拯救苏门答腊犀牛:世界上最古老犀牛物种的第二次机会

拯救苏门答腊犀牛:世界上最古老犀牛物种的第二次机会苏门答腊犀牛是世界上最小和最古老的犀牛物种,曾经广泛分布在整个东亚和东南亚。然而,偷猎和栖息地的破坏使其数量严重减少,苏门答腊岛和婆罗洲印度尼西亚部分的雨林中只剩下几十个个体。这些剩余个体的稀有性使得交配的机会越来越少,导致了该物种的濒危状态。马来西亚最后的同类苏门答腊犀牛是现存的唯一有毛的犀牛物种,自2019年雄性克塔姆和仅仅几个月后的雌性伊曼死亡后,苏门答腊犀牛一直被认为在马来西亚已经灭绝。但由柏林马克斯-德尔布吕克中心多能干细胞平台负责人维拉-齐维萨博士和塞巴斯蒂安-迪克博士领导的柏林科学家团队并不满足于此。他们和他们的国际合作伙伴有一个雄心勃勃的目标:将从现已死亡的苏门答腊犀牛身上提取的皮肤细胞转化为干细胞,然后从中衍生出卵子和精子细胞,用于辅助生殖--在这种情况下,在实验室中受精,在培养皿中培育的胚胎,将是克塔姆和其他已经死亡或不孕的个体的后代,将由代孕的犀牛母亲怀胎十月。图中是一只一个月大的犀牛的脑器官。在这个显微镜下的横截面图像中可以看到红色的神经元原生细胞,完全发育的神经元被染成绿色。资料来源:SilkeFrahm-Barske,MaxDelbrück中心在科学杂志《iScience》上,由第一作者Zywitza和最后作者Diecke领导的团队现在报告了一个初步的成功:他们从Kertam的皮肤样本中产生了诱导多能干细胞,或简称iPS细胞。这些细胞有两个关键优势。首先,它们能够无限地分裂,因此永远不会死亡;其次,它们能够转化为身体中的任何细胞类型。在他们最近发表的研究中,该小组已经从Kertam的iPS细胞中培育出了大脑器官,也被称为"迷你大脑"。向白犀牛学习该技术平台开发了其干细胞技术,作为针对更加濒危的北方白犀牛的BioRescue研究项目的一部分--现在只剩下两头雌性白犀牛,生活在肯尼亚的野生动物保护区。Zywitza说:"我们目前的研究从这个由德国联邦教育和研究部资助的大型项目中获得的知识中获益良多。柏林莱布尼兹动物园和野生动物研究所(IZW)繁殖管理部主任托马斯-希尔德布兰特教授和他的研究小组也大力参与了这个项目。"Zywitza讲述了所有参与当前研究的人惊讶和高兴地发现用于将北方白犀牛的皮肤细胞转化为干细胞的方法对苏门答腊犀牛的细胞也很有效。在显微镜下,两种犀牛物种的干细胞与人类iPS细胞几乎没有区别。尽管如此,还是存在着特定物种的差异。Zywitza解释说:"与北方白犀牛iPS细胞相比,Kertam的iPSCs在没有饲养细胞的情况下无法培养,饲养细胞释放的生长因子有助于保持干细胞处于多能状态。"对进化的更深入了解Zywitza说:"除了保护物种之外,从Kertam的皮肤上获得的干细胞还能起到另一个作用:来自外来动物的iPS细胞提供了一个独特的工具,可以深入了解器官发育的演变。为了证明这一点,SilkeFrahm-Barske博士,也是Diecke研究小组的一名科学家,从这些细胞中培育出了大脑器官模型。"Frahm-Barske说:"据我们所知,到目前为止,像这样的迷你大脑只从小鼠、人类和非人类灵长类动物身上获得过。因此,我们非常高兴地看到,我们从苏门答腊犀牛身上生成的干细胞形成了与人类相当类似的器官。然而,她补充说,该团队必须以略微不同的方式处理人类和犀牛的iPS细胞,以便生成大脑器官。"下一步是精子细胞该团队的下一个目标是使用Kertam的iPS细胞来培育适合人工授精的精子。"这一步比较困难,"Zywitza说。"为了获得精子细胞,我们首先需要使用iPS细胞来培养原始生殖细胞--卵子和精子的前体。"这就是科学家们现在要解决的棘手任务。他们还计划从其他苏门答腊犀牛身上获得iPS细胞。生殖专家ThomasHildebrandt解释了为什么像这样的努力是必要的。他说:"印度尼西亚确实正在采取措施,通过将剩余的个体集中到野生动物保护区来保护苏门答腊犀牛的数量。但是,长期没有怀孕的雌性犀牛往往会变得不能生育,例如,由于其生殖器官上出现囊肿,或者它们可能只是太老而不能生育。尽管我们的工作正试图使看似不可能的事情成为可能--即确保那些否则可能会从我们的星球上消失的动物的生存--但它必须仍然是一个例外,而不是成为规则,尽管我们在实验室里所做的一切都很热闹,但这最多只能为拯救这些犀牛的灭绝做出一点贡献。保护和保存这些动物为数不多的栖息地至少同样重要。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337233.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1337233.htm

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科学家从极度濒危的犀牛身上培育出干细胞和迷你大脑

科学家从极度濒危的犀牛身上培育出干细胞和迷你大脑苏门答腊犀牛曾经广泛分布于整个东南亚地区,现在地球上只剩下不到80头个体。栖息地的丧失和为获取犀牛角而进行的偷猎是对其生存的主要威胁,而且保护工作并不像预期的那样成功,因为这些动物在人工饲养中并不太配合,而且在繁殖过程方面也很困难。为了给它们提供急需的帮助,马克斯·德尔布吕克分子医学中心(MDC)的科学家已经转向基于实验室的工具。成熟的细胞可以被重新编程成为iPSCs,而iPSCs又可以成为身体中的几乎任何其他细胞。在这项研究中,研究小组从取自马来西亚最后一头雄性苏门答腊犀牛Kertam的皮肤细胞中生成了iPSCs,后者于2019年死亡。这些iPSCs被发现能够成功地产生来自三个生殖层的细胞--内胚层、中胚层和外胚层--这反过来又能产生动物的所有组织和器官。接下来,研究人员用干细胞在实验盘中培育出脑器官,基本上可以被理解为是微型犀牛脑,因为所有测试的神经标志物都可以被检测到,表明这些细胞有可能产生复杂的器官。一个一个月大的迷你犀牛大脑,由干细胞培育而成。发育完全的神经元以绿色显示,而祖细胞为红色。但当然,这项工作最重要的意义在于,iPSCs可用于帮助提高苏门答腊犀牛的育种成功率,并增加其遗传多样性。克塔姆的遗产可以在他死后很长时间内继续存在。该研究的第一作者VeraZywitza说:"我们保存了他的遗传信息,并创造了一个机会,为将来的育种目的生产可行的精子。由于从苏门答腊犀牛身上采集的精液在直接取回后质量很差,在冷冻和解冻后质量更差,体外生成的精子为苏门答腊犀牛的一般辅助繁殖提供了一个很好的选择。"该研究发表在《iScience》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332837.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1332837.htm

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低温冷冻-设想中拯救物种免于灭绝的全新解决方案研究人员强调了低温库在保护全球日益减少的动物种群方面的巨大潜力,低温库可以在超低温下储存动物的各种遗传物质。这项研究得到了多家全球保护机构的支持,研究人员建议,今后应优先对物种进行采样,并建立一个全球低温库数据库,以促进合作保护工作,并有可能将受威胁物种重新引入其自然栖息地。最近发表在《动物园生物学》(ZooBiology)杂志上的一篇论文强调了冷冻库或活细胞库在应对全球保护挑战方面的深远前景。这些活细胞库在超低温下保存动物的遗传物质,如DNA、胚胎、精液和活体组织。这些细胞经培养后可用于各种用途,包括遗传分析、辅助生殖技术、确保动物种群的遗传多样性,甚至有可能将物种重新引入其自然栖息地。在这项研究中,研究人员分析了圣地亚哥野生动物联盟(SDZWA)冰冻动物园的内容,该动物园是世界上规模最大、种类最丰富的活体基因样本库,研究人员以此为基础制定了一个框架,用于确定未来采样物种的优先顺序。研究人员还利用世界上最大的物种知识数据库--Species360动物学信息管理系统(ZIMS)--中的汇总数据来确定未来基因样本采集的机会。研究结果表明,SDZWA冷冻动物园目前储存了965种不同的物种,其中包括5%的两栖类、鸟类、哺乳类和爬行类动物,而进一步从动物园和水族馆采集样本可将这一比例大幅提高到16.6%,从而获得另外707种濒危物种。此外,SDZWA冷冻动物园中已经保存了50%目前被列为野外灭绝物种的基因样本,但从动物园采样可以将这一数字提高到91%,从而有可能为这些濒临灭绝的物种提供重要的生命线。这项研究的主要作者、都柏林动物园和都柏林圣三一学院自然科学学院的安德鲁-穆尼(AndrewMooney)博士强调了这项研究的重要意义,他说:"这项研究不仅凸显了都柏林动物园和都柏林圣三一学院自然科学学院在保护濒临灭绝的物种方面所做的努力,而且也为都柏林动物园和都柏林圣三一学院自然科学学院提供了宝贵的经验。""这项研究不仅彰显了圣地亚哥动物园野生动物联盟迄今为止所做的令人难以置信的工作,还体现了全球动物园和水族馆界在进一步推动全球低温银行计划和保护优先事项方面的集体潜力。随着全球野生动物数量的不断减少,现在是收集和保存濒危物种基因样本的最关键时刻。冷冻样本提供了无与伦比的保护机会,但是,我们必须齐心协力,现在就收集样本,以免为时已晚"。"三一学院自然科学系动物学教授伊冯娜-巴克利(YvonneBuckley)说:"我们正处于生物多样性灭绝的危机之中,在未来几十年中,可能有超过一百万个物种面临灭绝的威胁。虽然我们的首要任务是防止物种在野外减少,但低温保存提供了一种手段来保护关键的遗传多样性,并将其重新引入种群,以提高它们的适应性和复原力。"这项研究的共同作者、物种360保护科学联盟的约翰娜-斯塔克(JohannaStaerk)说:"这项研究强调了低温保存在保护濒危物种方面的巨大潜力,以及动物园和水族馆在保护方面的作用。鉴于从野生物种中获取基因样本的难度很大,动物园和水族馆提供了理想的资源来收集基因样本,以确保物种未来的生存"。圣地亚哥动物园野生动物联盟保护遗传学克莱伯格捐赠主任奥利弗-莱德(OliverA.Ryder)说:"冷冻动物园四十多年来对有活力细胞的冷冻保存为基于基因组学的生物多样性发现提供了大量有影响力的资源,并展示了基于细胞的基因拯救的可能性。全球各国亟需扩大努力,建立分布式生物库网络,以公平的方式提供基于细胞的遗传资源,并为子孙后代提供保护选择。"圣地亚哥动物园野生动物联盟冰冻动物园馆长、该研究的共同作者马里斯-霍克(MarlysHouck)说:"库尔特-贝尼斯克博士于1975年创建了冰冻动物园,每年都有数以百计的样本加入其中。由于他的远见卓识,我们拥有了几十年前储存的物种和个体的细胞系,其中一些还没有繁殖过。它们的遗传多样性在目前的种群中没有体现,但可以通过冰冻动物园中的样本进行未来的遗传拯救。"除了建议哪些物种需要优先进行基因采样的框架外,研究报告的作者还鼓励建立一个全球冷冻样本库数据库,以促进在保护基因多样性方面的合作。这项研究是世界自然保护联盟(IUCN)保护规划专家组(CPSG)2016年会议期间举行的一次研讨会的成果,由物种360保护科学联盟与冰冻动物园的奥利弗-莱德(OliverRyder)合作举办。低温基因银行在拯救物种免于灭绝中的作用冷冻库在保护方面的强大作用体现在拯救现已功能性灭绝的北方白犀牛的努力中。由于仅有两头雌性白犀牛存活,科学家们正在利用来自冰冻动物园的样本,通过辅助繁殖技术拯救这一亚种,以免其永远消失。虽然北方白犀牛的例子是拯救该亚种的最后尝试,但研究报告的作者强调,积极主动地确定物种的优先次序并建立全球冷冻数据库以确保能更快地采取保护行动非常重要。低温保存可能是拯救濒临灭绝的物种(如北方白犀牛和虎鲸)的唯一救命稻草,因为这些物种可以获得活细胞培养物。遗憾的是,最近灭绝的长江江豚和圣诞岛琵琶蜥将永远无法实现这些可能性,因为它们没有活体生物样本。不过,大多数物种仍有采样机会。考虑到在世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录上被列为"最不受关注"的物种中,有71%的物种因气候变化的影响而濒临灭绝,现在储存基因样本有助于将来保护这些物种。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383167.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1383167.htm

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研究表明捕猎行为可能导致犀牛进化出更小的角

研究表明捕猎行为可能导致犀牛进化出更小的角这些图片是犀牛资源中心在线资源库的一部分,描述了所有五个犀牛物种--白犀牛、黑犀牛、印度犀牛、爪哇犀牛和苏门答腊犀牛--的侧面照。研究发现,对所有物种来说,随着时间的推移,角的大小(相对于身体大小)逐渐变小。研究人员认为,这一趋势是由于拥有大角的犀牛成为猎人的最主要目标,留下小角的幸存者进行繁殖并将其特征传给后代。以前在其他受威胁的动物种群中也曾观察到类似的趋势。犀牛角主要用于传统的医药,尽管它们作为象征主人财富和成功的展示品也变得越来越受欢迎。由于它们是如此的珍贵,直接接触它们--即使是科学家长期以来都一直受到很大的限制。这就是剑桥大学团队仅限于研究照片的主要原因,据说这也是为什么以前没有对犀牛角的大小进行过如此长时期的研究。黑犀牛向一匹马冲去,作者:威廉-科顿-奥斯威,1900年科学家们还分析了资料库中3158张犀牛的图画和照片--时间从1481年到2021年--以了解对这些动物的描绘是如何随时间变化的。也许并不奇怪,早期的图像倾向于将犀牛描绘成可怕的、令人恐惧的生物。然而,从1950年左右开始,它们越来越被描绘成需要保护的受威胁动物。具有讽刺意味的是,尽管大角可能使拥有大角的犀牛处于不利地位,但今天的大角大多较小,也有一些主要的缺点。"犀牛进化出它们的角是有原因的--不同的物种以不同的方式使用它们,如帮助抓取食物或抵御捕食者--所以我们认为拥有较小的角将不利于它们的生存,"该研究的第一作者OscarWilson说。该团队的报告本周发表在《人与自然》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331565.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1331565.htm

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世界上最古老的皮肤在异常罕见的化石中得以保存

世界上最古老的皮肤在异常罕见的化石中得以保存我们在博物馆里看到的大多数化石都是骨骼,原因很简单:骨骼不会很快腐烂,所以它们有更多的时间变成化石。像皮肤、肌肉和器官这样的软组织通常在人死后很快就会腐烂或被食腐动物吃掉,所以我们并不经常发现这些东西。但是,在适当的情况下,这也是可能发生的。把它迅速地埋在适当的介质中,你就可以得到保存在琥珀中的长着羽毛的恐龙尾巴、腌制在沼泽中的1.33亿年前的大脑,以及看起来像在打盹儿一样仍然长着皮肤和鳞片的点头龙。现在,多伦多大学的科学家们发现了迄今所知最古老的皮肤化石,比之前任何动物的记录保持者至少早了2100万年。这个样本可以追溯到2.86亿到2.89亿年前,这意味着它比最早的恐龙至少早了4000万年。研究小组说,这种皮肤属于某种早期爬行动物,有趣的是,它看起来像是昨天从鳄鱼身上剥下来的。它有着熟悉的鹅卵石表面,以及鳞片之间的铰链区域,科学家将其比作蛇皮。不同的皮肤化石碎片,显示出我们熟悉的爬行动物鳞片(E.D.Mooney&T.Maho),CCBY4.0我们对远古动物皮肤的了解大多来自印记--在皮肤腐烂之前,留在泥土上的间接印记会硬化成岩石。在这种情况下,皮肤本身被保存在一系列小的三维碎片中,包括坚韧的外表皮层和罕见的内真皮层。这些化石是化石猎人比尔和朱莉-梅在俄克拉荷马州的一个石灰岩洞穴系统--理查兹刺发现的。化石皮肤之所以能保存如此之久,这个地点可能是关键所在。该研究的第一作者伊桑-穆尼(EthanMooney)说:"在二叠纪早期,动物会掉进这个洞穴系统,并被埋在非常细的粘土沉积物中,从而延缓了腐烂过程。但关键在于,这个洞穴系统在二叠纪期间也是一个活跃的石油渗漏点,石油中的碳氢化合物和焦油之间的相互作用很可能使这种皮肤得以保存下来。"这些标本将存放在安大略皇家博物馆,进一步研究可能会发现更多有关古代动物皮肤的信息。这项研究发表在《当代生物学》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433178.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1433178.htm

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离人造器官更近一步:活化石腔棘鱼提供了新的视角诺和诺德基金会干细胞医学中心(reNEW)的约书亚-马克-布里克曼教授已经发掘出一个主基因的进化起源,该基因作用于指导干细胞的基因网络。"干细胞研究的第一步是了解支持所谓多能干细胞的基因调节网络。"约书亚-马克-布里克曼(JoshuaMarkBrickman)说:"了解它们的功能如何在进化中得到完善,可以帮助提供关于如何构建更好的干细胞的知识。"多能干细胞是可以发育成所有其他细胞的干细胞。例如,心脏细胞。如果我们了解多能干细胞如何发育成心脏,那么我们就离在实验室中复制这一过程更近了一步。干细胞的多能特性--意味着细胞可以发展成任何其他细胞--是传统上与哺乳动物有关的概念。现在,约书亚-马克-布里克曼和他的同事已经发现,控制干细胞和支持多能性的主基因也存在于一种叫做腔棘鱼的鱼类中。在人类和小鼠中,这个基因被称为OCT4,他们发现,在小鼠干细胞中,腔棘鱼的版本可以取代哺乳动物的版本。腔棘鱼除了与哺乳动物属于不同的类别外,还被称为"活化石",因为它在大约4亿年前发展成今天的形态,然后就没有改变过,它的鳍的形状像四肢,因此被认为类似于第一批从海里移到陆地上的动物。"可以这么说,通过研究它的细胞,你可以追溯到进化过程中,"助理教授莫莉-洛迪斯解释说。助理教授WoranopSukparangsi继续说道。"控制干细胞基因网络的核心因素在腔棘鱼中发现。这表明该网络在进化的早期已经存在,可能早在4亿年前就已经存在。"而通过研究其他物种的网络,例如这种鱼,研究人员可以提炼出支持干细胞的基本概念是什么。"在进化过程中向后移动的好处是,生物体变得更简单。例如,它们的一些基本基因只有一个副本,而不是许多版本。这样一来,你就可以开始分离出对干细胞真正重要的东西,并利用它来改善你在培养皿中的干细胞生长方式。"除了研究人员发现干细胞周围的网络比以前认为的要古老得多,并在古老的物种中发现外,他们还了解到进化究竟是如何修改基因网络以支持多能干细胞的。研究人员观察了40多种动物的干细胞基因。例如鲨鱼、小鼠和袋鼠。选择这些动物是为了提供进化中主要分支点的良好样本。研究人员使用人工智能建立不同OCT4蛋白的三维模型。研究人员可以看到,该蛋白质的一般结构在整个进化过程中得到了保持。虽然这些蛋白质中已知的对干细胞很重要的区域没有变化,但这些蛋白质中明显不相关的区域的物种特异性差异改变了它们的方向,可能会影响它支持多能性的程度。这是一个关于进化的非常令人兴奋的发现,在新技术出现之前是不可能的。"约书亚-马克-布里克曼说:"你可以把它看作是进化的巧妙思考,我们不修补'汽车中的发动机',但我们可以移动发动机,改进传动系统,看看它是否使汽车走得更快。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340545.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1340545.htm

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科学家给疲惫不堪的T细胞以第二次机会促进癌症治疗作为白细胞的一种类型,T细胞在保护身体不受外来入侵者(如癌症)侵害方面发挥着重要作用。但它们只能战斗这么长时间,然后就会变得疲惫不堪。当这种情况发生时,T细胞不会产生那么多的免疫反应刺激蛋白,而且在杀死癌症肿瘤细胞方面也不那么有效。免疫疗法是一系列基于生物学的癌症治疗方法的总称,它通过提高免疫系统的能力来阻止或减缓癌细胞的生长,或帮助其识别和摧毁癌细胞,从而利用T细胞来对抗癌症。要使免疫疗法有效,需要T细胞处于高峰期--未被耗尽--的状态。加州SanfordBurnhamPrebys的研究人员研究了黑色素瘤情况下的T细胞衰竭,并发现一种名为P-选择素糖蛋白配体-1(PSGL-1)的蛋白质,在T细胞表面发现,是T细胞衰竭的关键。该研究的主要作者JenniferHope说:"减缓或逆转T细胞衰竭是癌症研究的一个巨大焦点,许多研究人员正在研究不同的方法来实现这一目标。这种新方法本身可能是一种可行的治疗方法,但它也有巨大的潜力与现有疗法协同工作"。这种方法是独特的,因为它从多个角度解决了T细胞衰竭的问题。在研究了具有PSGL-1遗传缺陷的小鼠后,研究人员发现,这种蛋白质会导致T细胞衰竭,并且在患有免疫疗法抗性黑色素瘤的小鼠中,通过阻断PSGL-1活性的抗体减缓了T细胞衰竭。他们还注意到,耗尽的T细胞重新获得了它们的功能。Hope说:"与现有的免疫疗法相比,这种方法的独特之处在于它直接改变了T细胞衰竭的方式,并帮助它们重新获得功能。"在看到他们的基于抗体的方法在患有黑色素瘤的小鼠身上取得成功后,研究人员在患有间皮瘤的小鼠身上进行了测试,间皮瘤是一种侵袭性和致命的癌症,通常影响肺部组织并与石棉接触有关。他们发现,他们的方法对这种类型的癌症也有效果。研究人员的下一步是调整他们的方法,使之适合用于人类,并有可能用于治疗广泛的治疗性癌症。该研究的通讯作者琳达-布拉德利说:"一旦我们完成了所有必要的科学工作,这对很多患有对当前治疗有抵抗力的癌症的人来说可能真的很有价值,甚至是拯救生命。我们仍然有很长的路要走,但我很乐观,我们在这里找到了改变游戏规则的东西。"该研究发表在《细胞报告》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358293.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1358293.htm

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