科学家们发现了一个分子基础 揭开了动物碱性味觉的奥秘

科学家们发现了一个分子基础揭开了动物碱性味觉的奥秘最近，由莫内尔化学感官中心的首席研究员张亚莉博士带头的一组科学家揭示了这个有趣的问题，就像他们在2021年对pH值较低一侧的酸味所做的那样。他们的研究结果最近发表在《自然-代谢》杂志上，并在《自然》杂志上得到强调，他们确定了一个以前未知的氯离子通道，他们将其命名为嗜碱者（Alka），作为碱性pH值的味觉感受器。一只野生的果蝇在树枝上以露珠的形式选择食物。食物的两种颜色标志着pH值的不同，中性食物为金褐色，碱性食物为蓝色。Mi等人发现了一种名为Alka的味觉受体，负责感知碱性pH值。Alka是一个氯离子通道，被氢氧根离子（OH-）直接激活，从而能够避免潜在的有害碱性食物。资料来源：张亚莉，莫内尔化学感官中心pH值是衡量一种物质的酸性或碱性的尺度，对生物体起着至关重要的作用，因为许多生物过程，如分解食物和酶促反应，需要pH值的水平恰到好处。虽然我们熟悉酸味，它与酸有关，使我们能够感觉到pH值的酸性一端，但对动物如何感知pH值的另一端的碱却知之甚少。检测通常存在于食物来源中的酸和碱是很重要的，因为它们可以显著影响动物所食用的营养特性。Zhang的研究小组发现，Alka在苍蝇的味觉感受器神经元（GRNs）中表达，GRNs是哺乳动物味觉感受器细胞的对应物。当面对中性食物和碱性食物时，野生型苍蝇通常选择中性食物，因为高pH值物质通常有毒性。相反，缺乏Alka的苍蝇在面对碱性食物时，会失去对碱性食物的辨别能力。如果食物的pH值过高，在人类中可能是有害的，并导致健康问题，如肌肉痉挛、恶心和麻木。同样，果蝇吃了pH值高的食物后，它们的寿命也会缩短。该团队的工作表明，阿尔卡对于苍蝇远离有害的碱性环境至关重要。Zhang说："检测食物的碱性pH值是一种有利的适应性，有助于动物避免食用有毒物质。"为了了解Alka是如何感知高pH值的，Zhang的研究小组进行了电生理分析，发现Alka形成了一个氯离子（Cl-）通道，它被氢氧根离子（OH-）直接激活。与哺乳动物的嗅觉神经元一样，苍蝇的GRN内部的Cl-浓度通常高于该神经细胞外部。Zhang提出，当暴露在高浓度的刺激下，Alka通道打开，导致带负电荷的Cl-从苍蝇的GRN内部流向外部。这种Cl-的外流激活了GRN，最终向苍蝇的大脑发出信号：食物是碱性的，应该避免。这表明长期以来一直被忽视的Cl-和Cl-通道在向大脑发出味觉信号方面具有关键功能。此外，Zhang的小组利用基于光的光遗传学工具研究了苍蝇如何检测碱性物质的味道。他们发现，当他们关闭碱性GRNs时，苍蝇不再被碱性食物的味道所困扰。相反，他们通过向这些碱性GRNs照射红光来激活它们。有趣的是，当这些苍蝇被给予甜味食物并同时暴露在红光下时，这些苍蝇不再想吃甜味食物，很显然碱性味道会对苍蝇选择吃什么产生很大影响。总的来说，Zhang的研究小组已经确定Alka是一种新的味觉受体，专门用于感知食物的碱性pH值。在未来，他的团队旨在探索哺乳动物中是否存在类似的高pH值探测器。Zhang说："我们的工作解决了关于是否有碱性事物的味道的争论。结论是肯定是有的"。对包括人类在内的动物的新味觉品质的研究对了解饮食习惯和制定改善营养的战略有重要意义。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354187.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354187.htm

斑马条纹激发了科学家研发智能温差发电装置的灵感

斑马条纹激发了科学家研发智能温差发电装置的灵感现在，科学家们将斑马的争论引向了一个完全不同的方向--以这种动物为灵感，创造出一种利用对比鲜明的色调作为热导体来发电的装置。韩国光州科技学院（GIST）的研究人员已经开发出一种灵活的、可生物降解的纤维型热电发电机（TEG），它利用黑色和白色部分在表面以下产生温度梯度，进而可以发电。"传统的TEG设计又大又笨重，因为它们依赖于自然对流，这导致了平面外的温度梯度，"GIST教授和该研究的作者YoungMinSong解释说。"这需要硬的绝缘体，这限制了TEGs在柔性和可穿戴设备中的应用。现在我们的设计已经超越了这一模式，创造了一个灵活和可生物降解的平面内设备。这增加了它的适用性，同时通过使其具有可扩展性、可整合性和可持续性来减少对环境的影响"。可生物降解的PLCL材料形成了白色条纹，它反射阳光并发出红外辐射，以保持其下方区域的凉爽，而PEDOT:PSS在肉眼看来是黑色的，它提供了创造下方温度梯度所需的热吸收。在设计中借助于硅纳米膜，新颖的TEG设计能够为梯度产生22°C（49.6°F）的温差。虽然实验室模型是一个小型原型，但研究人员说，它可以每天24小时连续发电，而且这些材料在35天内完全在盐水中被生物降解。"这场大流行造成了一次性口罩和防护设备的广泛使用，这对环境造成了巨大的影响，"Song说。"这强调了对像TEG这样的可持续和生态友好的解决方案的需求，这些解决方案可以[被]纳入此类可穿戴设备中，以执行诸如自我发电和传感的专门功能。"这项研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348817.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348817.htm

科学家揭示斑马鱼如何修复受损的心脏

科学家揭示斑马鱼如何修复受损的心脏当一个人心脏病发作而没有得到及时治疗时，心肌细胞会因缺氧受损并开始死亡。疤痕组织生长，由于我们不能制造新的心肌细胞，心脏就不能像它应该的那样有效地泵送。然而，对于像斑马鱼这样的低等脊椎动物来说，情况却完全不同：它们可以再生器官，包括其心脏。柏林医学系统生物学研究所（BIMSB）定量发育生物学实验室负责人JanPhilippJunker教授说：“我们想找出这种小鱼是如何做到的，以及我们是否可以从中学习。”研究人员在DanielaPanáková博士的帮助下，在斑马鱼的心脏中模拟了心肌梗塞的伤害，DanielaPanáková博士是MDC发育和疾病中电化学信号实验室的负责人。他们利用单细胞分析和细胞谱系树监测心肌细胞的再生情况。他们的研究结果最近发表在《自然-遗传学》上。研究人员将斑马鱼一毫米大小的心脏暴露在一根冷针下几秒钟，同时在显微镜下观察它。针接触到的任何组织都会死亡。与那些心脏病发作的人相似，这导致了炎症反应，随后是成纤维细胞产生的瘢痕。“令人惊讶的是，对伤害的直接反应非常相似。但是，虽然人类的过程在这一点上停止了，但它在鱼体内继续进行。它们形成新的心肌细胞，这些心肌细胞能够收缩，”Junker说。他继续说：“我们想确定来自其他细胞的信号，并帮助驱动再生。”Junker的团队使用单细胞基因组学来搜索受伤的心脏，寻找健康斑马鱼心脏中不存在的细胞。研究人员发现了三种瞬间被激活的新成纤维细胞类型。尽管与其他成纤维细胞有着相同的外观，但这些被激活的细胞有能力读取各种额外的基因，这些基因参与了蛋白质的形成，如胶原蛋白12等结缔组织因子。在人类中，纤维化，也被称为瘢痕，被认为是心脏再生的障碍。然而，一旦被激活，成纤维细胞似乎是该过程的关键。当Panáková使用基因技巧关闭斑马鱼中表达胶原蛋白12的成纤维细胞时，它们的重要性就变得很明显了。结果是：没有再生。Junker认为，成纤维细胞负责发出修复信号是有道理的。他说：“毕竟，它们就在受伤的地方形成。”为了确定这些被激活的成纤维细胞的来源，Junker的团队使用一种名为LINNAEUS的技术制作了细胞系树，他的实验室在2018年开发了这种技术。LINNAEUS与遗传疤痕一起工作，这些疤痕共同作用于每个细胞的来源，就像一个条形码。“我们使用CRISPR-Cas9基因剪刀创造这个条形码。如果在受伤后，两个细胞有相同的条形码序列，这意味着它们是相关的，”Junker解释说。研究人员确定了两个暂时激活的成纤维细胞来源：心脏外层（心外膜）和内层（心内膜）。产生胶原蛋白12的细胞只在心外膜被发现。多名MDC研究人员在整个研究过程中进行了合作--从鱼的实验，到遗传分析，再到结果的生物信息学解释。SaraLelek说：“对我来说，最激动人心的事情是看到我们的学科如何相互补充，以及我们如何在活体动物上验证生物信息学的结果，”她是该研究的主要作者，负责动物试验。“这是一个大项目，让我们都能贡献自己的专业知识。我...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313317.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313317.htm

科学家发现斑马鱼身上的"出局"分子 它能告诉失败者何时退出战斗

科学家发现斑马鱼身上的"出局"分子它能告诉失败者何时退出战斗日本理研研究所的科学家们此前曾发现，在斑马鱼的脑深部结构中，有两个神经回路，它们在斑马鱼判断战斗输赢的过程中起着至关重要的作用。研究小组发现，当斑马鱼处于失败的边缘时，神经递质乙酰胆碱（ACh）会触发神经开关，从而在腹股沟间核中产生输家特异性电位（或沿着预先存在的通路加强信号）。在这一过程中，另一种神经递质谷氨酸也会从内部移动到突触间核神经元突触后膜的表面--这在赢家身上是不会发生的。从根本上说，这种分子激活诱发了一种非常特殊的神经连锁反应，向鱼发出信号：是时候赶紧跑路了。该图表摘要显示了输掉比赛的鱼大脑中被激活的通路Kinoshita,M&Okamoto,H/CurrentBiology/(CCBy4.0)由于斑马鱼拥有与人类和啮齿类动物相似的神经递质受体、转运体以及合成和代谢酶，因此这种机制很可能存在于大脑构成具有相似保守性的物种中。这种鱼类还与人类共享约70%的基因，而我们迄今所知的基因中有84%与人类疾病有关。冈本仁志带领研究小组完成了之前的发现："所以我很确信，它在其他动物中也扮演着类似的角色。"研究人员是在将两条雄性斑马鱼放入水箱中进行搏斗后发现这一现象的。在出现明显的优势鱼之后，两条斑马鱼都被安乐死，研究人员对它们的大脑切片进行了深入研究。虽然从哲学上讲，也许这两条鱼最终都不是赢家，但在神经科学领域，它们之间的差异却是显著的。研究人员认为，了解这种"失败者的转换"可能对治疗社交焦虑和退缩等情绪障碍有重大意义。冈本说："有很多研究表明，哈氏神经节与严重抑郁症有关，但哈氏神经节与环间核相连的部分还没有得到很多研究。我确信这一回路很可能与社交退缩等情况有关。"虽然是初步研究，但这些发现对未来的考虑很有意义，比如抑制ACh活性的东西是否会对人类的驱动力、坚持力和心理复原力产生积极影响？与此同时，研究人员打算继续研究这些输赢回路在生存中所扮演的角色。冈本说："我们的最终目标是确定这两个回路的真正作用。我们目前的假设是，赢家回路使鱼类专注于自己的内部状态，而输家回路则使鱼类关注外部世界。我们目前正在进行实验来验证这一假设。"这项研究发表在《当代生物学》（CurrentBiology）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393427.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393427.htm

科学家发现了一个具有固体表面的磁化死星

科学家发现了一个具有固体表面的磁化死星艺术家的印象图显示了Westerlund1.星团中的一颗磁星IXPE是美国国家航空航天局和意大利航天局之间的一项合作，它允许科学家通过测量X射线的偏振，也就是光波的振荡方向来检查太空中的X射线。该小组研究了磁星4U0142+61，它位于仙后座，距地球约13000光年。磁星是中子星-大质量恒星坍缩后的残余核心，它们在生命的最后阶段会形成超新星爆炸。与其他中子星不同，它们有一个巨大的磁场--宇宙中最强大的磁场，并发出明亮的X射线，并显示出不稳定的活动期，在短短一秒钟内释放出的能量比我们的太阳一年所释放的能量大几百万倍，这被认为是由其超强的磁场驱动的，比标准中子星强100到1000倍。研究小组发现，如果X射线穿过大气层，那么偏振光的比例要比预期的低得多。(偏振光是指晃动都在同一方向的光--也就是说，电场只以一种方式振动。大气层就像一个过滤器，只选择光的一种偏振状态）。研究小组还发现，对于能量较高的光粒子来说，与能量较低的光相比，偏振角--摆动--正好翻转了90度，这与理论模型预测的一样，如果恒星有一个固体外壳，周围有一个充满电流的外部磁层。共同第一作者、IXPE科学小组的成员SilviaZane教授（UCLMullard空间科学实验室）说。"这完全出乎意料，之前我确信会有一个大气层，而这颗恒星的气体已经达到了一个临界点，并以类似于水可能变成冰的方式变成了固体，这是该恒星难以置信的强磁场带来结果。但是，与水一样，温度也是一个因素--更热的气体将需要更强的磁场才能变成固体。下一步工作是观察具有类似磁场的更热的中子星，以研究温度和磁场之间的相互作用如何影响恒星表面的特性。"主要作者、帕多瓦大学的罗伯托-塔维纳博士说。"我们能观察到的最令人兴奋的特征是偏振方向随能量的变化，偏振角正好摆动90度。这与理论模型的预测一致，证实了磁星确实被赋予了超强的磁场。"量子理论预测，在强磁化环境中传播的光在两个方向上被极化，即平行和垂直于磁场。观察到的偏振的数量和方向带有磁场结构和中子星附近物质的物理状态的印记，提供了其他方式无法获得的信息。在高能量下，与磁场垂直偏振的光子（光的粒子）预计将占主导地位，从而导致观察到的90度偏振摆动。来自帕多瓦大学的RobertoTurolla教授，也是UCLMullard空间科学实验室的名誉教授说："低能量下的极化告诉我们，磁场很可能强大到将恒星周围的大气变成固体或液体，这种现象被称为磁凝结。"该恒星的固体外壳被认为是由离子的晶格组成的，被磁场固定在一起。原子不会是球形的，而是在磁场的方向上拉长的。磁星和其他中子星是否有大气层仍然是一个有争议的话题。然而，这篇新论文是对中子星的首次观察，其中固体外壳是一个可靠的解释。英属哥伦比亚大学（UBC）的杰里米-海尔教授补充说："同样值得注意的是，包括量子电动力学效应，正如我们在理论建模中所做的那样，得到的结果与IXPE的观测结果相一致。尽管如此，我们也在研究解释IXPE数据的替代模型，对于这些模型仍然缺乏适当的数字模拟。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337229.htm

科学家们发现了地球远古时期隐藏的第6次大灭绝现象

科学家们发现了地球远古时期隐藏的第6次大灭绝现象现在，一项新的研究表明，这些失踪的化石指向了地球上最早的已知大规模灭绝事件。这些最早的大型复杂动物群落因全球氧气急剧减少而死亡--这一发现可能对受到人类活动威胁的现代海洋生态系统有影响。"这代表了动物化石记录中公认的最古老的大灭绝事件，"研究的主要作者、弗吉尼亚理工大学的博士后研究员ScottEvans说。"它与所有主要的大规模灭绝事件一致，都与气候变化有关。"动物至少已经经历了五次大规模灭绝的进化考验。有奥陶纪-硅谷纪和泥盆纪大灭绝（分别是4.4亿年和3.65亿年前），它们杀死了许多海洋生物。然后是二叠纪-三叠纪-也被称为"大灭绝"-和三叠纪-侏罗纪灭绝（分别在2.5亿年和2.1亿年前），这些灭绝影响了海洋脊椎动物和陆地动物。最近的一次大灭绝，大约在6600万年前的白垩纪末期，消灭了大约75%的植物和动物，包括非鸟类恐龙。一段时间以来，是否应该在这个名单上再增加一次大规模灭绝，一直是古生物学家们的一个公开议题。科学家们早就知道5.5亿年前化石多样性的突然下降，但不清楚这是否是由于一个突然的大规模灭绝事件。一个可能的解释是，早期的三叶虫--有盔甲的海洋节肢动物开始与震旦纪动物群竞争，导致后者消亡。另一个可能的解释是，震旦纪动物群继续生存，但保存这一时期化石的必要条件只存在于5.5亿年前。"人们认识到在这个时候生物群发生了变化，"埃文斯说。"但是对于原因可能是什么存在重大疑问。"为了回答这些问题，埃文斯和他的同事汇编了一个其他研究人员以前在科学文献中描述的震旦纪化石数据库，按照地理位置、身体大小和进食方式等因素对每个条目进行分类。该小组对生活在5.5亿年前的70个动物属进行了编目，发现其中只有14个属在1000万年后仍然存在。他们注意到保存化石所需的条件没有明显的变化，也没有发现摄食模式的那种差异，这表明震旦纪动物由于与早期寒武纪动物（如三叶虫）的竞争而灭绝。已灭绝的埃迪卡拉化石Dickinsonia（左）和相关但罕见的Andiva（右）的印象，来自南澳大利亚的NilpenaEdiacara国家公园。但是在这些幸存的生物中，有一个共同点：相对于体积而言，身体的表面积很大，这可以帮助动物应对低氧条件。这一观察结果，结合5.5亿年前氧气减少的地球化学证据，表明震旦纪可能已经在海洋中的低氧供应造成的大规模灭绝事件中结束。研究人员于11月7日在《美国国家科学院院刊》上在线发表了他们的发现。"研究报告的共同作者、弗吉尼亚理工大学地质生物学教授ShuhaiXiao（在新标签中打开）说："我们研究了选择性模式--什么灭绝了，什么幸存了，以及什么在灭绝后繁荣了。事实证明，不能应对低氧水平的生物体被选择性地清除了。"为什么氧气水平在埃迪卡拉时代的晚期急剧下降，仍然是一个谜。埃文斯说，火山爆发、构造板块运动和小行星撞击都有可能，还有一些不太戏剧化的解释，如海洋中营养水平的变化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332983.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332983.htm