为什么人类能看到狗看不到的颜色？新研究解释了原因

为什么人类能看到狗看不到的颜色？新研究解释了原因 作者、生物学副教授罗伯特-约翰斯顿（Robert Johnston）说："这些视网膜有机体让我们第一次研究了这种非常具有人类特异性的特征。这是一个是什么让我们成为人类，是什么让我们与众不同的重要问题。"发表在《PLOS Biology》上的这一研究成果加深了人们对色盲、老年性视力丧失以及其他与感光细胞有关的疾病的了解。它们还证明了基因如何指示人类视网膜制造特定的色觉细胞，而科学家们认为这一过程是由甲状腺激素控制的。通过调整有机体的细胞特性，研究小组发现，一种名为视黄酸的分子决定了视锥是专门感应红光还是绿光。只有视力正常的人类和近亲灵长类动物才会发育红色传感器。几十年来，科学家们一直认为红色锥体是通过一种类似于抛硬币机制形成的，在这种机制下，细胞杂乱无章地致力于感知绿色或红色波长约翰斯顿团队最近的研究暗示，这一过程可能受甲状腺激素水平的控制。而新的研究表明，红色锥状体的形成是通过视黄酸在眼内精心策划的一连串特定事件实现的。视网膜有机体的标记，蓝色锥体为青色，绿色/红色锥体为绿色。帮助眼睛在弱光或黑暗条件下看东西的视杆细胞用品红色标出。资料来源：Sarah Hadyniak/约翰霍普金斯大学研究小组发现，在有机体早期发育过程中，视黄酸含量高，绿色视锥的比例就高。同样，低浓度的视黄酸会改变视网膜的遗传指令，在发育后期产生红色视锥。约翰斯顿说："这可能仍有一些随机性，但我们的重大发现是，视黄酸是在发育早期产生的。这个时机对于学习和了解这些视锥细胞是如何产生的真的很重要。"绿视锥细胞和红视锥细胞非常相似，除了一种叫做视蛋白的蛋白质，它能检测光线并告诉大脑人们看到的颜色。不同的视蛋白决定了视锥细胞是成为绿色传感器还是红色传感器，尽管每个传感器的基因有96%是相同的。研究小组采用一种突破性技术，发现了有机体中这些微妙的基因差异，并在 200 天内跟踪了锥体比例的变化。作者莎拉-哈迪尼亚克（Sarah Hadyniak）说："因为我们可以控制有机体中绿色和红色细胞的数量，所以我们可以推动细胞池变得更绿或更红，这对弄清视黄酸如何作用于基因具有重要意义。"她是约翰斯顿实验室的博士生，现在杜克大学工作。研究人员还绘制了 700 名成年人视网膜中这些细胞的不同比例。哈迪尼亚克说，看到人类的绿色和红色视锥比例如何变化是这项新研究最令人惊讶的发现之一。人类视网膜的切片。蓝色虚线表示单个绿色视锥，粉红色表示单个红色视锥。图片来源：Sarah Hadyniak/约翰霍普金斯大学科学家们仍然不完全明白绿色和红色锥状细胞的比例为什么会变化如此之大，而不会影响人的视力。约翰斯顿说，如果这些细胞决定了人类手臂的长度，那么不同的比例将产生"惊人差异"的手臂长度。黄斑变性会导致视网膜中心附近的光感受细胞丧失，为了了解黄斑变性等疾病，研究人员正在与约翰霍普金斯大学的其他实验室合作。目的是加深他们对锥状细胞和其他细胞如何与神经系统联系的理解。"未来的希望是帮助人们解决这些视力问题，"约翰斯顿说。"要实现这一目标还需要一段时间，但只要知道我们能制造出这些不同类型的细胞，就非常非常有希望。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

稀有视网膜细胞可能是眼睛感知真实色彩的关键

稀有视网膜细胞可能是眼睛感知真实色彩的关键 罗切斯特大学的研究人员利用自适应光学技术深入了解了视网膜的复杂工作原理及其在处理颜色方面的作用。他们在眼窝中发现了难以捉摸的视网膜神经节细胞（RCG），这些细胞可以解释人类是如何看到红、绿、蓝和黄色的。视网膜上有三种类型的锥状体来检测颜色，它们对短、中或长波长的光都很敏感。视网膜神经节细胞将这些锥状体的输入信息传递给中枢神经系统。20 世纪 80 年代，威廉-G-艾林医学光学教授戴维-威廉姆斯（David Williams）帮助绘制了解释色彩检测的"基本方向"图。然而，眼睛检测颜色的方式与人类看到颜色的方式存在差异。科学家们怀疑，虽然大多数 RGC 遵循基本方向，但它们可能与少量非基本方向的 RGC 协同工作，从而产生更复杂的感知。最近，来自罗切斯特视觉科学中心、光学研究所和弗劳姆眼科研究所的一组研究人员在眼窝中发现了一些难以捉摸的视网膜神经节细胞，它们可以解释人类是如何看到红、绿、蓝和黄色的。视觉科学中心的博士后研究员萨拉-帕特森（Sara Patterson）领导了这项研究。"关于它们的反应特性是如何运作的，我们还有很多东西需要了解，但它们是视网膜处理颜色过程中缺失环节的一个令人信服的选择。"该团队利用自适应光学技术，这种技术使用可变形的镜面来克服光线失真，最早由天文学家开发，用于减少地面望远镜的图像模糊。20 世纪 90 年代，威廉姆斯和他的同事们开始将自适应光学技术应用于人眼研究。他们制造了一种照相机，可以补偿眼睛自然像差造成的畸变，产生单个感光细胞的清晰图像。帕特森说："眼睛晶状体的光学结构并不完美，这确实降低了眼底镜的分辨率。自适应光学技术能检测并校正这些像差，让我们能够清晰地观察眼睛。这让我们能够前所未有地接触到视网膜神经节细胞，它们是大脑视觉信息的唯一来源。"增进我们对视网膜复杂过程的了解，最终有助于找到更好的方法，让失去视力的人恢复视力。帕特森说："人类有 20 多个神经节细胞，而我们的人类视觉模型只基于三个神经节细胞。视网膜上有很多我们不知道的东西。这是工程学完全超越视觉基础科学的罕见领域之一。现在人们的眼睛里装着视网膜假体，但如果我们知道所有这些细胞的作用，我们就能让视网膜假体根据神经节细胞的实际功能作用来驱动它们。" ... PC版： 手机版：

研究人员发现抗生素耐药性的新因素 挑战传统观点

研究人员发现抗生素耐药性的新因素 挑战传统观点 这一发现挑战了抗生素耐药性主要是由于过度使用抗生素的传统观点，凸显了"隐性饥饿"在这一全球健康问题中的作用。这项研究强调，需要采取全面的解决方案来解决营养不良问题及其对抗生素耐药性的影响。这项研究的重点是了解维生素 A、B12、叶酸、铁和锌等关键微量营养素含量不足对消化道内多种细菌、病毒、真菌和其他微生物的影响。他们发现，这些缺陷导致小鼠肠道微生物群发生重大变化，最明显的是已知为机会性病原体的细菌和真菌数量急剧增加。重要的是，微量营养素缺乏的小鼠还表现出与抗生素耐药性有关的基因富集度更高。"在有关全球抗生素耐药性的讨论中，微量营养素缺乏一直是一个被忽视的因素，"UBC医学遗传学系、儿科系和不列颠哥伦比亚省儿童医院研究所博士后研究员Paula Littlejohn博士说。"这是一个重大发现，因为它表明营养缺乏会使肠道环境更有利于抗生素耐药性的产生，而这正是全球健康的一个主要问题。"作为一种防御机制，细菌天然拥有这些基因。某些情况下，如抗生素压力或营养压力，会导致这些机制的增加。这就构成了一种威胁，可能会使许多强效抗生素失效，导致未来普通感染变得致命。抗生素耐药性通常被归咎于抗生素的过度使用和滥用，但利特尔约翰博士和她在加拿大卑诗大学的同事们的研究表明，微量营养素缺乏的"隐性饥饿"是另一个重要因素。利特尔约翰博士说："全球约有3.4亿五岁以下儿童患有多种微量营养素缺乏症，这不仅会影响他们的生长，还会显著改变他们的肠道微生物群。我们的研究结果尤其令人担忧，因为这些儿童经常因营养不良相关疾病而服用抗生素。具有讽刺意味的是，由于潜在的微量营养素缺乏，他们的肠道微生物组可能会产生抗生素耐药性。"这项研究为了解生命早期微量营养素缺乏的深远影响提供了重要见解。研究强调，需要采取综合战略来解决营养不良问题及其对健康的连锁反应。解决微量营养素缺乏问题不仅仅是为了克服营养不良，它也可能是对抗全球抗生素耐药性祸害的关键一步。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新研究所发现的模式推翻了酵母菌进化的传统观点

新研究所发现的模式推翻了酵母菌进化的传统观点 一项研究通过对 1000 多个菌株进行人工智能分析，揭示了酵母进化的新见解，挑战了旧范式，并为推进多个科学领域的研究提供了一个全面的数据集。酵母菌群（人工着色）。资料来源：夏洛特联合国大学拉贝拉于2022年以助理教授和研究员的身份加入夏洛特联合国大学计算机与信息学院的生物信息学系，在北卡罗来纳研究园区与共同第一作者、维拉诺瓦大学的Dana A. Opulente一起进行了这项研究。他们与来自范德比尔特大学和威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员以及来自全球各地研究机构的同事进行了合作。这是 Y1000+项目拉贝拉在范德堡大学担任博士后研究员时加入了该项目，这是一项大规模的机构间酵母基因组测序和表型工作。"酵母是单细胞真菌，在我们的日常生活中发挥着至关重要的作用。它们被用来制造面包和啤酒，也用于医药生产，也会引起感染，作为动物的近亲，它们还可以帮助我们了解癌症是如何发生的，"拉贝拉说。"我们想知道这些小型真菌是如何进化到拥有如此多的功能和特征的。通过对一千多种酵母菌的特征描述，我们发现酵母菌并不符合'无所不能'的谚语。"这项研究有助于人们基本了解微生物如何随时间发生变化，同时产生了 900 多个新的酵母菌基因组序列，其中许多序列可用于生物真菌领域，如农业害虫控制、药物开发和生物燃料生产。拉贝拉和她的合著者通过对 Y1000+ 项目数据集（包括 1154 株古老的单细胞酵母 Saccaromycotina）进行人工智能辅助机器学习分析，试图回答一个重要问题。那就是为什么有些酵母菌只吃（或代谢）几种碳作为能量，而有些酵母菌却能吃十几种碳？阿比盖尔-莱维特-拉贝拉。资料来源：夏洛特联合国大学一种酵母用于获取能量的碳源总数在生态学上被称为其碳生态位广度（carbon niche-breadth）。人类的碳生态位广度也各不相同，例如，有些人可以代谢乳糖，而有些人则不能。进化生物学研究支持关于生态位广度的两个关键的总体范式，即解释为什么一些酵母生物（"专科生物"）在进化过程中只能代谢少量的碳作为燃料，而另一些酵母生物（"通性酵母"）在进化过程中能够消耗和生长多种碳形式的现象。值得注意的是，在后一种情况下，处理多种碳形式的能力是以牺牲酵母有效处理和生长每种碳形式的能力为代价的。第二种情况是，这些酵母专精和专精酵母在进化过程中，由于各自基因组的不同内在特征和酵母生物所处的不同环境的不同外在影响的共同作用，使得它们出现了各自的特征。拉贝拉和她的同事发现了大量证据，支持酵母专家与普通专家之间存在着可识别的内在基因差异，特别是普通专家往往比专家拥有更多的基因。例如，他们发现通性酵母菌更有可能合成肉碱，肉碱是一种参与能量生产的分子，经常作为运动补充剂出售。但出乎意料的是，他们的研究发现，在进化过程中，酵母处理多种形式碳的能力是以牺牲其高效处理碳和相应生长的能力为代"价的，反之亦然。拉贝拉说："我们发现，能在大量碳基质上生长的酵母菌实际上生长得非常好。这是一个让我们非常惊讶的发现。这项具体实验的发现以及在分析中使用的创新机器学习机制可能会对生物信息学、生态学、代谢学和进化生物学产生重大影响，而这项研究的发表则意味着 Y1000+ 项目的大量酵母数据汇编现在可供全世界的学者用作起点，以扩展他们自己的酵母研究。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

Ozempic与罕见的"眼中风"风险增加7倍有关

Ozempic与罕见的"眼中风"风险增加7倍有关 由马萨诸塞州眼耳医院（Mass Eye and Ear）领导的新研究发现，使用semaglutide与非动脉炎性前部缺血性视神经病变（NAION）或"眼中风"有关，这种病变可导致视力突然丧失。马萨诸塞州眼耳科医院神经眼科服务主任、哈佛大学医学院西蒙斯-莱塞尔眼科教授、该研究的资深作者约瑟夫-里佐医学博士说："这些药物的使用在整个工业化国家呈爆炸式增长，它们在许多方面带来了非常显著的益处，但患者与医生之间今后的讨论应将非结缔组织视网膜视网膜病变列为潜在风险。"非动脉炎是一种相对罕见的疾病，是由于视神经的血液循环受损（即疾病名称中的"缺血性"）引起的，视神经负责将信息从眼睛传输到大脑。之所以称为"非动脉炎性"，是因为血流减少与真正的血管炎症（如动脉炎）无关。前部"指的是视神经的最前部，即视神经与眼睛的交汇处，而"视神经病变"则是因为它会导致视神经损伤，从而导致突然、无痛的视力丧失。严重的非结节性视网膜炎可导致失明。目前还没有治疗这种疾病的方法。眼部解剖以及前部缺血性视神经病变（AION）与健康视力的临床表现比较引起非结节性视网膜炎的确切机制尚不清楚。目前已知的是，糖尿病、高血压和睡眠呼吸暂停患者更容易出现这种情况。研究人员注意到，服用塞马鲁肽的患者中，因非内视性视网膜炎导致视力下降的人数有所增加，因此他们开展了一项回顾性研究，以调查两者之间是否存在联系。塞马鲁肽能模拟一种名为胰高血糖素样肽 1（GLP-1）的天然激素。它能与体内的 GLP-1 受体连接，降低血糖水平，让人感觉更饱，不那么饿。研究人员研究了2017年12月至2023年11月期间神经眼科医生（专门治疗与神经系统疾病有关的视力问题的医生）接诊的16827名大众眼科和耳科患者的数据。平均年龄为 47 岁，52% 为女性。患者被分为2型糖尿病患者和超重或肥胖患者。然后，这两组患者又被进一步分为开了semaglutide或非GLP-1药物来治疗各自病情的患者。所有参与者均无NAION病史。倾向匹配是一种统计匹配技术，它试图通过考虑预测接受治疗的协变量来估计治疗效果。性别、年龄、高血压、2 型糖尿病、肥胖、阻塞性睡眠呼吸暂停、高血脂和冠状动脉疾病等因素均已考虑在内。Ozempic 和 Wegovy 作为治疗糖尿病和减肥的药物在全球广受欢迎在 710 名 2 型糖尿病参试者中，194 名参试者服用了塞马鲁肽，516 名参试者服用了非 GLP-1 抗糖尿病药物。研究人员发现，服用塞马鲁肽的患者发生了17例非内视性视网膜病变，而服用非GLP-1药物的患者发生了6例非内视性视网膜病变。在三年的时间里，服用塞马鲁肽组的非内视性视网膜病变累积发生率为 8.9%，而未服用 GLP-1 组为 1.8%。这些研究结果表明，服用塞马鲁肽的2型糖尿病患者被诊断为NAION的几率要高出四倍。在 979 名超重或肥胖的参与者中，361 人被处方服用了塞马鲁肽，618 人被处方服用了非 GLP-1 减肥药物。在这些患者中，处方为塞马鲁肽的患者发生了20例NAION事件，而处方为非GLP-1的患者发生了3例NAION事件。在三年的时间里，非内视网膜视网膜病变的累积发病率在服用塞马鲁肽的组别中为6.7%，在未服用GLP-1的组别中为0.8%，这意味着他们患上非内视网膜视网膜病变的几率要高出七倍。这项研究也有局限性。所有参与者都在麻省眼耳科医院就诊，该院收治了大量罕见眼病患者。他们大多是白人，而且在研究期间，NAION 病例的数量相对较少。此外，研究人员还无法确定参与者是否真正拿到了处方，或者是开始服用塞马鲁肽后又停止了服用。此外，由于这是一项观察性研究，研究人员不能说塞马鲁肽会导致罹患非内视性视网膜炎的风险增加，只是说数据表明两者之间存在关联。要评估因果关系，还需要进一步的研究。Rizzo说："我们的研究结果应该被看作是有意义的，但只是暂时性的，因为未来的研究还需要在更大范围、更多样化的人群中研究这些问题。这是我们以前所不知道的信息，它应该被纳入患者与医生之间的讨论中，尤其是当患者有其他已知的视神经问题（如青光眼），或者由于其他原因导致原有的视力严重下降时。"该研究发表在《美国医学会眼科杂志》上。 ... PC版： 手机版：

跨物种心脏研究为人类进化提供了新认识

跨物种心脏研究为人类进化提供了新认识 一项比较人类和类人猿心脏的研究显示，人类在进化过程中出现了重大的适应性变化，包括心脏肌肉更光滑、小梁更少，从而改善了心脏功能，以支持更高的代谢需求和有效的体温调节。来自斯旺西大学和 UBC Okanagan大学的一个国际研究小组通过研究人类和其他类人猿的心脏，对人类的进化有了新的认识。尽管有着共同的祖先，人类却发展出了更大的大脑和用两条腿走路或奔跑的能力，这些适应性很可能是为了长途旅行和狩猎而进化而来的。现在，通过发表在《通讯生物学》（Communications Biology）上的一项关于心脏形态和功能的新比较研究，研究人员相信他们已经发现了进化之谜的另一个部分。研究小组将人类心脏与进化近亲的心脏进行了比较，这些近亲包括非洲野生动物保护区和欧洲动物园中饲养的黑猩猩、猩猩、大猩猩和倭黑猩猩。在这些类人猿的常规兽医治疗过程中，研究小组使用超声心动图一种心脏超声波生成左心室的图像，左心室是心脏的腔室，负责将血液泵送到全身各处。在非人类类人猿的左心室内，肌肉束延伸到心腔内，称为小梁。黑猩猩母子的照片。图片来源：UBC 奥肯那根大学罗伯特-沙夫博士UBCO 健康与运动科学学院博士生布莱尼-库里（Bryony Curry）说："健康人的左心室相对平滑，主要是紧密的肌肉，而非人类类人猿的左心室则更多是网状结构。这种差异在心脏底部的顶点最为明显，我们发现非人类类人猿的心脏小梁大约是人类的四倍"。研究小组还利用斑点追踪超声心动图测量了心脏的运动和速度，这种成像技术可以追踪心肌收缩和放松时的形态。布莱尼说："我们发现，心脏小梁的程度与变形、旋转和扭转的程度有关。换句话说，人类的小梁最少，但我们观察到的心脏功能却相对较强。这一发现支持了我们的假设，即人类心脏的进化可能脱离了其他非人类类人猿的结构，以满足人类独特生态位的更高要求。"与其他类人猿相比，人类的大脑更大，体力活动更多，这也与新陈代谢需求更高有关，而新陈代谢需求更高要求心脏能向身体泵出更多的血液。同样，较高的血流量也有助于提高人类的降温能力，因为靠近皮肤的血管会扩张，表现为皮肤潮红，并将热量散失到空气中。斯旺西大学医学、健康与生命科学院高级讲师艾米-德兰（Aimee Drane）博士说："从进化的角度来看，我们的研究结果可能表明，人类心脏承受着选择性压力，以适应直立行走和管理热应力的需求。""目前尚不清楚的是，非人类类人猿的心脏小梁较多，是如何适应其生态位的。也许这是祖先心脏残留的结构，尽管在自然界中，形式往往服务于功能"。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：