科学家正尝试将水熊虫蛋白植入人类细胞

科学家正尝试将水熊虫蛋白植入人类细胞 怀俄明大学的研究人员领导的一项新研究发现，在人体细胞中表达关键的水熊虫蛋白会减缓新陈代谢，这为了解这些难以被杀死的无脊椎动物如何在最极端的条件下生存提供了重要的启示。研究小组重点研究了一种名为CAHS D的特殊蛋白质，众所周知，这种蛋白质可以防止极端干燥（脱水）。通过各种方法，研究人员展示了 CAHS D 在受到压力时如何转变成凝胶状，从而保护分子并防止干燥。研究人员在发表的论文中写道："这项研究深入揭示了水熊虫以及其他潜在的耐干燥生物是如何利用生物分子凝结在干燥环境中存活下来的。除了应激耐受性，我们的研究结果还提供了一条途径，可以围绕诱导细胞甚至整个生物体的生物稳态来开发技术，从而延缓衰老并增强储存和稳定性。"迟发型生物已经证明，它们可以在酷热和严寒的环境中生存，可以在对人类致命的高辐射环境中生存，也可以在长期缺水的环境中生存水通常是生命的必需品。它们甚至可以在太空中生存。先前的研究揭示了水熊虫历经数亿年积累起来的令人印象深刻的生存技巧。从根本上说，在 CAHS D 的帮助下，它们非常善于减缓生命进程，而这对人类细胞也可能有用。怀俄明大学的分子生物学家西尔维娅-桑切斯-马丁内斯说："令人惊讶的是，当我们将这些蛋白质引入人体细胞时，它们会凝胶化，减缓新陈代谢，就像在水熊虫体内一样。当把含有这些蛋白质的人类细胞置于生物静止状态时，它们会变得更能抵抗压力，从而把水熊虫的一些能力赋予人类细胞。"在未来的某一天，我们也许能找到方法，将这种惊人的水熊虫复原力传递给我们自己的细胞和组织，从而有可能减缓生物衰老，并有助于在低温条件下安全储存细胞的治疗，例如器官移植。要利用这种能力的转移，还需要大量的进一步研究，目前已经在进行一些研究，探讨水熊虫蛋白能否稳定用于治疗遗传疾病的重要血液制品。早期迹象表明，在多个领域，包括当环境压力存在时，这种蛋白质会被智能地激活，而当环境压力不存在时，这种蛋白质又会失活。怀俄明大学分子生物学家托马斯-布斯比（Thomas Boothby）说："当压力得到缓解时，水熊虫凝胶就会溶解，人体细胞就会恢复正常的新陈代谢。"这项研究发表在《蛋白质科学》上。 ... PC版： 手机版：

科学家揭开北极湿地甲烷排放量激增之谜

科学家揭开北极湿地甲烷排放量激增之谜 畜牧业和化石燃料生产每年向大气中排放数吨甲烷，其作用已被充分研究。尽管不确定性更大，但量化自然湿地的排放量对于预测气候变化非常重要。科学家们预计，湿地甲烷排放量正在上升，因为北方地区和北极地区生态系统的气温正在以大约全球平均气温四倍的速度上升，但是很难说上升了多少，因为在这些广阔且经常被水淹没的环境中监测排放量一直非常困难直到现在。伯克利实验室研究科学家、资深作者朱清（音译）与伯克利实验室博士后研究员袁坤晓佳（音译）解释说："北方和北极环境富含碳，容易受到气候变暖的影响。本周发表在《自然-气候变化》上的一篇论文介绍了他们的研究方法。""气温升高会增加微生物活动和植被生长，"朱清说，"这与甲烷等气体的排放有关。通过了解甲烷的自然来源是如何变化的，我们可以更准确地监测温室气体，让科学家们了解当前和未来的气候变化状况。通过更准确地了解湿地在全球气候系统中发挥的作用，以及湿地甲烷排放量的增加方式和速度，这项研究可以提供一个科学基线，帮助理解和应对气候变化。"高纬度湿地：量化甲烷排放量及其变化情况尽管甲烷在大气中停留的时间远远少于二氧化碳（10 年对 300 年），但甲烷的分子结构使其使大气变暖的能力是二氧化碳的 30 倍。气温升高不仅会增强饱和土壤中甲烷释放微生物的活动，而且还会增加水渍土壤的面积，因为冰冻的土壤会解冻，更多的降水会以雨水而不是雪水的形式降下，这些微生物会在水渍土壤中茁壮成长。这就是为什么科学家们预计这些高纬度地区的甲烷排放量会增加，以及为什么迫切需要更准确地量化甲烷。出版物中的地图，显示了北极和北方地区湿地甲烷热点的具体位置和面积。资料来源：伯克利实验室测量温室气体释放的最常见方法是在一个室内的固定位置捕捉土壤中释放的气体，让它们在一定时间内积累。另一种方法是更自主的数米高的涡度协方差塔，它可以在生态系统的大片区域内通常是在湿地等难以到达的地方持续测量土壤、植物和大气之间的温室气体交换。伯克利实验室的研究团队结合使用这两种方法获得的数据，分析了北极-北方地区各湿地超过 307 年的甲烷排放数据，从而更好地了解了影响数百英亩土地和数分钟至数十年内甲烷排放的各种因素。研究小组发现，从 2002 年到 2021 年，这些地区的湿地平均每年释放 20 太克（teragrams）甲烷，相当于约 55 座帝国大厦的重量。他们还发现，自 2002 年以来，排放量增加了约 9%。此外，研究人员还考虑了北极和北方地区的两个"热点"地区，与周围环境相比，这两个地区的单位面积甲烷排放量要高得多。他们发现，大约一半的年均排放量来自这些热点地区，这有助于为缓解工作和未来的测量提供信息并确定目标。影响湿地排放的环境因素研究人员还调查了甲烷排放量增加的环境因素，发现有两个主要驱动因素：温度和植物生产力。气温升高会增加微生物的活动；当气温升高时无论是由于气候变化造成的平均气温升高，还是由于气候变异造成的某些特定年份的气温升高，都会在这一过程中释放出更多的甲烷。研究小组发现，温度是控制北极-北方生态系统湿地排放及其变化的主要因素。这可能会导致气候反馈，即微生物活动增加所产生的甲烷排放会提高大气温度，从而导致更多的甲烷排放，如此循环。植物生产力越高，土壤中的碳含量就越高，从而促进甲烷微生物的繁殖。研究人员发现，当植物的生产力更高、更活跃，释放出有助于微生物生长的基质时，湿地的甲烷排放量就会增加。研究小组还发现，湿地甲烷排放量最高的 2016 年也是高纬度地区自 1950 年以来最温暖的一年。由于甲烷在大气中的停留时间很短，因此可以相对较快地减少和清除，"朱解释说。"通过更准确地了解湿地在全球气候系统中发挥的作用，以及湿地甲烷排放量的增加方式和速度，这项研究可以提供一个科学基线，帮助理解和应对气候变化。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家揭开格陵兰接地带融化之谜

科学家揭开格陵兰接地带融化之谜 彼得曼冰川排水量约占格陵兰冰原的 4%，它正无情地向北冰洋移动。一项新的观测和建模研究表明，冰川比以前想象的更容易受到温暖海水侵入其底部的影响，从而导致加速融化，并增加未来海平面上升的潜在严重性。图片来源：Eric Rignot / UCI在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中，由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组利用欧洲多项卫星任务提供的雷达干涉测量数据绘制了彼得曼冰川的潮汐运动图，并利用麻省理工学院的通用计算模型估算了气候变化对冰川、海水和陆地等复杂环境的影响。冰川与海洋相互作用认识的进展"卫星数据显示，随着潮汐的变化，冰川会移动几公里（或几千英尺），"第一作者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学博士候选人拉特纳卡尔-加迪（Ratnakar Gadi）说。"通过将这种迁移计入麻省理工学院的海洋数值模型，我们能够估算出 2000 年到 2020 年间冰层大约会变薄 140 米（460 英尺）。平均而言，融化速度从 20 世纪 90 年代的每年约 3 米增加到 2020 年代的每年 10 米。"该论文的资深合著者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学教授埃里克-里格诺特（Eric Rignot）说，他的团队近年来进行的这项研究和其他研究使极地冰川研究人员对海洋和冰川相互作用的思考发生了根本性转变。"长期以来，我们一直认为冰与海洋之间的过渡边界是尖锐的，但事实上并非如此，它扩散到一个非常宽的区域，即'接地带'，有几公里宽，"里格诺特说，他同时也是美国宇航局JPL的高级研究科学家。"海水随着该区域海洋潮汐的变化而涨落，并从下往上有力地融化接地冰"。加迪说，根据模型预测，接地带空腔口附近的融化率最高，高于冰架空腔内的其他地方。冰下水温升高和海水入侵增加，解释了沿彼得曼中央流线观测到的冰层变薄的原因。根据这项研究，接地带空腔的拉长形状是导致冰加速融化的主要原因。在仅考虑海洋温度升高的情况下运行数值模型时，研究小组发现冰层变薄了约 40 米。在第二次建模中，接地带空腔从 2 公里增加到 6 公里，在这种情况下，冰层变薄增加到 140 米。对未来海平面上升预测的影响加迪说："这些建模结果得出结论，接地带长度的变化比单纯的海洋温度升高更能显著增加融化量。研究人员指出，接地带冰雪融化减少了冰川流向大海时的阻力，加速了冰川的后退。研究人员说，这是预测未来海平面上升严重程度的一个关键因素。"里格诺特说："本文发表的结果对冰原建模和海平面上升预测具有重大意义。早先的数值研究表明，如果将接地带的融水计算在内，冰川质量损失的预测值将增加一倍。本研究的建模工作证实了这些担忧。冰川在海洋中的融化速度要比之前假设的快得多。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

哈佛大学科学家揭示巨型深海管虫的独特生存策略

哈佛大学科学家揭示巨型深海管虫的独特生存策略 对深海巨型管虫 Riftia pachyptila的研究表明，它的共生细菌如何利用两种碳固定途径来适应深海条件，这表明生物技术在碳捕获方面具有应用潜力。大多数自养型生物通过单一的碳固定途径维持自身的生命，而Riftia 的化能自养型内生共生体却拥有两条功能性碳固定途径：卡尔文-本森-巴塞尔循环（CBB）和还原性三羧酸循环（rTCA）。科学家们对这些途径的许多情况一直很不了解，对它们的活动以及与其他代谢过程的整合了解有限。哈佛大学有机与进化生物学系的研究人员对这两种途径的协调有了新的认识，揭示了使这些共生体在恶劣的热液喷口条件下茁壮成长的复杂适应性。在最近发表在《自然-微生物学》（Nature Microbiology）上的研究中，研究人员从东太平洋海隆收集了管圆线虫，以研究这两种功能途径的调节和协调。通过在模拟自然环境的条件下（包括3000 PSI压力和近乎有毒的硫水平）培养管圆线虫，研究人员能够测量净碳固定率并检查转录和新陈代谢反应。"这篇论文确实是一次从研究活生物体、测量其代谢率，到直接将其与转录本联系起来的巡回演唱会，这种方式使研究小组能够表明，这些途径很可能是并行运行的，"资深合著者、有机与进化生物学教授彼得-吉吉斯（Peter Girguis）说。"这篇论文表明，双重途径受到环境条件的影响，在这两种途径的周围还有其他代谢系统。"这项研究由 Girguis 实验室的成员进行，包括 Mitchell 和 Jennifer Delaney，以及哈佛信息学小组的 Adam Freedman。碳固定是将二氧化碳转化为糖的过程，也是维持生物圈运转的主要过程。根据环境（包括可用的能量和碳源）的不同，生物进化出了不同的新陈代谢策略。光合生物（如植物）利用阳光提供能量，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。在阳光照射不到的深海中，火山过热的海水通过热液喷口喷涌而出，Riftia pachyptila 的化能自养共生体利用硫化氢的能量固定碳，为蠕虫的新陈代谢和生长提供燃料。通过仔细改变Riftia 的实验条件，研究小组得以确定化学环境的变化如何影响其两种碳途径的协调。第一作者、博士后学者杰西卡-米切尔（Jessica Mitchell）说："这是对具有两种碳固定途径（rTCA 和 CBB）的细菌进行的最深入的分析。这也是对热液喷口共生进行的首次网络分析，也是对双碳固定途径系统进行的首次网络分析"。通过网络分析，研究小组发现了基因表达数据中的模式，并提供了该系统的全貌。分析确定了在维持和调节细胞内复杂的代谢反应网络中发挥关键作用的代谢枢纽基因。研究小组发现，rTCA 和 CBB 循环的转录模式因不同的地球化学机制而显著不同。研究发现，每种途径都与特定的代谢过程有关。rTCA 循环与氢化酶和硝酸还原溶解酶有关。这些酶对于在无氧条件下处理氢和硝酸盐至关重要，这表明 rTCA 循环在低能量条件下发挥着关键作用。相比之下，CBB 循环与硫化物氧化和同化硝酸盐还原有关。在硫化物丰富的热液喷口环境中，硫化物氧化是一个至关重要的过程。通过将 CBB 循环与硫化物氧化联系起来，共生体可以有效地利用环境中的化学能来固定碳。这项研究最令人感兴趣的发现之一是这两种途径的互补性。在硫化物和氧气有限的条件下，rTCA 循环似乎尤为重要。1e 族氢化酶的鉴定突出了这一点，它与 rTCA 循环一起，在对这种限制的生理反应中发挥着至关重要的作用。这种灵活性赋予了管圆线虫极大的优势，使其能够在热液喷口多变的条件下茁壮成长。研究期间测得的净碳固定率非常高，这使得长尾藻能够在环境中快速生长和存活。碳固定的双重途径每种途径都针对不同的环境条件进行了优化可能使共生体在环境变化过程中保持新陈代谢的稳定性。对裂叶草中这些双重碳固定途径及其协调调控的分析，为生物碳捕获和基础生物化学研究开辟了新途径。这些知识可实际应用于生物技术领域，利用这些途径的原理开发更高效的碳固定系统。此外，了解这些途径是如何被调控的，还可以深入了解极端环境中代谢多样性和适应性的进化。米切尔说："这项研究确实为今后的研究铺平了道路，让我们了解这些双重途径是如何使这种生物体固定这么多碳的。"编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家在塞浦路斯岛发现巨型水虫 会咬人脚趾

科学家在塞浦路斯岛发现巨型水虫 会咬人脚趾 塞浦路斯首次发现了巨型水虫，这是一种体型巨大、可能会伤人的捕食者引发了科学家们的兴趣和调查。这一发现凸显了塞浦路斯丰富的生物多样性，并强调了公民科学在监测环境变化和物种迁徙方面的重要性。资料来源：Hadjiconstantis et al.来自塞浦路斯自然遗产和生物多样性保护协会的科学家迈克尔-哈吉康斯坦蒂斯（Michael Hadjiconstantis），塞浦路斯农业、农村发展和环境部的伊科沃斯-齐奥尔齐斯（Iakovos Tziortzis），以及塞浦路斯野生动物研究所的卡迪尔-博加奇-昆特（Kadir Bogaç Kunt），于 2020 年春末和 2021 年夏收集了该岛东部海岸线上越来越多的巨型水虱记录信息和标本。该物种以栖息在池塘和缓慢流动的淡水中而闻名，虽然希腊、土耳其和以色列等邻近的地中海国家都有该物种的种群，但该岛以前从未有过该物种的记录。这种巨型水虫也被称为是一种凶残的猎手，专门捕食无脊椎动物、鱼类、海龟甚至鸟类。更可怕的是，它是欧洲最大的真虫，也是欧洲最大的水生昆虫，体长可达 12 厘米，就和它的外号一样，沙滩上信步的人们一不小心就会被它咬得非常疼。这种虫子主要出现在该岛东部沿海地区，最初是由游泳者记录下来的，他们对这种虫子可怕的外表和体型感到惊讶。他们有的直接联系了专家，有的在网上发布了照片和视频，主要是在与生物多样性有关的 Facebook 群组上。作者收集了一些标本，以作进一步研究。他们还在相关的在线观察平台（如iNaturalist）上进行了广泛的在线搜索，以追踪岛上关于该物种的任何其他报告。此外，他们还对附近的湿地进行了采样，但没有发现这种虫子。最终，共记录了七次目击：五次来自社交媒体，两次是与作者团队直接交流后发现的。生物学家获得了两个标本并对其进行了形态学检查，以验证该物种。观察结果记录在开放获取期刊《Travaux du Muséum National d'Histoire Naturelle"Grigore Antipa"》的一篇研究文章中。考虑到咬趾虫是一个标志性物种，与人类相遇的故事令人毛骨悚然，作者认为这不可能长期不被注意。他们认为，可能是以色列、黎巴嫩和叙利亚等物种栖息地附近的国家在短时间内引发了几次迁徙活动。这些标本可能像其他研究人员假设的那样是通过风或海流转移的，也可能是由于其最初分布地区的食物资源减少而导致的。尽管在很短的时间内记录了大量的数据，但目前还不能对该物种在岛上的种群建立情况下结论。这还有待进一步调查，而作为该物种的首次记录，公民科学可以在其中发挥重要作用。作者呼吁公众提高警惕："寻找类似外星生物的博物学家可以通过公民科学提供有关该物种存在和可能建立的宝贵信息"。在此之前，他们警告说"塞浦路斯人应该睁大眼睛，把脚趾伸出水面"。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

: 澳大利亚科学家超级蠕虫能靠消化泡沫塑料（聚苯乙烯）为生。超级蠕虫是大麦虫（Zophobas morio）在幼虫阶段的俗称。

-- : 澳大利亚科学家超级蠕虫能靠消化泡沫塑料（聚苯乙烯）为生。超级蠕虫是大麦虫（Zophobas morio）在幼虫阶段的俗称。发表在《Microbial Genomics》期刊上。研究人员将这一发现视为找到能用于回收泡沫塑料的天然酶的第一步。由于塑料污染日益严重，过去几年全球科学家一直在尝试寻找能消化塑料的微生物。聚苯乙烯是最常见的塑料之一，占到了非纤维塑料总产量的 -%。在试验中研究人员将蠕虫分为三组，喂食不同的食物：麦麸、聚苯乙烯或极少量食物。以聚苯乙烯为食的蠕虫不如吃麦麸的蠕虫健康，且对肠道微生物有不利影响。也就是说，它们能消化聚苯乙烯，但也要付出代价。研究人员接下来就是识别出消化聚苯乙烯的酶，并对其进行强化以用于未来使用。