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01体细胞逆转干细胞
科学进展:
具有自我复制能力的干细胞一直以来都是医学界的“宠儿”,它能帮助人们破解一道道医学难题,可要想把体内的体细胞变为干细胞,该如何变这个魔术呢?中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员裴端卿和他的研究团队揭示了体细胞逆转为多能干细胞的启动机制。这一研究成果发表在国际权威学术期刊《细胞·干细胞》上。
裴端卿认为,体细胞要想“变身”,重点就是要用特殊的基因去“点火”,把4个主宰干细胞命运的因子携带到体细胞内,从而启动这趟“变身”的列车。
人类的许多医学难题,比如癌症和先天缺陷等,就是因异常的细胞特化和细胞分化所导致。基于这项研究,科研人员就可以依据病人病情的需要“量身定做”合适的干细胞,给病人治病。此外,多能干细胞可提供一个平台,使人们更好地了解正常细胞与疾病细胞的分化发育过程,通过对比,去了解这些致死疾病的成因,从而攻破医学难题。
02发绿光的转基因猕猴
科学进展:
一只会发绿光的转基因猕猴究竟对人类的疾病会有多大帮助?这只小猕猴的缔造者就是中科院昆明动物研究所季维智研究员所领导的研究团队,历经3年的努力,成功培育出了我国第一只转基因猕猴。这一研究论文发表在《美国科学院院刊》上。
研究员们通过体外受精技术获得猕猴受精胚胎,然后运用显微注射技术将外源基因,即绿色荧光蛋白基因注射至胚胎内,确保胚胎可以继续正常发育,最后将转基因胚胎移植到代孕母体中,直至转基因小猴顺利诞生。
猕猴各方面与人类较为接近,因此适合用于人类疾病治疗和预防的研究。通过转基因技术,可以获得一些特异性疾病的动物模型,比如帕金森氏症,而合理利用这些动物模型将为人类重大疾病的研究和治疗提供很好的途径。
在季维智研究团队看来,转基因动物较传统的化学或药物诱导动物模型有一定的优越性,它可以代替传统的动物模型进行疾病机理研究和药物筛选,这使得药物筛选更为准确、经济,不仅试验次数少,同时也缩短了试验时间。
03大脑与机器对接
科学进展:
如果有一天你用意念就能打开电视机,这件事是不是非常酷?清华大学医学院生物医学工程系洪波副教授的研究团队,取得了利用听觉皮层的活动信号识别用户思维的技术突破,相关研究成果发表在美国《IEEE神经系统与康复工程汇刊》上。
大脑里约有1000亿个神经细胞。他们时刻都在接受着来自外界和自身的刺激,这些刺激使得大脑中一些区域的神经细胞活动增强,形成几十毫伏的放电脉冲。洪波的研究团队通过戴在头上的电极帽,使大脑与外部设备连接起来形成发送或接收的通路。利用微弱信号放大装置来探测神经细胞的活动,之后再通过复杂的统计、挖掘、分类算法,探索出脑电数据中承载的大脑思维。
04弱者更具合作性
科学进展:
当人们成为弱势群体时,会表现出怎样的行为?由中科院心理研究所研究员李纾领导的课题组经过一年多的追踪调查发现,人们在遭遇地震、洪水、野兽等自然灾害的威胁时,更愿意表现出互相帮助、合作的行为,这个结论已经发表在国际著名期刊《进化与人类行为》杂志上。
李纾领导的课题组运用了学术上经典的“独裁者游戏”,即假设给被试者100元,让他去分配,他会分给陌生人多少钱,以此来测试他是否具备帮助、分享、合作、安慰、互助等有益行为。
基于研究,李纾在汶川地震发生1个月、4个月和11个月后,亲自去灾区(四川、甘肃)和非灾区(河北、北京、福建)进行了调查,受试者近8500名居民。3次调查的结果显示,随着居住地灾情严重程度的增加,居民表现出的互助行为水平也随之增加。因为人们认为一个独立的个体是弱小和无助的,而个体间的互相帮助、合作则会大大增加个体生存的概率。
05发现纳米危害生殖
科学进展:
在日常生活中,纳米材料的影子无处不在,从电子产品、生活用品到医药用品,它几乎和所有人的生活紧密相连。然而,山东大学长江学者、化学与化工学院教授闫兵带领的课题组通过对小鼠的研究发现,如果长时间接触纳米材料,对人体的生殖系统可能会造成伤害。而他们的研究成果也发表在《自然·纳米技术》杂志上,这也是目前国际上首次揭示出纳米材料对生殖系统存在的潜在危害。
闫兵领导的课题组给小鼠静脉注射规格为5mg/kg、水溶性好的多壁碳纳米管,15天内注射了5次,小鼠的睾丸受到损坏,导致体内的活性氧含量增加。而过量的活性氧也会对人体的机体组织造成损伤。
闫兵认为,普通人在接触纳米材料时,要选择合格的纳米产品。对于与纳米材料保持亲密关系的生产与研究人员来说,可穿戴适当的防护设备,选择通风橱等工作环境。
06我们来自南方的证据
科学进展:
亚洲人究竟是从南边还是北边过来的?这一直是科学家想解开的难题。上海复旦大学副校长金力,以及中科院上海生命科学院计算生物学所副研究员徐书华的研究从全基因组水平揭示了亚洲人群遗传结构与地理分布的特点,研究成果发表在了国际权威学术期刊《科学》上。
人类只有一个基因组,大约有2.5万个基因,但是也存在细微的差别,这种基因的差异性会导致人与人之间体貌特征的不同,而利用基因的差异性就可以推断出人群之间的关联性。越是相关的人群,他们的基因差异就越小,基因组就越相似。
因此,金力和徐书华从遗传学上找到了证据。他们认为人群是不断迁移的,可每走到一个地方,都有可能留下来一拨人,其余的人再继续往前走。也就是说,随着人们的前行,人数的不断减少,人群多样性会逐渐递减。在研究中,他们发现南方人群基因的多样性要比北方人多很多,由南向北呈现一个梯度分布,所以,这可以说明亚洲人群是从南向北进行迁移的。
07现代猪老家在中国
科学进展:
在中国一直有句俗语:没吃过猪肉还没见过猪跑吗?就是这样一个最为常见的家畜却能证明中华民族的迁徙路线。中国农业大学农业生物技术国家重点实验室李宁教授领导的研究团队,发现中华民族驯化猪已有上万年的历史。同时,研究还发现早在上万年前中国就与印度、东南亚等地的居民有文化交流。相关研究成果发表在《美国科学院院刊》上。
研究团队通过对距今已有9000年历史的猪骨化石进行DNA检测研究发现,作为殉葬品的活猪,其实是经过人类驯化后的家猪。而通过对比各个国家猪的DNA样本,研究者还意外地发现,印度、东南亚等国的家猪模样与中国早些时候的家猪极为相似。这就表明,几千年前,中华民族对野猪的驯化已经影响到了他们,中国与这些国家很久以前就有了文化和技术上的交流。
08熊猫戒荤时间敲定
科学进展:
大熊猫并非一开始就是素食主义者,那么大熊猫从什 么时候由吃肉改吃素呢?美国密歇根大学的张建之教授、赵华斌博士后,中山大学生命科学院的博士生杨建荣和四川农业大学动物科技学院的徐怀亮博士等科研人员共同从基因学的角度揭开了大熊猫喜吃竹子的谜团。这一研究成果发表在国际著名学术刊物《分子生物学与进化》上。
一般来说,食肉动物都具备锋利的爪和牙齿、相对较短的消化道等特征。大熊猫就具有这些特征,也具有食肉动物消化系统的全部遗传成分。此外,大熊猫味蕾的形态、结构和分布都更像食肉动物而不像素食动物。同时,以上多项形态学和遗传学数据,以及化石记录都表明,大熊猫的祖先是食肉动物。
研究团队完成了大熊猫全基因组的测序工作,发现由于掌管大熊猫味觉的基因Tas1r1产生了突变,致使它失去了原有的味觉功能,因此Tas1r1基因也被称为假基因。于是人们首次提出大熊猫的素食性可能和Tas1r1基因丢失功能有关,并估算出大熊猫的Tasl1r1基因成为假基因的时间大约在420万年前,这与从化石证据推测的大熊猫从食肉动物演化成素食动物的过渡时间基本一致。
09自然的惊人创造力
科学进展:
一个是天上的蝙蝠,一个是水里的海豚,两者之间会有怎样的联系呢?那就是它们都拥有导航系统。大部分蝙蝠在空中利用超声波可以“导航”,也可以迅速准确地捕捉到猎物。另外,生活在海洋中的海豚也能通过发射超声波进行回声定位。这两种动物的“导航”系统相似得如同双胞胎。华东师范大学张树义教授领衔、中英研究人员共同参与研究的相关论文揭示了这一现象,并发表在了美国《当代生物学》杂志上,并且美国《科学》杂志发表评述称,此次新发现是一项重要的科研成果。
在所有哺乳动物的内耳毛细胞上,有一个被命名为prestin的神奇基因,该基因对哺乳动物的听觉敏感性和频率选择都具有重要作用。蝙蝠和海豚虽然亲缘关系很远,但是在漫长的进化过程中,研究者发现,两种生物受prestin基因的影响,出现了趋同进化现象,也就是说,不同生物类群独立进化时出现了相似性状的现象。这让它们能够发出高于20千赫兹的超声波,因此就出现了比较相同的“导航”能力。
10比始祖鸟更老的鸟
科学进展:
古生物学家认为,鸟类起源与恐龙相近,都是生物演化中出现较早的动物。但在鸟类可动性头骨的早期演化和树栖能力的早期演化方面一直都缺少化石证据。而沈阳师范大学古生物研究所古鸟类专家胡东宇教授领导的课题组首次发现的原始鸟类化石的新属种——“原始沈师鸟”为以上两方面研究作出了贡献。这一研究成果发表在国际SCl检索重要学术刊物英文版《地质学报》上。
“原始沈师乌”的化石距今约1.2亿年,属于鸟类早期演化中的一个特殊类群——会鸟类。与以往发现的会鸟类化石不同,“原始沈师鸟”化石的头部保存得非常好,可清楚地看到其头部还保存着恐龙等爬行类动物祖先的头骨特点:头部前部很高,很粗壮,并表现出比迄今世界最原始鸟类“始祖鸟”更原始的非流线型双颞窝型头骨,证明了在鸟类进化过程中鸟类可动性头骨的出现较为滞后。而“原始沈师乌”后肢的胫跗骨相对短一些,拇指向后翻转与其他三趾呈对握式,是适应树栖生活的特征。