揭示尼安德特人的遗产：现代人类继承的东西比想象的要多

揭示尼安德特人的遗产：现代人类继承的东西比想象的要多该研究仅适用于尼安德特人灭绝前从非洲迁移过来的人的后代，特别是那些欧洲血统的人。在发表在eLife上的一项研究中，研究人员报告说，一些尼安德特人的基因对现代人的某些特征负有责任，包括对免疫系统有重大影响的几个基因。然而，总的来说，该研究显示，现代人的基因在连续几代人中胜出。"有趣的是，我们发现参与现代人类免疫、代谢和发育系统的几个已确定的基因可能在祖先迁出非洲后影响了人类的进化，"研究的共同牵头人、文理学院计算生物学助理教授April（辛竹）说。"我们已经将我们的定制软件提供给任何对进一步研究感兴趣的人免费下载和使用。"使用来自英国生物银行的庞大数据集，包括近30万名非非洲血统的英国人的遗传和性状信息，研究人员分析了超过23.5万个可能源自尼安德特人的遗传变体。他们发现，这些DNA差异中的4303个在现代人类中发挥着实质性的作用，并影响着47个不同的遗传特征，例如某人燃烧卡路里的速度或一个人对某些疾病的天然免疫抵抗力。与以前的研究不能完全排除现代人变体的基因不同，新的研究利用更精确的统计方法来关注归因于尼安德特人基因的变体。虽然该研究使用的数据集几乎完全是生活在英国的白人个体，但该团队开发的新计算方法可以为从其他大型数据库中收集进化的见解提供一条前进的道路，以深入研究古人类对现代人的遗传影响。"对于研究人类进化的科学家来说，他们有兴趣了解数万年前与古人类的杂交如何仍然塑造了许多现今人类的生物学，这项研究可以填补其中的一些空白，"高级调查员、加利福尼亚大学洛杉矶分校副教授SriramSankararaman说。"更广泛地说，我们的发现还可以为进化生物学家提供新的见解，研究这些类型的事件的回声如何可能产生有益和有害的后果。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365349.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365349.htm

揭开新气味的面纱 科学家在气味世界中带来改变游戏规则的突破

揭开新气味的面纱科学家在气味世界中带来改变游戏规则的突破该研究结果发表在《自然》杂志上，预计将重新点燃人们对嗅觉科学的兴趣，并对香水、食品科学等产生深远的影响。嗅觉受体是位于嗅觉细胞表面的蛋白质，与气味分子结合，构成了我们身体中最多样化和最广泛的受体家族的一半。对它们更全面的理解为各种生物过程中的新发现奠定了基础。该研究的资深作者、药物化学副教授AashishManglik博士说："一段时间以来，这一直是该领域的一个巨大目标。他说，梦想是绘制数千种气味分子与数百种气味受体的相互作用图，以便化学家能够设计一种分子并预测它的气味。"Manglik说："但是我们一直无法制作这种地图，因为如果没有图片，我们不知道气味分子与它们相应的气味受体如何反应。"一张图片描绘了奶酪的香味，嗅觉涉及大约400个独特的受体。我们能检测到的数十万种气味中的每一种都是由不同的气味分子混合而成。每种类型的分子都可能被一系列的受体检测到，在每次鼻子闻到新东西的时候，都会给大脑带来一个难题。杜克大学分子遗传学和微生物学教授、Manglik的亲密合作者HiroakiMatsunami博士说："这就像在钢琴上敲击琴键以产生一个和弦。松南在过去20年里的工作重点是对嗅觉进行解码。了解气味受体是如何结合气味剂就可以从根本上解释了它是如何工作的。"为了创建这幅图，Manglik的实验室使用了一种叫做低温电子显微镜（cryo-EM）的成像技术，它允许研究人员看到原子结构并研究蛋白质的分子形状。但是在Manglik的团队能够看到气味受体与气味分子的结合之前，他们首先需要提纯足够数量的受体蛋白。气味受体是出了名的具有挑战性，有些人说不可能，在实验室里为这种目的制造。Manglik和Matsunami团队寻找一种在人体和鼻子中都很丰富的气味受体，认为它可能更容易人工制造，而且还能检测水溶性气味。他们最终选择了一种叫做OR51E2的受体，这种受体对丙酸盐有反应--这种分子会带来类似瑞士奶酪的刺激性气味。但事实证明，即使是OR51E2也很难在实验室里制造。典型的低温电镜实验需要一毫克的蛋白质来产生原子级的图像，但是共同第一作者ChristianBillesbøelle博士，Manglik实验室的高级科学家，开发了只使用1/100毫克OR51E2的方法，使受体和气味剂的快照触手可及。Billesbøelle说："我们通过克服长期以来扼杀该领域的几个技术难题实现了这一目标。这样做使我们能够在检测到气味的那一刻，首次看到气味剂与人类气味受体的连接。"这个分子快照显示，由于气味剂和受体之间非常特殊的配合，丙酸盐紧紧地粘在OR51E2上。这一发现与嗅觉系统作为危险哨兵的职责之一相吻合。虽然丙酸盐对瑞士奶酪丰富的坚果香味做出了贡献，但就其本身而言，它的气味却不那么令人胃口。Manglik说："这种受体以激光为焦点，试图感知丙酸盐，并可能已经进化到帮助检测食物何时变坏。他推测，像薄荷或香菜这样令人愉悦的气味的受体可能反而与气味剂的互动更加松散。"除了一次使用大量的受体外，嗅觉的另一个有趣的特点是我们能够检测到微小的气味，这些气味可以来去自如。为了研究丙酸盐如何激活这一受体，该合作项目邀请了希望之城的定量生物学家NagarajanVaidehi博士，他使用基于物理学的方法来模拟和拍摄OR51E2如何被丙酸盐打开。Vaidehi说："我们进行了计算机模拟，以了解丙酸盐如何在原子水平上导致受体的形状变化。这些形状变化在气味受体如何启动导致我们嗅觉的细胞信号传导过程中起着关键作用。该团队现在正在开发更有效的技术来研究其他气味受体对，并了解与受体相关的非嗅觉生物学，这些受体与前列腺癌和肠道中的血清素释放有关联。"Manglik设想了一个未来，在那里可以根据对化学品的形状如何导致感知体验的理解来设计新的气味，这与今天的药物化学家根据致病蛋白质的原子形状来设计药物并无不同。他说："我们多年来一直梦想着解决这个问题。现在有了第一个立足点，第一次看到了嗅觉分子是如何与我们的气味受体结合的。对我们来说，这只是一个开始。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357361.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357361.htm

挑战主流观点：4.5万年前的古代DNA揭示了隐藏的人类历史

挑战主流观点：4.5万年前的古代DNA揭示了隐藏的人类历史"人们普遍认为我们人类祖先的遗传学没有像其他动物那样因环境压力而发生变化，因为我们的沟通能力和制造及使用工具的能力增强了，"Souilmi博士说。然而，通过比较现代基因组和古代DNA，研究人员发现了50多个最初罕见的有益基因变体在古代人类群体的所有成员中变得普遍的案例。与许多其他物种相比，这种类型的适应性遗传变化的证据在人类中是不一致的。因此，这一发现挑战了关于人类适应性的主流观点，使我们对人类如何适应他们在地球上传播时遇到的新环境压力有了新的和令人兴奋的认识。共同牵头人、阿德莱德大学兼职研究员和澳大利亚国立大学DECRA研究员雷-托布勒博士说，检查古代DNA对于揭示人类进化的秘密至关重要。托布勒博士说："我们相信人类群体之间的历史性混合事件可能隐藏了现代人类基因组中的遗传变化迹象。我们检查了来自1000多个古代基因组的DNA，其中最古老的基因组大约有45000年的历史，以了解某些类型的遗传适应在我们的历史上是否比现代基因组的研究更常见。Huber教授说："使用古代基因组是至关重要的，因为它们在重大的历史混合事件之前，这些事件从根本上重塑了现代欧洲人的遗传血统。这使得我们能够恢复现代基因组的标准分析所看不到的历史性适应迹象。"研究论文的资深作者ChristianHuber教授是阿德莱德大学的兼职研究员和宾州州立大学的助理教授。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334779.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334779.htm

研究发现狗鼻子“生来平等” 不同品种嗅觉无显著差异

研究发现狗鼻子“生来平等”不同品种嗅觉无显著差异尽管如此，有人提醒说，希望看到更多狗的数据和更广泛的基因分析，以确信所有品种的鼻子都相似。这项尚未经同行评审的研究，挑战了长期以来被吹捧的观点，即一些工作犬种，如德国牧羊犬、猎犬和拉布拉多寻回犬，与其他狗相比，具有特别发达的气味探测能力。相反，研究人员认为，这些狗在气味探测方面的成功可能源于几代人对该品种的训练。该研究的主要作者、美国加州大学洛杉矶分校的功能形态学家DeborahBird说：“狗是哺乳动物中嗅觉最灵敏的物种，特别是某些品种的狗，嗅觉更强。”由于很难测试一些狗是否具有高超的嗅觉技能，还是只是善于听从指示。因此，Bird和同事选择通过检查家犬、狼和土狼的头骨及遗传物质来检验它们的气味探测能力。他们使用CT扫描创建了来自45种不同犬种的104个头骨的3D模型，再使用这些模型来测量头骨中被称为筛板的骨结构的面积。筛板上有嗅觉神经，嗅觉神经将气味信息传递到大脑。相对于哺乳动物的体型，筛板更大意味着嗅觉更好。研究人员还研究了能够表明哺乳动物嗅觉好坏的遗传参数。首先，他们深入研究了公开的狗基因组记录，并在111个家养品种以及27只狼和4只土狼的基因组中进行了调查，以找出每种动物有多少个嗅觉检测基因。接下来，他们观察了另外24个家养品种的口腔组织样本，以发现哪些基因编码了在嗅觉中起作用的蛋白质。根据这些测量结果，研究人员得出结论，家犬的鼻子可能不如狼和土狼灵敏。家犬包括在现代狗繁殖之前就存在的古老品种，如澳洲野狗和巴森基犬，以及我们熟悉的品种，如西班牙猎犬和柯基犬。研究人员没有发现遗传或骨骼证据表明某些家犬品种的鼻子比其他品种的好。相反，他们认为，一些狗的行为特征，如取悦他人或高耐力，使它们看起来比其他狗的鼻子更有辨识力。不过，这项研究没有在野外对狗进行测试。在野外，一些品种可能会因为耐力、可训练性或取悦人类的能力而在搜救行动或缉毒行动中表现出色。“我们认为，有些狗的嗅觉比其他狗更好，可能并不一定是因为它们的鼻子特别好，而是它们有兴趣用鼻子帮助我们完成我们想让它们做的事情。”美国布罗德研究所的计算生物学家ElinorKarlsson说。相关论文信息：https://doi.org/10.1101/2024.04.15.589487...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428930.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428930.htm

人工智能系统在识别气味方面比人类更胜一筹

人工智能系统在识别气味方面比人类更胜一筹当然，已经有电子鼻可以嗅出血细胞中的癌细胞，并对废水处理厂周围的空气进行评估，但真正由计算机驱动的嗅觉却一直难以实现。这也许是因为我们的鼻子有400个嗅觉受体，比视觉的4个受体和味觉的约40个受体多出许多。宾夕法尼亚大学莫奈尔化学感官中心的研究人员与Osmo公司（GoogleDeepMind的衍生公司）的同事们一起，领导了一项研究，创建了一个基于神经网络的系统，该系统可以分析气味分子，并用人类语言描述该分子应该是什么味道。该人工智能系统开发出了研究人员所称的"主要气味图"（POM）。"在嗅觉研究中[......]，是什么物理特性让空气中的分子在大脑中产生这样的气味一直是个谜。"但是，如果计算机能够辨别出分子的形状与我们最终如何感知其气味之间的关系，科学家们就可以利用这些知识来加深对我们的大脑和鼻子如何协同工作的理解。这些知识可以帮助研究人员开发出更好的驱蚊剂或除臭产品，以及其他可能的应用。为了训练该系统，研究小组向它输入了5000种气味物质的分子结构，以及一系列描述气味的描述，如"薄荷味"或"霉味"。研究小组还请来了15位专家组成员，让他们嗅出400种气味，并给他们55个词来描述每种气味。在测试中，人工智能系统的表现略好于小组成员。但还有一个更令人印象深刻的结果。"然而，最令人惊讶的结果是，该模型成功地完成了它没有接受过训练的嗅觉任务，"Mainland说。"让人大开眼界的是，我们从未训练它学习气味强度，但它仍能做出准确的预测"。接下来，研究人员利用该系统绘制了50万种从未被实际合成过的气味分子--研究小组表示，这项任务需要人类嗅闻70年才能完成。研究人员写道："神经科学的进步通常以神经回路支持的新世界地图的创建和发现来衡量。之所以能够做到这一点，是因为科学家们首先拥有了外部世界的地图，然后测量了大脑中的反应是如何随着刺激物在地图上的位置而变化的。这项研究提出并验证了以数据为驱动的人类嗅觉地图。我们希望这张地图能对化学、嗅觉神经科学和心理物理学研究人员有所帮助[......]成为研究嗅觉本质的新工具。"这项研究发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380867.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380867.htm

研究发现因原始人随意与其它人种交配 至今影响现代人健康

研究发现因原始人随意与其它人种交配至今影响现代人健康比如被研究非常多的尼安德特人（尼人），每个非非洲现代人类的基因都大约包含有1%-4%尼安德特人基因——比例的多少取决于你所在的地方。尼安德特人的祖先大约在40万年前到达现在的欧洲，并在之后的日子里在那里定居繁衍。直到大约5万年前，海德堡人另一个后裔——智人的到来（尼安德特人被认为也是海德堡人的后裔），在短短一万多年的时间里，尼安德特人灭绝。图：尼安德特人合成图在智人和尼安德特人交集的时间里，智人和尼安德特人存在许多通婚，所以越古老的智人化石拥有的尼安德特人基因比例就越高，4万年前的现代人类被发现拥有多达6%-9%的尼安德特人基因。非洲人很少发现尼安德特人的基因，这只能说明一个问题，他们是智人的发源地，如果智人是从其它地方迁徙到非洲的话，那么被“污染”的基因也会带过去。其实，尼安德特人和智人外形差距还是很大的，毕竟几十万年都没有交集过了，但是古代智人并没有太多的讲究，还是与之通婚，进行深入的基因交流。这种“不讲究”的做法在智人历史上表现得淋漓尽致，可以说每迁徙到一个地方，智人就会与更早在当地定居原始人通婚。我甚至怀疑，智人对其它人种的基因污染也是导致其它人属物种灭绝的主要原因之一。图：丹尼索瓦人修复图虽然，古代智人这种“不讲究”的行为让智人得到了许多有利生存的基因——所谓的杂交优势，但是这也给现代人留下了许多无法抹去的后遗症。最近一项研究发现，过去智人祖先和另外一个人种——丹尼索瓦人（丹人）的通婚，获得了一些能够帮助我们抵御寒冷的基因，但后遗症是更容易出现精神分裂等心理健康问题。智人得到的丹尼索瓦人的基因丹尼索瓦人是一种2010年刚刚确定没多久的人种，但其实他们早在28万年前就已经到达现在中国的辽宁，然后在亚洲到处迁徙，并且在亚洲许多地区都留下了远古遗迹，只是以前他们的石制工具、艺术创作等文物都被认为是早期智人留下的。丹尼索瓦人是尼安德特人的一个分支，但是他们保留了更多古老特征，不过当智人也到达亚洲的时候，并没有被这些外表吓跑，还是与他们通婚了。此前就有研究发现，生活在东南亚的现代人和澳大利亚原住民都包含高比例的丹尼索瓦人基因，大约5%。由于丹尼索瓦人适应高海拔气候，所以很多人认为生活在青藏高原的现代人的抗寒能力就是来自丹尼索瓦人，但是很少有研究指出具体什么基因，以及如何影响。最近这项研究，研究人员在检查了26个现代人种群的基因组成，并将其与我们已灭绝的表亲的基因组进行交叉比对，发现了现代人类中最广泛的丹尼索瓦人DNA痕迹之一——SLC30A9基因。SLC30A9基因的分布，AI翻译JorgeGarcia供图该基因同样是除非洲以外所有地区的现代人口都拥有，现代非洲人的基因组实际上基本拥有的是SLC30A9的较旧变体，这意味着智人是出非洲后获得它的。另外，SLC30A9基因并没有出现在已知的尼安德特人基因组中，因此可以排除尼安德特人带给现代人的，它最有可能的就是来自丹尼索瓦人。SLC30A9基因对现代人有何影响？研究人员清楚，该基因本身编码一种名为ZnT9的蛋白质，该蛋白质可以跨细胞膜运输锌，但为了分析它对现代人的生理影响，他们将其引入人类胚胎肾细胞。最终发现，SLC30A9基因改变了进入线粒体和内质网等关键细胞结构的锌量，并导致线粒体代谢发生变化——防止“锌超载”并实现整体“功能增强”，从而更加能够抵御寒冷。然而，锌失衡会导致神经系统疾病，有证据表明这可能与包括精神分裂症、躁郁症、抑郁症和神经性厌食症在内的不良疾病有关。这项研究于今年9月25日发表在《普洛斯遗传学》杂志上，不过丹尼索瓦人并不是唯一会显著影响现代人的灭绝人种。尼安德特人的基因实际上带来更多负面影响——包括更容易患上过敏、中风、抑郁症等等。以前其实很多人认为这是一些“坏基因”导致的，包括我看到的一些科普读物也基本是这么描述的，但现在看来没有好坏，同一个基因能同时带来正向和负向影响。然而，很明显这些负面影响并不算什么，因为优势选择的存在，如果这些基因导致的负面影响对生存很关键的话，那它可能很早就被剔除了。它们依然存在，那只能说明这些基因带来的优势比劣势更重要。原文：https://www.iflscience.com/sex-between-humans-and-denisovans-continues-to-mess-with-our-mental-health-71385文献：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010950...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393987.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393987.htm