不起眼的水生植物揭开了植物生长的秘密

不起眼的水生植物揭开了植物生长的秘密细胞粘附力减弱的拟南芥茎,用生长激素黄铜激素抑制剂处理后,表皮生长速度减慢,造成机械应力,表皮细胞被拉开后出现裂缝。这种漂浮植物的茎部充满了空隙,这种空隙意味着茎部内部的维管柱在受到压力时会弯曲。这种效应在大多数茎干坚实的植物中并不明显。研究人员发现,在矮小突变体中,中央维管柱是波浪形的,而不是笔直的。他们假设,这种摇摆不定的脊柱是由内部冲突引起的,即植物茎内部发生的变化与表皮或皮肤之间的差异。合著者理查德-肯纳韦博士的计算模型显示,这一想法可以解释观察到的情况。约翰-英纳斯中心的恩里科-库恩教授是《科学》杂志上这项研究的作者之一,他解释说:"我们意识到,在这些类型的矮小植物中,只有表皮,也就是它们的表皮希望变短,内部组织仍然希望变长,因此产生了弯曲效应。"这是一个惊喜--以前人们认为,在农业中非常重要的矮化品种之所以矮化,是因为茎中的所有东西都受到影响而长得较少,但事实上,在这种情况下,只是表皮产生了一种束缚。进一步的研究发现,丝叶狸藻(Utriculariagibba)矮化突变体缺乏一种叫做黄铜类固醇的生长激素。他们推测,这种激素通常能让皮肤伸展,从而提供更宽松的束缚,让植物茎干伸长。为了验证这一想法,他们在模式植物拟南芥中使用了一种突变体,这种突变体会减弱细胞间的粘合力,以观察减少黄铜类固醇是否会导致茎表皮因压力而出现重大裂缝。科恩教授解释说:"这正是我们所看到的。通常情况下,拟南芥茎的胶合作用减弱,会出现轻微裂缝,因为激素的作用是松开紧身衣。但当荷尔蒙缺失时,表皮就会被完全撕掉,植物几乎没有了表皮"。合著者理查德-史密斯(RichardSmith)教授的计算模型显示,类黄铜激素可能是通过松弛表皮细胞壁的纤维来放松紧身衣的。"植物细胞被粘在一起,并被迫以一种协调的方式行事,这仅仅是由于它们的果胶,它们的胶水,将它们结合在一起。"科恩教授解释说:"我们在这项研究中发现,这是一种非常强大的力量;这种胶水非常牢固,你只需要改变一层细胞的生长,其他细胞就会跟着改变。以前的研究强调植物发出分子信号以协调方式生长,这仍然是解释的一部分。但我们的研究表明,植物细胞的胶粘性也是协调生长的重要组成部分。粘在一起非常重要"。共同作者、剑桥大学塞恩斯伯里实验室的克里斯托弗-怀特伍兹博士强调了这些发现对未来研究的潜在重要性。"细胞层之间的机械相互作用控制着两种截然不同物种的茎的生长,这一事实提出了一个问题:它们是否控制着植物发育的其他方面,例如叶片复杂的内部形态。我们很想测试一下情况是否如此。"这些发现揭示了小麦和水稻等支撑农业绿色革命的矮化作物品种,解释了基因如何控制它们的生长以及我们将来如何提高它们的效率。他们的发现还与动物的发育过程有关,如鳄鱼皮裂缝的形成和肠道的成形,在这些过程中,各层之间的机械相互作用也被认为发挥了作用。许多假说一开始看起来很有希望,但在整个实验过程中却失败了。科恩教授认为,这种情况并非如此。"第一眼看到我们的矮小水生植物中摇摆不定的组织令人兴奋,因为我们一看到它,就知道可能发生了什么。但最大的兴奋来自于在一个完全不同的系统中测试这个想法。大自然是难以捉摸的。99%的好点子在接受严峻考验时都会一败涂地。但偶尔也会有一个想法存活下来,然后你就会知道,大自然向你揭示了它的一个秘密,"他说。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375367.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1375367.htm

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苔藓:支撑地球生态健康的不起眼的支柱

苔藓:支撑地球生态健康的不起眼的支柱苔藓为全世界生态系统中的植物生长奠定了基础,并且通过其大量的碳捕获能力,有可能在缓解气候变化方面发挥关键作用。在今天发表在《自然-地球科学》杂志上的一项研究中,主要作者大卫-埃尔德里奇博士和来自国际研究机构的50多位同事描述了他们如何从全球超过123个生态系统中收集生长在土壤上的苔藓样本,范围从茂盛的热带雨林,到贫瘠的极地景观,再到干旱的沙漠,如澳大利亚的沙漠。研究人员发现,在所调查的环境中,苔藓覆盖了惊人的940万平方公里,其面积大约相当于加拿大或中国。新南威尔士大学生物、地球和环境科学学院的埃尔德里奇博士说:"我们最初对没有受到太多干扰的本地植被的自然系统与公园和花园等人为系统有什么不同感兴趣。因此,在这项研究中,我们想了解更多关于苔藓的细节,以及它们在为环境提供基本服务方面的实际作用。我们研究了在以苔藓为主的土壤中发生了什么,以及在没有苔藓的土壤中发生了什么。我们惊奇地发现,苔藓正在做所有这些神奇的事情。"事实证明,苔藓是植物生态系统的命脉,植物实际上从有苔藓这个邻居中受益。研究人员评估了苔藓为土壤和其他植物提供益处的24种方式。在有苔藓存在的土壤斑块中,有更多的营养循环,有机物的分解,甚至控制对其他植物和人有害的病原体。除此之外,苔藓可能有助于重新吸收二氧化碳。他们估计,与没有苔藓的裸露土壤相比,这种古老的植物前体正在支持从大气中储存64.3亿吨(或64.3亿吨)的碳。这些碳捕获水平与土地清理和过度放牧等农业行为的碳释放水平相似。埃尔德里奇博士说:"因此,我们得到了所有来自土地利用变化的全球排放,如放牧、清除植被和与农业有关的活动--我们认为苔藓吸走的二氧化碳是六倍,所以这不是一比一,而是六倍。"研究人员说,土壤苔藓的积极生态功能也可能与它们对地表微气候的影响有关,例如通过影响土壤温度和湿度。苔藓究竟是什么?苔藓与维管束植物不同。它们有根和叶,但它们的根是不同的,有类似根的生长物,称为根茎,将它们固定在土壤表面。"苔藓没有普通植物的管道,这被称为木质部和韧皮部,水通过这些管道流动。但是苔藓通过从大气中吸收水分而生存。有些苔藓,如澳大利亚干燥地区的苔藓,在干燥时就会卷曲,但它们不会死,我们曾在100年后将苔藓从包装中取出,向它们喷水并看着它们复活。它们的细胞不会像普通植物那样瓦解。"埃尔德里奇博士说,如果没有苔藓,我们的生态系统就会有大麻烦。他感到惊讶的是,人们常常把苔藓看作是城市环境中的一个问题,而实际上它在自然界中发挥着重要的作用。"人们认为,如果苔藓生长在土壤上意味着土壤是不育的,或者有什么问题。但实际上,它正在做伟大的事情,你知道,在土壤的化学方面,如增加更多的碳和氮,以及在发生干扰时成为主要的稳定剂。"当通过土地清理或自然干扰失去苔藓时,这就失去了将土壤固定在一起的能力,导致水土流失。这意味着土壤将失去养分,失去微生物的栖息地,整个系统变得不稳定。苔藓甚至可以在受干扰的生态系统中起到救援作用。埃尔德里奇博士指出,在20世纪80年代初圣海伦火山毁灭性的爆发之后,对圣海伦火山周围地区进行了研究。大多数植物和动物都在喷发点附近被剥落,但追踪生命如何回到山上的研究人员注意到,苔藓是第一批重新出现的生命形式之一。最先回来的是蓝细菌,蓝绿藻类,因为它们非常原始,然后苔藓回来了。研究表明,在有苔藓的地方,土壤健康水平更高,如更多的碳和更多的氮。因此,它们正在帮助土壤为树木、灌木和草的回归做准备,而这些植物最终会在这个过程中被淘汰。因此,他们是第一批进入那里并修复东西的人,然后第一个离开。未来的研究旨在研究城市苔藓是否能像生长在自然区域的苔藓一样有效地创造健康的土壤。埃尔德里奇博士说:"我们渴望制定战略,将苔藓重新引入退化的土壤,以加快再生过程。苔藓很可能为启动严重退化的城市和自然区土壤的恢复提供了完美的载体"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369993.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1369993.htm

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大自然的秘密口令:植物如何与空气“对话”

大自然的秘密口令:植物如何与空气“对话”研究人员通过空气传播的化合物实现了植物与植物之间交流的可视化,确定了激活植物防御威胁的特定信号和细胞反应。植物在受到机械损伤或昆虫攻击时会向大气中释放挥发性有机化合物(VOC)。未受损的邻近植物会感知到释放的挥发性有机化合物,并将其视为危险线索,从而激活防御反应,抵御即将到来的威胁(图1)。植物之间通过挥发性有机化合物进行空气传播的这一现象于1983年首次被记录下来,此后在30多种不同的植物物种中都观察到了这一现象。然而,从感知挥发性有机化合物到诱导防御的分子机制仍不清楚。图1:植物在受到昆虫破坏时会向大气释放挥发性有机化合物。完好的邻近植物会感知挥发性有机化合物,并启动先发制人的防御反应来对付昆虫。资料来源:MasatsuguToyota/琦玉大学植物对话的突破性可视化由MasatsuguToyota教授(日本埼玉大学)领导的研究小组通过VOCs对植物与植物之间的交流进行了实时可视化,并揭示了VOCs如何被植物吸收,从而启动依赖Ca2+的防御反应,抵御未来的威胁。这项突破性研究将于2023年10月17日发表在《自然通讯》(NatureCommunications)杂志上。YuriAratani和TakuyaUemura分别作为丰田实验室的博士生和博士后研究员领导了这项工作,并与日本山口大学的KenjiMatsui教授进行了合作。视频1:虫害植物释放的挥发性有机化合物诱导Ca2+信号(箭头)。资料来源:MasatsuguToyota/琦玉大学丰田说:"我们建造了一种设备,将毛虫喂养的植物释放的挥发性有机化合物泵送到未受损的邻近植物上,并将其与野外实时荧光成像系统相结合。这种创新装置可以观察到芥属植物拟南芥在接触到虫害植物释放的挥发性有机化合物后荧光的爆发性扩散(图2;视频1)。这种植物产生了细胞内Ca2+的荧光蛋白传感器,因此可以通过观察荧光的变化来监测细胞内Ca2+浓度的变化。"丰田说:"除了昆虫的攻击外,人工击碎的叶片释放的挥发性有机化合物也会诱导未受损害的邻近植物产生Ca2+信号,"(视频2)。图2:左图:将完整的拟南芥暴露于虫害植物释放的挥发性有机化合物的设备(虚线箭头)。右图:虫害植物释放的挥发性有机化合物(虚线箭头)诱导Ca2+信号(黄色箭头,600和1200秒)。资料来源:MasatsuguToyota/琦玉大学识别关键挥发性有机化合物及其影响为了确定哪种类型的挥发性有机化合物会诱导植物产生Ca2+信号,丰田的科学家团队研究了各种已知会诱导植物防御反应的挥发性有机化合物。他们发现,(Z)-3-己烯醛(Z-3-HAL)和(E)-2-己烯醛(E-2-HAL)这两种六碳醛类挥发性有机化合物能诱导拟南芥中的Ca2+信号(图3;视频3)。Z-3-HAL和E-2-HAL是空气中带有青草气味的化学物质,被称为绿叶挥发物(GLVs),是从机械损伤和食草动物损伤的植物中释放出来的。视频2:人工粉碎的植物释放的挥发性有机化合物诱导Ca2+信号。资料来源:MasatsuguToyota/琦玉大学将拟南芥暴露于Z-3-HAL和E-2-HAL会导致防御相关基因上调。为了了解Ca2+信号与防御反应之间的关系,他们用Ca2+通道抑制剂LaCl3和Ca2+螯合剂EGTA处理拟南芥。这些化学物质抑制了Ca2+信号和防御相关基因的诱导,从而证明拟南芥能感知GLV并以Ca2+依赖性方式激活防御反应。图3:空气中的Z-3-HAL(橙色折线)诱导拟南芥叶片中的Ca2+信号(黄色箭头,120秒和370秒)。资料来源:MasatsuguToyota/琦玉大学保卫细胞:植物的认知门户他们还通过在保卫细胞、叶肉细胞或表皮细胞中设计专门表达荧光蛋白传感器的转基因植物,确定了哪些特定细胞会对GLV产生Ca2+信号。暴露于Z-3-HAL后,保卫细胞在大约1分钟内产生Ca2+信号,随后叶肉细胞也产生了Ca2+信号,而表皮细胞产生Ca2+信号的速度较慢(视频4)。保卫细胞是植物表面的豆状细胞,形成气孔,是连接内部组织和大气的小孔。视频3:空气中的Z-3-HAL(右侧管中)诱导拟南芥叶片中的Ca2+信号。资料来源:MasatsuguToyota/琦玉大学丰田说:"植物没有'鼻子',但气孔是植物的门户,它介导GLV快速进入叶组织间隙。"事实上,他们发现用脱落酸(ABA)(一种以关闭气孔而闻名的植物激素)进行预处理会降低野生型叶片的Ca2+反应。另一方面,ABA诱导的气孔关闭功能受损的突变体,即使用ABA处理,叶片中的Ca2+信号也能保持正常。他说:"我们终于揭开了植物何时、何地以及如何对来自其受到威胁的邻居的空气传播'警告信息'做出反应的复杂故事。这种通信网络隐藏在我们的视线之外,在及时保护邻近植物免受迫在眉睫的威胁方面发挥着关键作用。"视频4:空气传播的Z-3-HAL在拟南芥叶片的保卫细胞(左侧视频)、叶肉细胞(中央视频)和表皮细胞(右侧视频)中诱导Ca2+信号。资料来源:MasatsuguToyota/琦玉大学这项开创性的研究不仅加深了我们对植物这个令人惊叹的世界的了解,还强调了大自然赋予植物在逆境中茁壮成长和适应环境的非凡方式。这些发现的深远影响远远超出了植物科学的界限,让我们得以一窥地球上错综复杂的生命织锦。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390547.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1390547.htm

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科学家揭开复发性尿路感染持续疼痛背后的秘密:神经过度生长

科学家揭开复发性尿路感染持续疼痛背后的秘密:神经过度生长对于尿路感染(UTI)反复发作的患者来说,一个令人困惑的问题是,即使抗生素已经成功清除了细菌,疼痛仍然持续存在。一项研究揭示,膀胱神经细胞过度生长是导致复发性尿道炎患者持续疼痛的原因,从而为更有效的新治疗方法指明了方向。现在,杜克大学的研究人员已经找到了可能的原因--膀胱中神经细胞的过度生长。这一发现发表在3月1日出版的《科学免疫学》(ScienceImmunology)杂志上,它为治疗反复发作的尿毒症症状提供了一种潜在的新方法,能更有效地解决这一问题并减少不必要的抗生素使用。杜克大学医学院病理学系、分子遗传学与微生物学系、综合免疫生物学系和细胞生物学系教授、资深作者索曼-亚伯拉罕博士说:"尿路感染几乎占女性感染的25%。许多UTI都是复发性的,患者经常抱怨慢性盆腔疼痛和尿频,即使在使用一轮抗生素后也是如此。我们的研究首次描述了根本原因,并确定了一种潜在的新治疗策略。"亚伯拉罕及其同事收集了复发性尿道炎患者的膀胱活检样本,这些患者尽管尿液中没有可培养的细菌,但仍有疼痛感。通过对未患尿道炎的人的活检结果进行对比,他们发现有证据表明,尿道炎患者的感觉神经被高度激活,从而解释了持续疼痛感和尿频的原因。在小鼠身上进行的进一步研究揭示了潜在的事件,膀胱中的独特条件促使内膜中的活化神经在每次感染时都会生长。新的治疗策略该研究的第一作者、杜克大学病理学系博士后拜伦-海耶斯(ByronHayes)说:"通常情况下,在每一次UTI发作期间,带有细菌的上皮细胞都会脱落,附近的神经组织也会遭到严重破坏。这些事件触发了受损膀胱的快速修复程序,其中包括被破坏神经细胞的大量再生。"这种免疫反应(包括修复活动)是由肥大细胞主导的,肥大细胞是一种免疫细胞,能对抗感染和过敏原。肥大细胞会释放称为神经生长因子的化学物质,促使神经过度生长并增加神经的敏感性。结果就是疼痛和紧迫感。研究人员用抑制肥大细胞产生的神经生长因子的分子来治疗小鼠,从而解决了这些症状。亚伯拉罕说:"这项工作有助于揭示一种令人费解的临床病症,这种病症会增加医疗成本,影响数百万人(主要是妇女)的生活质量。了解肥大细胞和神经之间的相互影响是有效治疗反复尿路感染患者的关键一步。"编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422705.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1422705.htm

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植物的秘密语言:受压植物如何用超声波向外界喊话

植物的秘密语言:受压植物如何用超声波向外界喊话受压植物的声音是什么样的?有点像气泡膜被戳破的声音。以色列的研究人员于3月30日在《细胞》杂志上报告说,受压的番茄和烟草植物--由于脱水或其茎部严重受损--发出的声音在音量上与正常人的对话相当。这些声音的频率太高,我们的耳朵无法察觉,但它们可能被昆虫、其他哺乳动物以及可能还有其他植物听到。高级作者、特拉维夫大学的进化生物学家和理论家LilachHadany说:"即使在安静的野外,实际上也有我们听不到的声音,而这些声音携带着信息。有的动物能听到这些声音,所以有可能发生了很多声学互动。"尽管之前已经从植物中记录了超声波振动,但这是第一个证明它们在空气中传播的证据,这一事实使它们与环境中的其他生物体更加相关。哈达尼说:"植物一直在与昆虫和其他动物互动,其中许多生物都使用声音进行交流,因此,如果植物完全不使用声音就不是那么有利。"这是一张仙人掌被记录的照片。研究人员使用麦克风记录健康和受压的番茄和烟草植物,首先在一个隔音室,然后在一个更嘈杂的温室环境。他们通过两种方法给植物施加压力:几天不浇水和切断它们的茎。在对植物进行记录后,研究人员训练了一种机器学习算法,以区分未受压的植物、口渴的植物和被切断的植物。研究小组发现,受压植物比未受压植物发出更多声音。这些植物的声音类似于啪啪声或咔嚓声,一株受压植物每小时以看似随机的间隔发出大约30-50次这样的咔嚓声,但未受压植物发出的声音要少得多。当西红柿完全没有压力时,它们非常安静。受水压迫的植物在明显脱水之前就开始发出声音,声音的频率在没有水的5天后达到顶峰,然后随着植物的完全干枯而再次降低。发出的声音类型因压力的原因而不同。机器学习算法能够准确区分脱水和切割造成的压力,还能分辨出声音是来自番茄还是烟草植物。虽然研究的重点是西红柿和烟草植物,因为它们在实验室中容易生长和标准化,但研究小组也记录了各种其他植物物种。"哈达尼说:"我们发现许多植物--例如玉米、小麦、葡萄和仙人掌植物--在受到压力时都会发出声音。这些声音背后的确切机制尚不清楚,但研究人员认为,这可能是由于植物的血管系统中气泡的形成和破裂,这一过程称为空化。这是三株西红柿植物的照片,它们的声音正在温室里被记录。资料来源:OhadLewin-Epstein这些植物产生这些声音是否是为了与其他生物进行交流还不清楚,但这些声音的存在具有很大的生态和进化意义。其他生物有可能已经进化到能够听到并回应这些声音。例如,打算在植物上产卵的飞蛾或打算吃植物的动物可以利用这些声音来帮助指导它们的决定。其他植物也可能在倾听这些声音并从中受益。我们从以前的研究中知道,植物可以对声音和振动做出反应:哈达尼和该团队的其他几位成员先前表明,当植物"听到"传粉者发出的声音时,它们的花蜜中的糖的浓度会增加,其他研究表明,植物会改变它们的基因表达以回应声音。如果其他植物在压力实际发生之前就有关于压力的信息,它们就可以做好准备。作者说,植物的声音记录可用于农业灌溉系统,以监测作物的水化状态并帮助更有效地分配水。这是一张使用麦克风记录脱水番茄植物的插图。"我们知道外面有很多超声波--每当你使用麦克风时,你会发现很多东西会产生我们人类听不到的声音--但是植物发出这些声音的事实为交流、窃听和利用这些声音开辟了一条全新的途径,"共同第一作者、特拉维夫大学的神经生态学家YossiYovel说。所以,现在我们知道植物确实发出了声音,下一个问题是--谁可能在听?研究人员目前正在调查其他生物,包括动物和植物,对这些声音的反应,我们也在探索我们在完全自然环境中识别和解释这些声音的能力。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355083.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1355083.htm

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MIT化学家们发现一种可改变形状的受体如何影响细胞生长

MIT化学家们发现一种可改变形状的受体如何影响细胞生长在细胞表面发现的受体与激素、蛋白质和其他分子结合,帮助细胞对其环境做出反应。麻省理工学院(MIT)的化学家们现在发现了这些受体中的一个在与目标结合时如何改变其形状,以及这些变化如何导致细胞的生长和增殖。这种受体被称为表皮生长因子受体(EGFR),在许多类型的癌症中被过度表达。事实上,它是几种癌症药物的目标。尽管这些药物一开始往往效果很好,但肿瘤会对它们产生抗药性。麻省理工学院化学系副教授GabrielaSchlau-Cohen说,更好地了解这些受体的机制可能有助于研究人员设计出能够规避这种抗性的药物。她说:“思考针对表皮生长因子受体的更普遍的机制是一个令人兴奋的新方向,并给你一个新的途径来思考可能的疗法,这些疗法可能不那么容易进化出抗药性。”Schlau-Cohen和Pfizer-Laubach化学职业发展助理教授张斌(音译)是这项研究的资深作者,该研究最近发表在《自然通讯》杂志上。论文的主要作者是麻省理工学院的研究生ShwethaSrinivasan和前麻省理工学院博士后RajuRegmi。EGFR是帮助细胞生长调节的许多受体之一。它存在于大多数类型的哺乳动物上皮细胞上,这些细胞排列在身体表面和器官上,除了EGF之外,还能对几种类型的生长因子做出反应。一些类型的癌症,特别是肺癌和胶质母细胞瘤,过度表达EGFR,这可能导致不受控制的生长。像大多数细胞受体一样,EGFR跨越了细胞膜。受体的细胞外区域与其目标分子(也称为配体)相互作用;跨膜部分嵌入膜内;而细胞内部分则与控制生长途径的细胞机器相互作用。受体的细胞外部分已被详细分析,但跨膜和细胞内部分一直难以研究,因为它们更无序,不能被结晶化。大约五年前,Schlau-Cohen开始尝试进一步了解这些鲜为人知的结构。她的研究小组将这些蛋白质嵌入到一种特殊的自组装膜中,这种膜被称为纳米盘,模仿细胞膜。然后,她使用单分子荧光共振能量转移(FRET)来研究当受体与EGF结合时其构象如何变化。FRET通常用于测量两个荧光分子之间的微小距离。研究人员用两种不同的荧光团标记了纳米盘膜和蛋白质的细胞内尾巴末端,这使得他们能够在各种情况下测量蛋白质尾巴和细胞膜之间的距离。令他们惊讶的是,科学家们发现,EGF的结合导致了受体构象的重大变化。大多数受体信号的模型涉及多个跨膜螺旋的相互作用,以带来大规模的构象变化,但EGF受体在膜内只有一个螺旋段,似乎在不与其他受体分子相互作用的情况下发生了这种变化。Schlau-Cohen说:“单一的α螺旋能够传递如此大的构象重排的想法确实让我们感到惊讶。”为了进一步了解这种形状变化将如何影响受体的功能,Schlau-Cohen的实验室与张斌合作,后者的实验室对分子相互作用进行计算机模拟。这种建模被称为分子动力学,可以模拟一个分子系统如何随时间变化。该模型显示,当受体与EGF结合时,受体的细胞外部分垂直竖立,而当受体未被结合时,它平躺在细胞膜上。类似于铰链的关闭,当受体平放时...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1311673.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1311673.htm

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新研究揭开了裸鼹鼠超强生育能力的秘密

新研究揭开了裸鼹鼠超强生育能力的秘密今天(2023年2月21日)发表在《自然-通讯》杂志上的一项新研究,揭示了赋予啮齿类动物看似永恒的生育能力的独特过程,这些发现最终可能指向人类生殖的新出路。"裸鼹鼠是最奇怪的哺乳动物,"主要作者MiguelBrieño-Enríquez博士说,他是Magee-Womens研究所和匹兹堡大学医学院产科、妇科和生殖科学系的助理教授。"它们是最长寿的啮齿动物,它们几乎不会得癌症,它们不像其他哺乳动物那样会感到疼痛,它们生活在地下殖民地,而且只有女王可以生孩子。但对我来说,最令人惊奇的是,它们从未停止生孩子--它们的生育能力不会随着年龄的增长而下降。我们想了解它们是如何做到这一点的。"米格尔-布里尼奥-恩里克斯,医学博士,马吉-妇女研究所和匹兹堡大学医学院妇产科和生殖科学系助理教授。资料来源:MiguelBrieño-Enríquez对于大多数哺乳动物,包括人类和小鼠,雌性动物出生时拥有有限数量的卵细胞,这些卵细胞在子宫内通过一个称为排卵的过程产生。由于这种有限的卵细胞供应随着时间的推移而耗尽--一些在排卵期间被释放出来,但大多数只是死亡--因此生育能力随着年龄的增长而下降。相比之下,裸鼹鼠的女王可以在年老时继续繁殖,这表明这种独特的啮齿动物有特殊的过程来保存它们的卵巢储备并避免生育能力减弱。研究人员比较了裸鼹鼠和小鼠的卵巢在不同的发育阶段。尽管它们的体型相似,但小鼠最多只能活4年,并在9个月时开始显示出生育能力下降,而裸鼹鼠的预期寿命为30年或更长。他们发现,与小鼠相比,裸鼹鼠雌性有特别多的卵细胞,而且这些细胞的死亡率比小鼠低。例如,在8天大的时候,一只裸鼹鼠母鼠平均有150万个卵细胞,大约是同龄小鼠的95倍。最值得注意的是,该研究发现,裸鼹鼠的卵子发生是在产后。卵子前体细胞在3个月大的动物中积极分裂,而这些前体在10岁的动物中也被发现,这表明卵子生成可以在它们的一生中持续进行。康奈尔大学兽医学院教授NedPlace,博士,医学博士。资料来源:康奈尔大学"高级作者、康奈尔大学兽医学院教授NedPlace博士、医学博士说:"这一发现非同寻常。"它挑战了近70年前确立的教条,即雌性哺乳动物在出生前或出生后不久被赋予有限数量的卵子,此后没有对卵巢储备进行任何补充。"裸鼹鼠生活在由几十到几百个个体组成的群落中。像蜜蜂或蚂蚁一样,群落成员分工合作,包括提供防御、挖掘隧道、照顾幼崽和收集食物。群体中只有单一的优势雌性可以繁殖,而且它抑制其他雌性的繁殖,以保持其女王地位。Brieño-Enríquez解释说:"与蜜蜂或蚂蚁不同,雌性裸鼹鼠不是天生的女王。当蚁后死亡或被赶出蚁群时,从属的雌性就会竞争,以取代她的位置,并变得有生殖能力,也就是说,任何雌性个体都可以成为女王"。为了进一步了解这一过程,研究人员将3岁的雌性从蜂群中移出,以促使生殖激活,并将这些新王与从属雌性进行比较。他们发现,非繁殖的从属雌性在其卵巢中同样有卵子前体细胞,但这些细胞只有在过渡到女王地位之后才开始分裂。"这很重要,因为如果我们能弄清楚它们是如何做到这一点的,我们也许能开发出新的药物目标或技术来帮助人类健康,"布里尼奥-恩里克斯说。"尽管人类的寿命越来越长,但更年期仍然发生在相同的年龄。我们希望利用我们从裸鼹鼠身上学到的东西来保护生命后期的卵巢功能,延长生育能力。但卵巢不仅仅是一个婴儿工厂,卵巢健康影响着癌症风险、心脏健康,甚至是寿命。对卵巢的更好理解可以帮助我们找到改善整体健康的方法。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345587.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1345587.htm

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