突觸老化·豬心移植·細(xì)菌生物膜·生物大滅絕·新冠疫苗與生育能力·氮與減數(shù)分裂·蝙蝠回聲演化·最古老完整花朵

生物學(xué)科技信息|突觸老化·豬心移植·細(xì)菌生物膜·生物大滅絕·新冠疫苗與生育能力·氮與減數(shù)分裂·蝙蝠回聲演化·最古老完整花朵運(yùn)動可防止神經(jīng)突觸老化研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老年人保持活躍時，他們的大腦中會更多含有一類蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)可以增強(qiáng)神經(jīng)元之間的聯(lián)系，從而保持健康的認(rèn)知。該工作是第一次使用人類數(shù)據(jù)證明突觸蛋白調(diào)節(jié)與身體活動有關(guān)，并可能驅(qū)動有益的認(rèn)知結(jié)果。體育活動對認(rèn)知能力的有益影響已經(jīng)在小鼠身上得到了證實(shí)，但在人類身上卻很難證明。保持神經(jīng)元之間連接的完整性可能對預(yù)防癡呆至關(guān)重要，因?yàn)橥挥|是認(rèn)知發(fā)生的地方，體育活動可能有助于促進(jìn)這種突觸功能。保持活動的老年人體內(nèi)蛋白質(zhì)水平較高，這些蛋白質(zhì)有助于神經(jīng)元之間的信息交換。這一結(jié)果與Honer的早期發(fā)現(xiàn)相吻合——那些在死亡時大腦中含有更多這種蛋白質(zhì)的人，在晚年能夠更好地保持他們的認(rèn)知能力。令人驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，其影響范圍超出了海馬狀突起（大腦的記憶中心），還包括與認(rèn)知功能相關(guān)的其他大腦區(qū)域?？赡苁巧眢w活動產(chǎn)生了一種全面的持續(xù)效應(yīng)，支持和刺激蛋白質(zhì)的健康功能，促進(jìn)大腦中的突觸傳遞。大多數(shù)老年人的大腦會積聚淀粉樣蛋白和tau蛋白，這些有毒的蛋白質(zhì)是阿爾茨海默氏癥的病理特征。許多科學(xué)家認(rèn)為，淀粉樣蛋白和tau蛋白的積累，最終導(dǎo)致突觸和神經(jīng)元解體。無論是在成年人的脊髓液中還是在尸檢的成年人腦組織中，突觸完整性似乎都減弱了淀粉樣蛋白和tau蛋白，以及tau蛋白和神經(jīng)退行性病變之間的關(guān)系。她表示，在與突觸完整性相關(guān)的蛋白質(zhì)水平較高的老年人中，這種導(dǎo)致阿爾茨海默氏癥的級聯(lián)神經(jīng)毒性似乎減弱了，這表明了保持突觸健康對支持大腦抵御阿爾茨海默氏癥的潛在重要性。全球首例！基因編輯豬心移植到人體醫(yī)學(xué)專家將經(jīng)基因改造的豬的心臟移植入一名美國心臟病人體內(nèi)，屬全球首例。這是世界首例轉(zhuǎn)基因異種心臟移植手術(shù)。目前患者狀況良好，但仍處于觀察期。醫(yī)生將在數(shù)周后評估這次移植是否成功。人體排異反應(yīng)通常是異種器官移植中的難題，為何本次豬心臟移植手術(shù)能取得較大進(jìn)展？背后又經(jīng)歷了哪些科技突破？男子名叫大衛(wèi)·本內(nèi)特，患有心力衰竭，病情已進(jìn)入終末期，不靠機(jī)器就無法維持正常的心肺功能。手術(shù)前一天，醫(yī)生說：“要么死去，要么接受豬心臟移植手術(shù)。我想活下去，我知道這是死馬當(dāng)活馬醫(yī)，但這是我最后的選擇?！睆男g(shù)后情況看，基因編輯豬心臟移植沒有讓人體立即產(chǎn)生排斥反應(yīng)。而接下來的幾周依然十分關(guān)鍵，醫(yī)生會嚴(yán)密監(jiān)測這顆移植心臟的活動。假如基因編輯豬心臟能在人體內(nèi)正常工作，這臺手術(shù)可能會成為一座里程碑。豬的許多器官與人類器官高度相似，但異種移植存在一個巨大的障礙：人體免疫系統(tǒng)可能對外來的組織或者器官產(chǎn)生排斥反應(yīng)，甚至帶來致命的后果?？茖W(xué)家之所以要對豬進(jìn)行基因改造，主要就是為了抑制這些排斥反應(yīng)，避免患者的免疫系統(tǒng)去攻擊來自豬的心臟。據(jù)馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心介紹，移植手術(shù)中使用的豬已經(jīng)過基因改造——其中研究人員將豬體內(nèi)3個會引起人類對豬器官產(chǎn)生排異反應(yīng)的基因“敲除”；另有1個特定的基因被“敲除”，以預(yù)防移植入人體的豬心臟組織過度成長。此外，研究人員將6個相關(guān)的人類基因嵌入豬的基因組，以使其器官更易被人體免疫系統(tǒng)接受。同時，手術(shù)團(tuán)隊(duì)還使用了抗排異藥物，旨在抑制人體免疫系統(tǒng)，防止器官排異反應(yīng)。該中心表示，這項(xiàng)移植手術(shù)首次展示了一個經(jīng)過基因改造的動物心臟移植入人體后，能像人的心臟一樣發(fā)揮作用，并且身體不會馬上對這個動物心臟產(chǎn)生排異反應(yīng)。在接下來的一段時間里，團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)觀察患者，以確定異種器官移植技術(shù)是否能持續(xù)發(fā)揮作用，挽救生命。研究人員稱，雖然目前還不知道這項(xiàng)手術(shù)是否真的有效，但它標(biāo)志著科學(xué)家們朝利用動物器官拯救人的生命邁出了重要一步，數(shù)十年來科學(xué)家一直在朝這方面努力。異種動物器官替代人體器官的全新器官移植時代真的要到來了嗎？這仍然需要科學(xué)家們不斷地探索?！昂唵巍奔?xì)菌生物膜“畫”出復(fù)雜同心圓細(xì)菌生物膜包含了被人們認(rèn)為是植物和動物所獨(dú)有的結(jié)構(gòu)組織。長期以來，人們認(rèn)為生物膜——像細(xì)菌和真菌等微生物形成的黏糊塊狀物——在生物學(xué)上很簡單，只有一種原始的結(jié)構(gòu)組織。這與包括動物在內(nèi)的許多多細(xì)胞生物形成了鮮明的對比——在這些生物中，細(xì)胞可以在發(fā)育的不同時間和地點(diǎn)以不同的形式生長，從而產(chǎn)生復(fù)雜多樣的生物結(jié)構(gòu)。細(xì)菌生物膜并不像人們想象的那么簡單。生物膜在生長和消耗環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)時形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。隨著營養(yǎng)供應(yīng)的減少，就功能而言，某些細(xì)胞基本上“凍結(jié)”了。這被稱為“時鐘波峰模型”，以前只在動物和植物中看到過。該實(shí)驗(yàn)旨在探索枯草桿菌生物膜在缺乏重要的氮元素時的反應(yīng)——這通常會導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞發(fā)生變化，使其在孢子形成的適應(yīng)過程中變得更有彈性。但并非生物膜中的所有細(xì)胞都以同樣的方式適應(yīng)環(huán)境。研究證明，生物膜產(chǎn)生的減壓基因只能使部分細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境，在大致呈圓形的生物被膜中形成同心圓環(huán)。這種類似樹木年輪的結(jié)構(gòu)符合“時鐘波峰模型”?！叭绻麅H認(rèn)為生物膜是一團(tuán)細(xì)菌細(xì)胞那就錯了。”“它們的組織性很強(qiáng)，組織方式也非常有意義。這種組織結(jié)構(gòu)讓人聯(lián)想到脊椎動物和植物在發(fā)展過程中的一些變化，所以它們之間一定有某種聯(lián)系?！边@種方式可能是細(xì)菌使生物膜彈性細(xì)胞多樣化以增加存活機(jī)會的結(jié)果。近年來，生物膜已被證明比人們想象的更加復(fù)雜，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信等，但復(fù)雜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)可能對簡單的單細(xì)胞生物和復(fù)雜的多細(xì)胞生物的劃分提出挑戰(zhàn)。了解這些細(xì)菌的生物膜真正的底層結(jié)構(gòu)，可能會改變對它們的利用方式。頂端彎鉤乃植物破土而出關(guān)鍵科學(xué)家破解其形成機(jī)制春天，種子發(fā)出的嫩芽能夠以柔克剛破土而出，讓不少人驚嘆生命的力量。研究發(fā)現(xiàn)，嫩芽頂端的彎鉤是其成功出土的關(guān)鍵所在。然而，頂端彎鉤的形成機(jī)制卻困擾了科學(xué)家100多年。我們成功揭示了植物嫩芽頂端彎鉤的發(fā)育形成機(jī)制，系統(tǒng)解答了這一懸而未決的問題。在土里的種子發(fā)芽后，要想成功破土而出。一方面，需要幼苗的下胚軸通過快速向上生長，獲得破土而出的動力；另一方面，需要下胚軸的頂端形成一個稱為“頂端彎鉤”的結(jié)構(gòu)，將脆弱的子葉和頂端分生組織彎向下生長?！斑@種彎曲的結(jié)構(gòu)，既能保證幼苗擁有一個相對堅(jiān)硬的‘鉆頭’沖破土壤，又能避免子葉和頂端分生組織在出土過程中與土壤直接沖撞而造成機(jī)械損傷?！崩顐饔颜f，對于絕大多數(shù)雙子葉植物而言，頂端彎鉤的形成是成功出土的關(guān)鍵所在。早在1881年，達(dá)爾文父子就曾對頂端彎鉤的形成進(jìn)行了初步探討?！爸蟮?40年里，盡管頂端彎鉤吸引了無數(shù)植物生物學(xué)家的研究興趣，但其具體的發(fā)育形成機(jī)制一直是植物生物學(xué)領(lǐng)域的未解之謎?！崩顐饔褟?qiáng)調(diào)。事實(shí)上，頂端彎鉤是由于下胚軸頂端兩側(cè)的細(xì)胞差異性生長導(dǎo)致的。生長素的不對稱分布是導(dǎo)致這種差異性細(xì)胞生長的原因：彎鉤內(nèi)側(cè)高濃度的生長素抑制細(xì)胞生長，從而導(dǎo)致內(nèi)側(cè)細(xì)胞生長慢而外側(cè)細(xì)胞生長快，使得下胚軸向內(nèi)彎曲。有趣的是，生長素在下胚軸中促進(jìn)細(xì)胞生長的同時，在頂端彎鉤內(nèi)側(cè)卻抑制了細(xì)胞生長。它是怎樣做到在如此近的部位發(fā)揮完全相反的作用呢？研究人員發(fā)現(xiàn)，在幼苗發(fā)育的早期，下胚軸中高濃度的生長素抑制細(xì)胞生長；之后，隨著下胚軸細(xì)胞的快速生長和體積變大，高濃度的生長素逐漸被稀釋到一個相對較低的濃度，轉(zhuǎn)而促進(jìn)細(xì)胞生長?！斑@種生長素導(dǎo)致的由抑制轉(zhuǎn)為促進(jìn)的生長調(diào)控使得下胚軸經(jīng)歷了兩個不同的生長階段，即早期速度慢而晚期速度快。早期的慢速生長恰好為頂端彎鉤的形成提供了一個發(fā)育窗口?！崩顐饔颜f，后續(xù)研究表明，重力是觸發(fā)幼苗頂端彎鉤形成的起始信號。李傳友進(jìn)一步解釋道，在生長素抑制細(xì)胞生長的早期慢速生長階段，重力誘導(dǎo)高濃度生長素在下胚軸的下側(cè)積累，導(dǎo)致該側(cè)細(xì)胞的生長抑制得以加強(qiáng)，而另一側(cè)的生長抑制得以緩解。因此，此時的下胚軸像根一樣具有正重力反應(yīng)而向下彎曲生長，進(jìn)而啟動彎鉤的形成。同時，隨著下胚軸細(xì)胞由基向頂?shù)目焖偕L，底部細(xì)胞先于頂端細(xì)胞生長變大，使得這些細(xì)胞內(nèi)的生長素濃度也先于頂端細(xì)胞被稀釋到一個相對較低的濃度。這種生長素濃度的降低導(dǎo)致其對細(xì)胞生長的調(diào)控作用由抑制轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)。相應(yīng)地，下胚軸底部的重力反應(yīng)也由正變負(fù)轉(zhuǎn)而向上直立生長。而頂端細(xì)胞因仍具有較高的生長素濃度而保持正重力反應(yīng)向下彎曲。隨著越來越多的下胚軸細(xì)胞由基向頂?shù)剞D(zhuǎn)入直立向上的生長階段，頂端彎鉤獲得快速向上的動力，最終幫助幼苗破土而出。全球生物多樣性第六次“大滅絕”正在進(jìn)行地球生命已歷經(jīng)五次由極端自然現(xiàn)象引起的生物多樣性大規(guī)?！皽缃^”事件?，F(xiàn)今，許多專家警告說，第六次大滅絕危機(jī)正在發(fā)生，而這一次完全是由人類活動造成的。物種滅絕率的急劇增加和許多動植物種群數(shù)量的下降是有據(jù)可查的，但有人否認(rèn)這些現(xiàn)象是大規(guī)模滅絕。這種否認(rèn)是基于對危機(jī)的偏見觀點(diǎn)，該觀點(diǎn)側(cè)重于哺乳動物和鳥類，而忽視了構(gòu)成生物多樣性的絕大部分無脊椎動物。通過對陸地蝸牛和蛞蝓的估測值推斷，研究人員估計(jì)，自1500年以來，地球可能已經(jīng)失去了200萬種已知物種的7.5%至13%，亦即驚人的15萬至26萬種物種。將無脊椎動物包括在內(nèi)，是確認(rèn)我們見證地球歷史上第六次大規(guī)模滅絕開始的關(guān)鍵。然而，全球各地的情況也不盡相同。盡管海洋物種面臨重大威脅，但沒有證據(jù)表明危機(jī)對海洋的影響程度與陸地相同。在陸地上，島嶼物種，例如夏威夷群島的物種，比大陸物種受到的影響要大得多。而且，植物的滅絕速度似乎低于陸生動物。不幸的是，隨著“科學(xué)否認(rèn)”在現(xiàn)代社會的一系列問題上站穩(wěn)腳跟，新研究指出，一些人否認(rèn)第六次滅絕已經(jīng)開始。此外，還有人將其視為一種新的自然進(jìn)化軌跡，因?yàn)槿祟愔皇橇硪粋€在地球歷史中發(fā)揮自然作用的物種。一些人甚至認(rèn)為生物多樣性應(yīng)該完全為了人類的利益而被操縱。但利益由誰來定義？考伊強(qiáng)調(diào)說：“人類是唯一能夠大規(guī)模操縱生物圈的物種。我們不僅僅是另一個面對外部影響而進(jìn)化的物種。相比之下，我們是唯一對我們的未來和地球生物多樣性有意識選擇的物種?！睘榱藨?yīng)對危機(jī)，針對某些具有超凡魅力的動物，各種保護(hù)舉措已取得了成功。但這些舉措并不能針對所有物種，也無法扭轉(zhuǎn)物種滅絕的總體趨勢。盡管如此，人類必須繼續(xù)努力，繼續(xù)為自然創(chuàng)造奇跡，并在生物多樣性消失之前記錄下來。盡管有關(guān)于危機(jī)嚴(yán)重性的言論，也存在補(bǔ)救解決方案并提請決策者注意，但顯然還缺乏政治意愿。否認(rèn)這場危機(jī)，接受它而不作出反應(yīng)，甚至鼓勵它并廢除人類共同責(zé)任，將為地球繼續(xù)朝著第六次大規(guī)模滅絕的悲慘軌跡鋪平道路。象鼻可能是動物最敏感部位大象的鼻子可能是動物王國中最敏感的身體部位之一，在解剖3頭亞洲象和5頭非洲叢林象的頭部后得出的發(fā)現(xiàn)。這些大象都生活在動物園里，死于自然原因或因嚴(yán)重的健康問題而被實(shí)施安樂死。這種解剖很少見，因?yàn)槭中g(shù)非常困難。大象的頭部——包括鼻子以及其他——大約有600公斤。解剖它需要專門的機(jī)器。研究人員想更近距離地觀察三叉神經(jīng)節(jié)，這是一束參與大象鼻子和臉感知的神經(jīng)元，每頭大象有兩個。我們發(fā)現(xiàn)它重約50克。人類的視網(wǎng)膜重約0.3克，所以它真的非常大。計(jì)算出三叉神經(jīng)節(jié)的主神經(jīng)中大約有40萬個神經(jīng)元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了他們的預(yù)期——只比他們在大象視神經(jīng)中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元數(shù)量略少。視覺神經(jīng)通常比觸覺神經(jīng)有更多的神經(jīng)元，因?yàn)橐曈X系統(tǒng)通常要復(fù)雜得多。研究發(fā)現(xiàn)，象鼻中與觸覺有關(guān)的神經(jīng)厚度是大象視神經(jīng)的3倍。Brecht表示，這種厚度表明了神經(jīng)元能夠攜帶多少信息，以及象鼻的觸摸系統(tǒng)可能有多精確?！按笙蠼?jīng)常用鼻子碰東西，用鼻子抓住東西。大象的鼻子就像一只手。這項(xiàng)研究表明，大象的鼻子可能是動物中最敏感的身體部位之一。我們不能僅僅基于一個實(shí)驗(yàn)就肯定這一點(diǎn)。與其他觸覺系統(tǒng)相比，比如靈長類動物的手指和嚙齒動物的胡須，象鼻的觸覺在很大程度上被忽視了。雖然我們經(jīng)常認(rèn)為象鼻是可以被操作和移動的，但所有的移動和操作都是由感覺引導(dǎo)的。新冠疫苗不影響生育能力可避免病毒導(dǎo)致的男性生育能力降低接種新冠疫苗不會影響生育能力。這項(xiàng)前瞻性研究對接種輝瑞、莫德納、強(qiáng)生新冠疫苗的女性或男性伴侶進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，接種新冠疫苗與生育能力（每個月經(jīng)周期受孕的概率）之間沒有關(guān)聯(lián)。而通過疫苗接種，可以避免新冠病毒導(dǎo)致的男性生育能力降低。分析感染新冠病毒、接種疫苗與生育能力方面的數(shù)據(jù)。參與該研究的2126名美國、加拿大女性都是正在嘗試懷孕的人，研究人員在其懷孕6個月內(nèi)進(jìn)行了隨訪。參與者提供了2020年12月至2021年9月的社會人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、生活方式、醫(yī)學(xué)相關(guān)因素和伴侶特征等信息。研究人員利用參與者報(bào)告的最后一次月經(jīng)日期、典型月經(jīng)周期長度和妊娠狀態(tài)，計(jì)算出參與者每個月經(jīng)周期的受孕概率。他們發(fā)現(xiàn)，至少接種了一劑新冠疫苗的女性參與者的受孕率與未接種新冠疫苗女性參與者的受孕率幾乎相同。此外，未接種新冠疫苗的男性伴侶的生殖能力與至少接種了一劑新冠疫苗的男性伴侶的生殖能力相似。在綜合考慮了疫苗劑量、品牌，參與者不孕史、職業(yè)和所在地理區(qū)域等其他因素后，研究結(jié)果也表明接種新冠疫苗對生育能力沒有影響。雖然感染新冠肺炎與生育能力間并非密切相關(guān)，但在這項(xiàng)研究中，60天內(nèi)新冠病毒檢測呈陽性的男性與未感染的男性相比，其生育能力有所降低。該研究結(jié)果支持了此前的發(fā)現(xiàn)，即男性精子質(zhì)量低下和其他生殖功能障礙與感染新冠病毒有關(guān)。這些數(shù)據(jù)給出了一個令人安心的證明，伴侶中的任何一方接種新冠疫苗都不會影響生育能力。新的數(shù)據(jù)還有助于平息人們對于新冠疫苗是否影響生育率的擔(dān)憂?？茖W(xué)家首次揭示氮營養(yǎng)與植物減數(shù)分裂起始的重要聯(lián)系減數(shù)分裂是有性生殖生物配子產(chǎn)生和世代交替的核心事件。減數(shù)分裂起始是細(xì)胞有絲分裂向減數(shù)分裂的轉(zhuǎn)變，標(biāo)志著生物體從營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)變。氮素是植物必需的大量元素，是植物生長發(fā)育和農(nóng)作物產(chǎn)量形成的重要限制因子。氮缺陷往往會導(dǎo)致植物育性降低，但對其分子機(jī)制卻知之甚少。研究組利用圖位克隆技術(shù)，在水稻中鑒定到一個新的減數(shù)分裂起始調(diào)控基因ETFβ。其編碼一個線粒體定位的電子轉(zhuǎn)運(yùn)黃素蛋白β亞基，參與支鏈氨基酸的代謝。ETFβ結(jié)合電子并將電子轉(zhuǎn)運(yùn)給下游的輔酶Q氧化還原酶ETFQO，推動氧化磷酸化，參與機(jī)體供能。etfβ突變體中，減數(shù)分裂表現(xiàn)出明顯的氮素依賴。在低氮脅迫下，etfβ無法起始減數(shù)分裂，導(dǎo)致雌配子和雄配子的不育。在氮素營養(yǎng)充足條件下，etfβ可以完成減數(shù)分裂，恢復(fù)其雌雄育性。通過穗部器官的代謝組和含氮總量的協(xié)同分析，發(fā)現(xiàn)低氮脅迫發(fā)生時，etfβ中支鏈氨基酸不能被正常代謝，并大量積累?；ㄆ鞴僦械貒?yán)重缺乏，而導(dǎo)致不育。在外源氮營養(yǎng)充足的環(huán)境下，突變體避免大幅度分解體內(nèi)蛋白質(zhì)，用于氮素再利用?；ㄆ鞴俚牡枨罂赏ㄟ^外源氮素補(bǔ)給得以滿足，從而維持突變體的正常育性。相關(guān)研究揭示ETFβ通過參與支鏈氨基酸的代謝，促進(jìn)體內(nèi)氮素再利用，為花器官的營養(yǎng)需求提供保障。研究結(jié)果為解析植物如何在貧瘠的土壤環(huán)境中，維持必要的育性提供了理論支撐。蝙蝠的回聲定位演化基于蝙蝠內(nèi)耳解剖結(jié)構(gòu)支持了一項(xiàng)有爭議的演化分類，這也為理解各種蝙蝠內(nèi)耳結(jié)構(gòu)變化為其多樣的回聲定位策略提供了新見解。蝙蝠的系統(tǒng)發(fā)生學(xué)(結(jié)合基因組數(shù)據(jù)分析演化分類的學(xué)科)特征表明，它們的回聲定位要么是在陰翼手亞目(包含大蝙蝠和小蝙蝠的一個亞目，主要通過視覺導(dǎo)航)和陽翼手亞目(回聲導(dǎo)航的小蝙蝠物種)中獨(dú)立演化出來，要么是在蝙蝠祖先中演化出來過一次，后來一些陰翼手亞目物種失去了這種特性。不過，這種分類方法是有爭議的，因?yàn)檫^去它只有分子水平的證據(jù)支持，缺乏解剖學(xué)支持。使用微解剖和CT掃描檢查了19個科39個蝙蝠物種的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)，觀察到高度衍生的陽翼手亞目螺旋神經(jīng)節(jié)結(jié)構(gòu)(一組聽覺系統(tǒng)的神經(jīng)細(xì)胞體)，這是現(xiàn)今和古代陽翼手亞目獨(dú)有的結(jié)構(gòu)。這一特定的解剖學(xué)布局容許產(chǎn)生更大的神經(jīng)節(jié)，其中可含有更多的神經(jīng)、更高的神經(jīng)支配密度和更密集的聽覺神經(jīng)纖維束聚集，這與陰翼手亞目和非蝙蝠哺乳動物的解剖學(xué)均不相同。這些特性可能是許多回聲定位策略的演化驅(qū)動因素，并與陽翼手亞目的多樣化相關(guān)，這個亞目包含了82%的回聲定位蝙蝠。一只蜂王背后有成千上萬“殉難者”一些蜜蜂似乎能夠選擇是成為工蜂還是蜂王，但每個蜂巢里都有成千上萬的王位競爭者最終被殺死。大約有1/5的無刺蜂幼蟲能夠發(fā)育成蜂王，但一個蜂群只接受其中的一只。其余的在幾秒鐘內(nèi)就會遭到下顎強(qiáng)壯的工蜂的襲擊。生物學(xué)家曾懷疑，蜂群過度繁殖蜂王的做法是一種聰明的進(jìn)化策略，以占領(lǐng)其他蜂巢。這僅僅是個體幼蟲“自私”的結(jié)果，其對整個蜂群造成了損害。這是一個非常不完美的世界。人們認(rèn)為進(jìn)化是一種設(shè)計(jì)，但在這種情況下，蜜蜂只是在糟糕的情況下盡力而為。蜂群花費(fèi)了大量資源來培育新的個體，而最后它們所能做的就是浪費(fèi)這些資源、殺死蜂王。在大多數(shù)蜂群中，工蜂會選擇其中一只幼蟲作為唯一的蜂王，并將其放在一個更大的蜂巢里，喂食特殊的食物。但無刺蜂幼蟲都生活在同樣大小的蜂巢中，吃同樣的食物。無刺蜂的工蜂會給未來的蜂王喂食一種名為香葉醇的化學(xué)物質(zhì)。它們產(chǎn)下這么多蜂王，是否為了通過寄生將蜂群的DNA傳播到其他蜂群中。為了調(diào)查，他們從墨西哥尤卡坦自治大學(xué)或附近的25個自由放養(yǎng)的無刺蜂蜂群中提取了蜂王和工蜂的基因樣本。在實(shí)驗(yàn)室里，他們給600多只幼蟲注射了更高劑量的香葉醇或生理鹽水。令他們驚訝的是，額外的香葉醇并沒有影響幼蟲的發(fā)育，這意味著工蜂根本沒有控制蜂王的生長?；驕y序顯示，每個蜂巢的DNA都保持100%的一致性，沒有顯示出寄生的證據(jù)——盡管已知另外兩種無刺蜂會入侵其他蜂巢。在無刺蜂蜂群中，準(zhǔn)蜂王會在蜂巢周圍拼命活動，但通常都無法逃脫工蜂的看守。幸存者可能會試圖進(jìn)入另一個蜂巢，最終卻被該蜂巢的守衛(wèi)殺死。這是一場悲劇。這項(xiàng)研究解決了一些關(guān)于無刺蜂的爭議。但這并不能為幼蟲如何成為蜂王提供新的解釋。這仍然是生物學(xué)中最大的謎題之一。這是一種基因還是一種特殊的基因組合？或是某些營養(yǎng)因子和遺傳因素之間的相互作用？我們?nèi)圆恢獣浴５厍虻乃畯哪睦飦?？我國最新科研成果為理解生命演化提供新思路地球上的水從哪里來？對于這個問題，眾說紛紜。而解開這個謎題，對于理解生命如何出現(xiàn)以及地球內(nèi)部動力學(xué)如何隨時間演化至關(guān)重要。發(fā)現(xiàn)兩種新的水合硅酸鎂結(jié)構(gòu)，可以作為地球早期水的儲存介質(zhì)存在。在核幔分離之后，其釋放出大量的水。這為早期地球上海洋的起源提供了新思路。通過第一性原理計(jì)算和結(jié)構(gòu)預(yù)測方法，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在數(shù)百萬大氣壓的條件下出現(xiàn)兩種未被發(fā)現(xiàn)的新的穩(wěn)定水合硅酸鎂結(jié)構(gòu)，并將它們命名為α相和β相。其中，α相穩(wěn)定的壓力區(qū)間為262—338吉帕，β相的穩(wěn)定區(qū)間在338吉帕以上。而如今核幔分界處的壓力為136吉帕，地球中心的壓力為364吉帕。α相和β相結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別為鎂離子周圍具有不同的氧原子數(shù)。第一性原理計(jì)算表明，在壓力為300吉帕?xí)r，水合硅酸鎂具有非常高的密度和極高的含水量。含有重量百分含量在11.4%的水，高于大多數(shù)其他報(bào)道的氫氧礦物的含水量。理論計(jì)算表明，這種水合硅酸鎂耐熱性遠(yuǎn)好于其他含水礦物，即使在8000開爾文高溫下，也沒有分解或融化的跡象。在早期地球內(nèi)部，因?yàn)楹酸Ｉ形捶蛛x，硅酸鹽和過量的氧化鎂可能深入地球內(nèi)部深處，從而承受遠(yuǎn)比現(xiàn)今高的壓力，比如在壓強(qiáng)高于262吉帕的情況下，其就可以以水合硅酸鎂的形式儲存水分。計(jì)算表明，理想狀態(tài)下早期地球內(nèi)部以水合硅酸鎂的形式最多可以儲存8倍于現(xiàn)今海洋質(zhì)量的水。隨著核幔分離的進(jìn)行，鐵質(zhì)核區(qū)逐漸長大，從而將硅酸鹽抬高并降低其所受壓力，迫使水合硅酸鎂分解釋放水分。而釋放出的水分通過復(fù)雜的地球物理和化學(xué)過程到達(dá)地表。此時，地表已經(jīng)足夠冷卻，能夠保證液態(tài)水的存在，形成原始海洋。而水合硅酸鎂的分解產(chǎn)物，硅酸鎂和氧化鎂被留在下地幔，至今仍發(fā)揮著重要作用。水合硅酸鎂的發(fā)現(xiàn)對于人類認(rèn)識其他類地行星，尤其是超級地球中的物質(zhì)循環(huán)也具有重要意義。這項(xiàng)研究填補(bǔ)了含水硅酸鹽體系在數(shù)百吉帕壓力下物質(zhì)存在形式的空白，開拓了早期地球水和輕元素循環(huán)的新視角，加深了人們對核幔分離過程中物質(zhì)存在和循環(huán)過程的理解。水的起源是關(guān)乎我們行星形成的重要開放性問題之一，我們至今仍并不確定現(xiàn)在地球深處到底有多少水；地球的核區(qū)在早期地球中能夠充當(dāng)水的載體，那么在其他類地行星中，也會有相似的水儲存過程，并影響他們的演化。維生素D降低患自身免疫性疾病風(fēng)險(xiǎn)維生素D可以防止人們患上自身免疫性疾病，至少對于50歲以上的人來說是這樣。此前關(guān)于維生素D對自身免疫性疾病影響的研究，關(guān)注的是自身免疫性疾病患者或發(fā)展中的患者的維生素D水平。其他相關(guān)研究也暗示維生素D補(bǔ)充劑對免疫系統(tǒng)有益。我們發(fā)現(xiàn)，維生素D對動物免疫系統(tǒng)有各種各樣的好處，但從未證明維生素D可預(yù)防自身免疫性疾病。證明維生素D與自身免疫性疾病之間存在因果關(guān)系。在新研究中，將美國近2.6萬名50歲及以上參與者隨機(jī)分為兩組，給他們補(bǔ)充維生素D或安慰劑，并對參與者進(jìn)行了大約5年的跟蹤，以觀察其患自身免疫性疾?。愶L(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、自身免疫性甲狀腺病和銀屑病）的情況。研究表明，與安慰劑相比，每天攝入2000國際單位（IU）維生素D，可將自身免疫性疾病發(fā)病率降低22%。但該劑量遠(yuǎn)高于英國衛(wèi)生與社會保健部等衛(wèi)生組織推薦的標(biāo)準(zhǔn)劑量——400IU。目前，尚不清楚維生素D是如何預(yù)防自身免疫性疾病的，但它在人體內(nèi)會產(chǎn)生一種活性分子，可以改變免疫細(xì)胞行為。維生素D發(fā)揮作用有很多潛在機(jī)制，比如，這種維生素有助于免疫系統(tǒng)區(qū)分自身（正常身體組織）和非自身（如致病微生物），或者有助于減少人體的炎癥反應(yīng)。在患者年齡及身體適宜，且安全的情況下，建議他們每天服用2000IU的維生素D。但并不建議每個人都這么做。如果要服用補(bǔ)充劑，應(yīng)該先與你的醫(yī)生溝通，因?yàn)槟阌锌赡懿贿m合服用該補(bǔ)充劑。目前，試圖延長試驗(yàn)時間，以觀察維生素D的益處能持續(xù)多久，并希望在年輕人中開展相關(guān)新試驗(yàn)。想延年益壽？這兩種血液蛋白很重要健康長壽是我們的永恒追求。發(fā)現(xiàn)兩種可以影響人們的壽命和健康的血液蛋白——載脂蛋白a（LPA）和血管細(xì)胞黏附分子1（VCAM1）。根據(jù)最大的衰老基因研究，開發(fā)針對這兩種蛋白質(zhì)的藥物可能是減緩衰老過程的一種新方式。許多復(fù)雜的因素決定了我們衰老和死亡的速度，這些因素包括遺傳、生活方式、環(huán)境等。這項(xiàng)研究揭示了蛋白質(zhì)在這一過程中扮演的角色。有些人的某些蛋白質(zhì)水平天生就較高或較低，這是因?yàn)檫z傳的緣故，而這些蛋白質(zhì)水平反過來會影響一個人的健康。此次，研究人員結(jié)合了6項(xiàng)關(guān)于人類衰老的大型基因研究的結(jié)果，其中每項(xiàng)研究都包含了數(shù)十萬人的遺傳信息。在被研究的857種蛋白質(zhì)中，研究人員確定了兩種對各種抗老化措施有顯著負(fù)面影響的蛋白質(zhì)。與那些沒有受遺傳影響的人相比，遺傳了導(dǎo)致這些蛋白質(zhì)水平升高的DNA的人更虛弱，自我評估的健康狀況更差，壽命可能相對較短。第一種蛋白質(zhì)LPA在肝臟中產(chǎn)生的，在凝血中發(fā)揮作用。高水平的LPA會增加動脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)，并可能引發(fā)心臟病和中風(fēng)；第二種蛋白質(zhì)VCAM1主要存在于內(nèi)皮細(xì)胞表面，控制血管的擴(kuò)張和收縮，并在凝血和免疫反應(yīng)中