生物学科技信息-突触老化·猪心移植·细菌生物膜·生物大灭绝·新冠疫苗与生育能力·氮与减数分裂·蝙蝠回声演化·最古老完整花朵.docx
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1、生物学科技信息|突触老化猪心移植细菌生物膜生物大灭绝新冠疫苗与生育能力氮与减数分裂蝙蝠回声演化最古老完整花朵运动可防止神经突触老化 研究发现,当老年人保持活跃时,他们的大脑中会更多含有一类蛋白质,这些蛋白质可以增强神经元之间的联系,从而保持健康的认知。该工作是第一次使用人类数据证明突触蛋白调节与身体活动有关,并可能驱动有益的认知结果。体育活动对认知能力的有益影响已经在小鼠身上得到了证实,但在人类身上却很难证明。保持神经元之间连接的完整性可能对预防痴呆至关重要,因为突触是认知发生的地方,体育活动可能有助于促进这种突触功能。保持活动的老年人体内蛋白质水平较高,这些蛋白质有助于神经元之间的信息交换。
2、这一结果与Honer的早期发现相吻合那些在死亡时大脑中含有更多这种蛋白质的人,在晚年能够更好地保持他们的认知能力。令人惊讶的是,研究人员发现,其影响范围超出了海马状突起(大脑的记忆中心),还包括与认知功能相关的其他大脑区域。可能是身体活动产生了一种全面的持续效应,支持和刺激蛋白质的健康功能,促进大脑中的突触传递。大多数老年人的大脑会积聚淀粉样蛋白和tau蛋白,这些有毒的蛋白质是阿尔茨海默氏症的病理特征。许多科学家认为,淀粉样蛋白和tau蛋白的积累,最终导致突触和神经元解体。无论是在成年人的脊髓液中还是在尸检的成年人脑组织中,突触完整性似乎都减弱了淀粉样蛋白和tau蛋白,以及tau蛋白和神经退行
3、性病变之间的关系。她表示,在与突触完整性相关的蛋白质水平较高的老年人中,这种导致阿尔茨海默氏症的级联神经毒性似乎减弱了,这表明了保持突触健康对支持大脑抵御阿尔茨海默氏症的潜在重要性。全球首例!基因编辑猪心移植到人体医学专家将经基因改造的猪的心脏移植入一名美国心脏病人体内,属全球首例。这是世界首例转基因异种心脏移植手术。目前患者状况良好,但仍处于观察期。医生将在数周后评估这次移植是否成功。人体排异反应通常是异种器官移植中的难题,为何本次猪心脏移植手术能取得较大进展?背后又经历了哪些科技突破?男子名叫大卫本内特,患有心力衰竭,病情已进入终末期,不靠机器就无法维持正常的心肺功能。手术前一天,医生说:
4、“要么死去,要么接受猪心脏移植手术。我想活下去,我知道这是死马当活马医,但这是我最后的选择。”从术后情况看,基因编辑猪心脏移植没有让人体立即产生排斥反应。而接下来的几周依然十分关键,医生会严密监测这颗移植心脏的活动。假如基因编辑猪心脏能在人体内正常工作,这台手术可能会成为一座里程碑。猪的许多器官与人类器官高度相似,但异种移植存在一个巨大的障碍:人体免疫系统可能对外来的组织或者器官产生排斥反应,甚至带来致命的后果。科学家之所以要对猪进行基因改造,主要就是为了抑制这些排斥反应,避免患者的免疫系统去攻击来自猪的心脏。据马里兰大学医学中心介绍,移植手术中使用的猪已经过基因改造其中研究人员将猪体内3个会
5、引起人类对猪器官产生排异反应的基因“敲除”;另有1个特定的基因被“敲除”,以预防移植入人体的猪心脏组织过度成长。此外,研究人员将6个相关的人类基因嵌入猪的基因组,以使其器官更易被人体免疫系统接受。同时,手术团队还使用了抗排异药物,旨在抑制人体免疫系统,防止器官排异反应。该中心表示,这项移植手术首次展示了一个经过基因改造的动物心脏移植入人体后,能像人的心脏一样发挥作用,并且身体不会马上对这个动物心脏产生排异反应。在接下来的一段时间里,团队还将继续观察患者,以确定异种器官移植技术是否能持续发挥作用,挽救生命。研究人员称,虽然目前还不知道这项手术是否真的有效,但它标志着科学家们朝利用动物器官拯救人的
6、生命迈出了重要一步,数十年来科学家一直在朝这方面努力。异种动物器官替代人体器官的全新器官移植时代真的要到来了吗?这仍然需要科学家们不断地探索。“简单”细菌生物膜“画”出复杂同心圆细菌生物膜包含了被人们认为是植物和动物所独有的结构组织。长期以来,人们认为生物膜像细菌和真菌等微生物形成的黏糊块状物在生物学上很简单,只有一种原始的结构组织。这与包括动物在内的许多多细胞生物形成了鲜明的对比在这些生物中,细胞可以在发育的不同时间和地点以不同的形式生长,从而产生复杂多样的生物结构。细菌生物膜并不像人们想象的那么简单。生物膜在生长和消耗环境中的营养物质时形成环状结构。随着营养供应的减少,就功能而言,某些细胞
7、基本上“冻结”了。这被称为“时钟波峰模型”,以前只在动物和植物中看到过。该实验旨在探索枯草杆菌生物膜在缺乏重要的氮元素时的反应这通常会导致细菌细胞发生变化,使其在孢子形成的适应过程中变得更有弹性。但并非生物膜中的所有细胞都以同样的方式适应环境。研究证明,生物膜产生的减压基因只能使部分细胞适应环境,在大致呈圆形的生物被膜中形成同心圆环。这种类似树木年轮的结构符合“时钟波峰模型”。“如果仅认为生物膜是一团细菌细胞那就错了。”“它们的组织性很强,组织方式也非常有意义。这种组织结构让人联想到脊椎动物和植物在发展过程中的一些变化,所以它们之间一定有某种联系。”这种方式可能是细菌使生物膜弹性细胞多样化以增
8、加存活机会的结果。近年来,生物膜已被证明比人们想象的更加复杂,能够进行远距离通信等,但复杂结构的发现可能对简单的单细胞生物和复杂的多细胞生物的划分提出挑战。了解这些细菌的生物膜真正的底层结构,可能会改变对它们的利用方式。顶端弯钩乃植物破土而出关键科学家破解其形成机制春天,种子发出的嫩芽能够以柔克刚破土而出,让不少人惊叹生命的力量。研究发现,嫩芽顶端的弯钩是其成功出土的关键所在。然而,顶端弯钩的形成机制却困扰了科学家100多年。我们成功揭示了植物嫩芽顶端弯钩的发育形成机制,系统解答了这一悬而未决的问题。在土里的种子发芽后,要想成功破土而出。一方面,需要幼苗的下胚轴通过快速向上生长,获得破土而出的
9、动力;另一方面,需要下胚轴的顶端形成一个称为“顶端弯钩”的结构,将脆弱的子叶和顶端分生组织弯向下生长。“这种弯曲的结构,既能保证幼苗拥有一个相对坚硬的钻头冲破土壤,又能避免子叶和顶端分生组织在出土过程中与土壤直接冲撞而造成机械损伤。”李传友说,对于绝大多数双子叶植物而言,顶端弯钩的形成是成功出土的关键所在。早在1881年,达尔文父子就曾对顶端弯钩的形成进行了初步探讨。“之后的140年里,尽管顶端弯钩吸引了无数植物生物学家的研究兴趣,但其具体的发育形成机制一直是植物生物学领域的未解之谜。”李传友强调。事实上,顶端弯钩是由于下胚轴顶端两侧的细胞差异性生长导致的。生长素的不对称分布是导致这种差异性细
10、胞生长的原因:弯钩内侧高浓度的生长素抑制细胞生长,从而导致内侧细胞生长慢而外侧细胞生长快,使得下胚轴向内弯曲。有趣的是,生长素在下胚轴中促进细胞生长的同时,在顶端弯钩内侧却抑制了细胞生长。它是怎样做到在如此近的部位发挥完全相反的作用呢?研究人员发现,在幼苗发育的早期,下胚轴中高浓度的生长素抑制细胞生长;之后,随着下胚轴细胞的快速生长和体积变大,高浓度的生长素逐渐被稀释到一个相对较低的浓度,转而促进细胞生长。“这种生长素导致的由抑制转为促进的生长调控使得下胚轴经历了两个不同的生长阶段,即早期速度慢而晚期速度快。早期的慢速生长恰好为顶端弯钩的形成提供了一个发育窗口。”李传友说,后续研究表明,重力是
11、触发幼苗顶端弯钩形成的起始信号。李传友进一步解释道,在生长素抑制细胞生长的早期慢速生长阶段,重力诱导高浓度生长素在下胚轴的下侧积累,导致该侧细胞的生长抑制得以加强,而另一侧的生长抑制得以缓解。因此,此时的下胚轴像根一样具有正重力反应而向下弯曲生长,进而启动弯钩的形成。同时,随着下胚轴细胞由基向顶的快速生长,底部细胞先于顶端细胞生长变大,使得这些细胞内的生长素浓度也先于顶端细胞被稀释到一个相对较低的浓度。这种生长素浓度的降低导致其对细胞生长的调控作用由抑制转变为促进。相应地,下胚轴底部的重力反应也由正变负转而向上直立生长。而顶端细胞因仍具有较高的生长素浓度而保持正重力反应向下弯曲。随着越来越多的
12、下胚轴细胞由基向顶地转入直立向上的生长阶段,顶端弯钩获得快速向上的动力,最终帮助幼苗破土而出。全球生物多样性第六次“大灭绝”正在进行地球生命已历经五次由极端自然现象引起的生物多样性大规模“灭绝”事件。现今,许多专家警告说,第六次大灭绝危机正在发生,而这一次完全是由人类活动造成的。物种灭绝率的急剧增加和许多动植物种群数量的下降是有据可查的,但有人否认这些现象是大规模灭绝。这种否认是基于对危机的偏见观点,该观点侧重于哺乳动物和鸟类,而忽视了构成生物多样性的绝大部分无脊椎动物。通过对陆地蜗牛和蛞蝓的估测值推断,研究人员估计,自1500年以来,地球可能已经失去了200万种已知物种的7.5%至13%,亦
13、即惊人的15万至26万种物种。将无脊椎动物包括在内,是确认我们见证地球历史上第六次大规模灭绝开始的关键。然而,全球各地的情况也不尽相同。尽管海洋物种面临重大威胁,但没有证据表明危机对海洋的影响程度与陆地相同。在陆地上,岛屿物种,例如夏威夷群岛的物种,比大陆物种受到的影响要大得多。而且,植物的灭绝速度似乎低于陆生动物。不幸的是,随着“科学否认”在现代社会的一系列问题上站稳脚跟,新研究指出,一些人否认第六次灭绝已经开始。此外,还有人将其视为一种新的自然进化轨迹,因为人类只是另一个在地球历史中发挥自然作用的物种。一些人甚至认为生物多样性应该完全为了人类的利益而被操纵。但利益由谁来定义?考伊强调说:“
14、人类是唯一能够大规模操纵生物圈的物种。我们不仅仅是另一个面对外部影响而进化的物种。相比之下,我们是唯一对我们的未来和地球生物多样性有意识选择的物种。”为了应对危机,针对某些具有超凡魅力的动物,各种保护举措已取得了成功。但这些举措并不能针对所有物种,也无法扭转物种灭绝的总体趋势。尽管如此,人类必须继续努力,继续为自然创造奇迹,并在生物多样性消失之前记录下来。尽管有关于危机严重性的言论,也存在补救解决方案并提请决策者注意,但显然还缺乏政治意愿。否认这场危机,接受它而不作出反应,甚至鼓励它并废除人类共同责任,将为地球继续朝着第六次大规模灭绝的悲惨轨迹铺平道路。象鼻可能是动物最敏感部位大象的鼻子可能是
15、动物王国中最敏感的身体部位之一 ,在解剖3头亚洲象和5头非洲丛林象的头部后得出的发现。这些大象都生活在动物园里,死于自然原因或因严重的健康问题而被实施安乐死。这种解剖很少见,因为手术非常困难。大象的头部包括鼻子以及其他大约有600公斤。解剖它需要专门的机器。研究人员想更近距离地观察三叉神经节,这是一束参与大象鼻子和脸感知的神经元,每头大象有两个。我们发现它重约50克。人类的视网膜重约0.3克,所以它真的非常大。计算出三叉神经节的主神经中大约有40万个神经元,远远超过了他们的预期只比他们在大象视神经中发现的神经元数量略少。视觉神经通常比触觉神经有更多的神经元,因为视觉系统通常要复杂得多。研究发现
16、,象鼻中与触觉有关的神经厚度是大象视神经的3倍。Brecht表示,这种厚度表明了神经元能够携带多少信息,以及象鼻的触摸系统可能有多精确。“大象经常用鼻子碰东西,用鼻子抓住东西。大象的鼻子就像一只手。这项研究表明,大象的鼻子可能是动物中最敏感的身体部位之一。我们不能仅仅基于一个实验就肯定这一点。与其他触觉系统相比,比如灵长类动物的手指和啮齿动物的胡须,象鼻的触觉在很大程度上被忽视了。虽然我们经常认为象鼻是可以被操作和移动的,但所有的移动和操作都是由感觉引导的。新冠疫苗不影响生育能力可避免病毒导致的男性生育能力降低接种新冠疫苗不会影响生育能力。这项前瞻性研究对接种辉瑞、莫德纳、强生新冠疫苗的女性或
17、男性伴侣进行了分析。结果表明,接种新冠疫苗与生育能力(每个月经周期受孕的概率)之间没有关联。而通过疫苗接种,可以避免新冠病毒导致的男性生育能力降低。分析感染新冠病毒、接种疫苗与生育能力方面的数据。参与该研究的2126名美国、加拿大女性都是正在尝试怀孕的人,研究人员在其怀孕6个月内进行了随访。参与者提供了2020年12月至2021年9月的社会人口统计学、生活方式、医学相关因素和伴侣特征等信息。研究人员利用参与者报告的最后一次月经日期、典型月经周期长度和妊娠状态,计算出参与者每个月经周期的受孕概率。他们发现,至少接种了一剂新冠疫苗的女性参与者的受孕率与未接种新冠疫苗女性参与者的受孕率几乎相同。此外
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