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生物技术
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发表于2018年04月09日 11时23分 星期一
来自生存和死亡
亚利桑那州立大学演化生物学家 Athena Aktipis 上周在哈佛自然历史博物馆做了“为什么癌症无处不在”的演讲,演讲重点是癌细胞和健康细胞的关系,她认为癌细胞实际上是系统中的一种“作弊者”。癌症是细胞合作不可避免的副产品,人体内有 30 万亿个细胞互相合作并协调各自的基因表达,这远比人类社会中的合作要复杂得多。随着多细胞生物的演化和系统日益壮大,利用系统弱点的作弊细胞的出现是完全可能的。癌细胞能无限制的增殖,避免细胞死亡,垄断资源,将其它细胞的劳动占为己有,摧毁周围的环境。当癌细胞出现之后,细胞之间合作的规则就瓦解了。根据这个模型,你可能以为体型更大的生物会有更多的基因突变。但情况并非如此,因为当癌细胞演化去利用生物体的生态学,生物体本身也演化出抑制入侵的机制。以抑制肿瘤的基因 TP53 为例,大象就有 TP53 基因的多个拷贝去应付巨大体型。我们也具有多层检测细胞作弊者的防御系统。
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发表于2018年03月30日 19时56分 星期五
来自设计生命
所有生命可能有着相同的设计原则。MIT 研究人员通过对细菌和酵母的研究,发现不同物种不同类型差异巨大的细胞有着基础上的相似性:它们都包含相同比例的酶是一种分子生物催化剂,协调细胞内的化学反应。数十年来,科学家一直想知道为了更好的协调化学反应,酶的相对量是否受控的。现在研究人员证明,细胞不仅仅产生精确量的酶,而且演化压力还选择了一个优先比的酶。论文主要作者、MIT 生物学助理教授 Gene-Wei Li 表示,他们不清楚为什么这种比例的组合是理想的。论文发表在《细胞》期刊上。
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发表于2018年03月28日 10时23分 星期三
来自都是基因的错
wmr 写道 " 英国教育部统计显示,99%的文法学校学生都能在GCSE(类似于“会考”)的英语、数学科目中拿A*–C的优秀成绩,而普通学校里只有64%的学生能取得此成绩。为什么好学校的学生成绩好?人们往往认为,这是环境决定的:有钱人可以给孩子投资更多,提升孩子成绩。然而,遗传学研究却否定了这种观点。先前的研究使用GWAS研究分析全基因组上的单核苷酸多态性(SNP)与个体教育年限的关系,发现了一些相关的SNP,可做研究标志。一项研究中,Smith–Woolley等人对英国三类学校(普通学校、文法学校、私立学校)学生的成绩进行了分析。发现:文法学校、私立学校学生的教育程度遗传分数大于普通学校;将学校选择学生的因素、遗传分数控制后,GCSE分数与学校类型没有关系,也就是说上好学校本身没有提升成绩的作用。 查看全文
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发表于2018年03月26日 17时17分 星期一
来自饿死了还管痛不痛
根据发表在《Cell》期刊上的一篇论文,动物因为饥饿寻找食物时,慢性疼痛就会受到抑制。研究人员确定了负责将饥饿感优先于慢性痛感的 300 个脑细胞,这组神经元很可能将成为治疗疼痛的新靶点。研究人员发现,24 小时没进食的小鼠虽然仍会对突如其来的痛刺激做出反应,但它们对炎症引起的慢性疼痛的反应弱于喂饱了的小鼠,慢性疼痛通常涉及大脑神经回路的敏化作用。饥饿对小鼠行为的影响,类似消炎止痛药对小鼠的作用。哪部分大脑负责处理饥饿和疼痛之间的交集?为了找到这部分脑区,研究人员通过实验手段打开了一组受饥饿激活的神经元,Agouti 相关蛋白神经元。随后发现,这组神经元开启后慢性疼痛反应消失,急性疼痛反应保持完整。
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发表于2018年03月25日 22时35分 星期日
来自外来人口
生活在高原之上需要面临的最大难题是空气稀薄。在海拔超过 4000 米的高度,人们每吸进肺里的一口气,其含氧量比低处减少了大约三分之一。当空气变得稀薄,人的血液就会变得更粘厚,增加其能够向身体各处细胞运送的含氧量。所有登山者的身体当中都会产生这种造血反应。然而生活在西藏高原的人们并不符合这一结论。研究发现,在高海拔和低氧环境下,西藏高原人的体内减少了血液输送的氧气含量。稀薄的血液帮助西藏的高原人减少患慢性高山病的风险,不过这绝非西藏高原人能在极端环境下生活的唯一原因。西藏人还被发现会呼出更多一氧化氮。一氧化氮被称为舒张因子,会引起肺部及全身血管的扩张,即血管舒张。血管舒张后,血液流动量和氧气传输量都会增加。 2010 年,三个研究小组发布了研究报告,证明西藏人和汉族人的基因组中有少数基因具有显著区别。最引起研究人员注意的是叫作 EPAS1 和 EGLN1 的这两个基因,而这两个基因已经因其调节血液中血红蛋白的能力为研究人员所熟悉。
NASA
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发表于2018年03月15日 13时28分 星期四
来自千钧一发
在太空停留一年不仅会改变你的眼界,也会改变你的基因。NASA 在 2015 年开展了同卵双胞胎太空实验,宇航员 Scott Kelly 在空间站驻扎一年,他的兄弟 Mark 也是宇航员,但已经退休,因此一直留在地面。Scott 在两年前返回地面,通过对比两人的 DNA ,NASA 想了解长期太空飞行对人体的影响。现在,NASA 公布了同卵双胞胎太空实验的初步结果。结果显示,7% 的 Kelly 的 DNA 没有恢复正常。Scott 开玩笑的说,他不再需要称自己的兄弟为同卵双胞胎了。在太空实验前后和期间,科学家测量了 Scott 的代谢分子、细胞因子和蛋白质,发现与太空飞行相关的缺氧压力增加了炎症和营养素的显著变化,影响了基因表达。在返回地面后,93% 的 Scott 的基因表达恢复了正常,但剩余 7% 仍然停留在混乱状态。这些突变被认为是太空飞行压力导致的。
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发表于2018年03月12日 21时03分 星期一
来自混元体
人类与其近亲黑猩猩共享了约 99% 的 DNA,其余 1% 的差异可能涉及到关键的等位基因,利用新的基因编辑工具CRISPR 根据需要剔除或增加靶基因是可能的,基因编辑的结果可能就是一种人类与黑猩猩的混合体。但这是个好主意吗?这不是现代版的弗兰肯斯坦或普罗米修斯吗?华盛顿大学心理学荣誉教授 David P. Barash 在其即将出版的著作《Through a Glass Brightly: Using Science to See Our Species as It Really Is》认为这是一个好主意,他认为现在是时候创造出人类与黑猩猩的混合体了。教授谈论了人猿杂交的历史,以及创造出混合体的伦理和宗教背景,认为这么做是道德的,将对人类具有深远影响。
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发表于2018年03月07日 17时58分 星期三
来自黑人是时尚
一些人比其他人能更好的抵抗 HIV 病毒,目前发现了两种清晰的基因解释。现在,科学家在逆转录病毒和机会感染大会上报告了第三种基因解释:非洲人种 1 号染色体中某一区域可以使感染者体内的艾滋病病毒定值更低,这为艾滋病新疗法的研究指明了方向。当患者感染 HIV 病毒几周后,其血液内的病毒数量先是激增,而后下降到一个定值,此后病毒数量保持稳定。但这个定值因人而因,对患者来说,定值低无疑是有好处的,即便不适用治疗 HIV 的药物,患者的病程发展也会更缓慢,病毒的传染性也更低。早先的研究表明,有 25% 的定值差异是由基因造成的。
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发表于2018年03月01日 20时42分 星期四
来自男性也需要冷冻精子
根据发表在 PNAS 上的一项小鼠研究,科学家发现父亲的年龄能影响后代的寿命。实验显示老年鼠生育的后代寿命较短,并且衰老迹象更明显,这主要是与寿命控制相关的分子信号传导途径发生了变化。该结论也可能适用于人类,年长男人的精子及其生育的后代都有所谓的表观遗传变化。长期以来,大龄母亲生育一直被认为是影响儿童健康的一个因素。然而新的研究证明,大龄父亲生育也会对下一代产生不利影响。研究人员分别观察了两组不同年龄的老鼠及其后代的状况。其中一组雄性老鼠约 4 个月大,属于年轻老鼠;另一组雄性老鼠为 21 个月,属于高龄老鼠。交配的雌性老鼠都为 4 个月大。所有实验鼠属于具有相同遗传特性的老鼠品系,其后代也在相同条件下长大,并且与父亲没有直接接触。在 6 个月和 19 个月大时,研究人员分别对两组老鼠的后代进行了检查。分析显示,长到 19 个月后,高龄老鼠后代的年龄相关性状比年轻老鼠的同龄后代更为明显,即高龄老鼠的后代老化得更快。
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发表于2018年01月18日 17时20分 星期四
来自其中一位的父亲不是总督
DNA 测序解开了被称为“两兄弟”的两具木乃伊亲缘关系之谜。根据发表在《Journal of Archaeological Science: Reports》期刊上的一项研究,陈列在曼彻斯特博物馆的两具 4000 年前埃及木乃伊是“同母异父的兄弟”。他们在 1907 年被埃及学者发现,根据棺木上的象形文字分析,二人生活在埃及第十二王朝,大约在公元前 1800年左右,是一位地方总督的儿子,他们有着同名母亲叫 Khnum-aa,应该是兄弟。科学家从木乃伊保留的牙齿中提取 DNA,通过新一代方法进行测序后发现,二人 DNA 都含有线粒体单体型 M1a1,表明了二人的同母关系;而 Y 染色体序列显示的差异证明二人拥有不同的父亲。
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发表于2017年12月05日 18时00分 星期二
来自在黑暗里生活
中国科学家解开了致命 SARS 病毒的起源之谜。这种病毒在 2002 年和 2013 年间感染了数千人,杀死了大约 800 人。病毒学家从生活在云南一洞穴内的菊头蝠单一种群身上发现了包含所有 SARS 病毒遗传片段的病毒株。研究报告发表在《PLoS Pathogens》上。SARS 在 2002 年爆发之后,科学家首先是从广东动物市场上销售的果子狸身上发现遗传学上相似的病毒,随后的调查发现与 SARS 相关的冠状病毒在菊头蝠中传播,暗示病毒可能起源于蝙蝠,然后传播到果子狸,最后抵达人类。研究人员测序了来自蝙蝠的 15 个病毒株,发现组合在一起它们包含了所有人类身上传播的病毒遗传片段。
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发表于2017年11月17日 15时12分 星期五
来自蚊子的进化
根据发表在 PNAS 期刊上的一项研究, 加州大学河滨分校的研究人员利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术培育出多个特征发生改变的埃及伊蚊,这些黄色蚊子拥有三只眼睛、翅膀发育畸形。他们希望这些由基因编辑工具改造出的蚊子,能帮助预防和控制蚊媒传播疾病。埃及伊蚊是登革热病毒、黄热病病毒和寨卡病毒等的主要传播媒介,对常用杀虫剂有不同程度的抗药性。研究人员对蚊子体内与表皮、翅膀和眼睛发育有关的基因进行干预或破坏,最终培育出了黄色的、拥有三只眼睛、翅膀畸形的蚊子。研究人员表示,这是通过基因编辑改变蚊子特征的第一步,他们的长期目标是以体内稳定表达 Cas9 酶的蚊子为载体,插入和扩散目标基因——比如会破坏繁殖能力的基因等,从而控制蚊虫数量,减少疾病传播。
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发表于2017年11月16日 20时42分 星期四
来自还有不死的运气
长寿的秘密是什么?是生活方式还是他们的 DNA。每一位百岁老人可能都有不同的生活方式,科学家没有从中找到长寿的线索,现在他们开始转向研究他们的 DNA。自称公民科学家的 James Clement 从美国 14 个州和 7 个国家的 110+ 岁老人身上收集血液、皮肤和唾液样本,测序这些超级人瑞的 DNA,与普通人群进行比较。Clement 已经在他们中间发现了 2500 多处差异,他的团队仍然在努力确定哪些基因更重要。一个分析认为超级人瑞继承了更少的与心脏病和阿尔茨海默病等相关的遗传变异,但由于超级人瑞比普通人群更健康,研究人员假设还存在其它方面的遗传好处。Clement 的团队计划在本月发布被称为 New England Centenarian Study 的项目 DNA 序列。
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发表于2017年11月07日 20时22分 星期二
来自等会看看男性
根据发表《科学》期刊上的一篇论文,宾夕法尼亚大学的研究小组通过小鼠卵母细胞实验,发现了一个驱动减数不对称分裂的分子信号。证明女性卵细胞存在 “右倾” 偏见。过去几十年,科学家注意到有些基因传递的几率高于 “偶然概率”,这一现象被称为 “减数分裂驱动(meiotic drive)”。对雌性来说,减数分裂的最后阶段一个细胞会变成活卵子,另一个细胞(通常被称作极体)则会退化。往前溯源,两种细胞形成前,细胞内的纺锤体结构附着在不同染色体上,将最终分属于两个细胞的染色体拉至细胞对侧。研究人员观察小鼠卵母细胞组成纺锤体的微管,发现了微管 “tyrosination( 酪氨酸化)” 控制的不平衡分布:与靠近皮质部的相比,靠近卵子一边的酪氨酸修饰比较少。这种不对称现象仅在减数分裂期纺锤体从细胞中部向皮质部方向移动时出现。
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发表于2017年11月01日 20时20分 星期三
来自消灭垃圾
基因是携带遗传信息的 DNA 序列,但基因组中的大多数 DNA 并不构成基因,它们被称为垃圾 DNA。但近期的研究认为,这些所谓的垃圾 DNA是具有某种用途的。ENCyclopedia Of DNA Elements 认为,很多非编码 DNA 会转录到 RNA,它们可能是有功能的。病毒就被发现能利用那些长链 RNA。根据发表在《科学》期刊上的一篇论文,上海第二军医大学、浙江大学和北京大学的研究人员发现很多病毒利用了一种长链非编码 RNA 分子,如果消除这种分子,病毒就无法复制了。目前还不清楚这些不同的病毒是如何激活同一种 RNA 的。
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发表于2017年10月30日 19时26分 星期一
来自今晚不吃主食就吃零食
发表在《Cell Metabolism》期刊的论文再次证明,诸如阶段性禁食等干预措施可能会有助于延缓衰老。线粒体是细胞的产能结构,可根据工作网的能量需求做动态调整。尽管人们已经知道年龄增长线粒体产能下降,但是这对新陈代谢和细胞功能有什么影响,并不十分清楚。研究者在论文中展示了线粒体工作网络的动态变化与长寿之间的因果联系。研究人员发现,限制线虫饮食,或通过遗传操纵能量感应蛋白 AMP 激活蛋白激酶模仿饮食限制,可以维持线粒体网络处于融合状态或年轻状态。此外,这些年轻状态的线粒体网络通过与过氧化物酶体沟通调整脂质代谢,从而延长寿命。
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发表于2017年10月26日 12时50分 星期四
来自 AGU
基因编辑工具 CRISPR 在治疗遗传性疾病方面展示出了更大的潜力。MIT 和哈佛大学的两个科学家团队发表了两项基因编辑新方法,其中一个小组改良了 CRISPR,以便更容易改变遗传代码中 DNA 的个别 “字母”,而不是插入或删除整个基因。根据《自然》期刊上所载论文,他们的工具被称为“碱基编辑”(base editing)。在《科学》期刊上发表论文的另一个团队取得的进展是,不仅可以编辑 DNA,而且可以编辑 RNA。上月,一个中国团队利用碱基编辑纠正人胚胎中的地中海贫血。现在科学家们发现了如何将 A 改为 G,这将大大延伸有望通过碱基编辑治疗的遗传疾病的范围。这类单字母(点)突变导致数千种疾病。RNA 编辑的进展来自张锋 带领的团队;他曾在 CRISPR 技术的发展中扮演关键角色。新的方法能够将 RNA 中的字母 A 转换为 G。
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发表于2017年10月23日 18时45分 星期一
来自灭绝人类计划
研究人员发现了一种特定 RNA 分子能诱发一个隐藏在每一个细胞中的机制强迫细胞自杀。研究报告发表在《eLife》期刊上。论文作者认为,这一发现潜在可用于研发新的癌症治疗方法。研究人员测试的是被称为小干扰 RNA 的分子,科学家用它抑制基因活性。他们发现源自特定基因的小干扰 RNA 不仅仅是抑制了特定基因,而且还杀死了所有癌细胞。研究团队发现,这些特定序列分布在人类基因组中。
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发表于2017年10月13日 16时22分 星期五
来自山顶洞人不在了
中国和德国科学家在《Current Biology》杂志发表论文报告了对北京房山田园洞出土的一具男性个体基因组的分析结果,发现东亚早期人群组成十分复杂。通过比较田园洞人和未混入古老遗传成分的欧洲人的基因组数据,确定了 4 万年前的田园洞人确已呈现亚洲人遗传特征。虽然田园洞人是古东亚人,但他并不是现代东亚人的直接祖先,暗示了四万年前亚洲人群的多样性。研究还发现,4 万年前的田园洞人和一个来自比利时 3.5 万年前的古欧洲人有着遗传上的联系。这种联系在同时期的其他古欧洲人中并没有被发现。因此,很有可能当时的东亚人并非和欧洲人发生基因交流,而是与同田园洞人和比利时古人相关的一个未知人群发生过基因交流;这个未知人群从尚未分化的古欧亚人群中的某一亚群演化而来。这两个古人个体之间的遗传联系,为欧洲人和亚洲人具有复杂的遗传历史提供了有力的直接证据。
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发表于2017年10月02日 20时56分 星期一
来自邵楼主抢先
诺贝尔奖评选委员会宣布,“发现控制昼夜节律分子机制”的三名美国科学家获得 2017 年诺贝尔生理学或医学奖。在这之前,三人于 2013 年分享了邵逸夫生命科学及医学奖。 地球上的生命适应了星球的旋转,包括人类在内的生物体都有一个内部生物时钟帮助他们预测和适应昼夜节律。但生物钟是如何工作的?Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash 和 Michael W. Young 深入揭示我们的生物钟,阐明了其内部工作。他们的发现解释了植物、动物和人类如何调整生物节律使其与地球旋转同步。