科学家揭开了多样化动物生命周期的秘密

科学家揭开了多样化动物生命周期的秘密伦敦大学玛丽皇后学院研究人员用于进行基因组测序的蠕虫然而，研究人员对幼体存在的原因以及它们如何起源的理解仍然是有限的。更重要的是，解决这一问题的大规模比较研究以前没有使用基于动物遗传信息--基因组--测序的现代技术，也没有发现生物体在生长过程中如何使用这些信息。直到现在。在由伦敦大学玛丽皇后学院（QMUL）的一个团队领导的一项研究中，研究人员首次发现了可能解释胚胎如何形成幼体或成年的缩影的机制，该研究发表在著名杂志《自然》上。在他们的论文中，他们证明了参与胚胎发育的基本基因的激活时间--受精卵转变为生物体与幼体阶段的存在或不存在有关，也与幼体是以周围环境为食还是依靠母亲沉积在卵中的养料有关。弗朗西斯科-M-马丁-萨莫拉，玛丽女王学院的博士生和该研究的第一作者之一，说。"观察到进化如何塑造了动物胚胎的"报时"方式，在发育的早期或后期激活重要的基因组令人印象深刻。假设一个幼体阶段对你的生存不再重要。在这种情况下，可能在进化上是有利的，例如，更早地激活形成躯干的基因，而直接发育成一个成年人"。这项新研究使用了最先进的方法来解码三种被称为环形动物的海洋无脊椎蠕虫的遗传信息、活动和调节。他们在一项涉及60多个物种的600多个数据集的大规模研究中，将这些数据集与其他物种的公共数据集结合起来，这些物种被5亿多年的进化所隔开。"伦敦大学学院该研究的主要合作者FerdinandMarlétaz博士说："只有通过结合实验室产生的实验数据集和系统的计算分析，我们才能揭开这种未被发现的生物学领域。"来自玛丽皇后学院的博士后研究员、该工作的共同第一作者YanLiang博士说。"虽然这些技术已经存在了一些年，但没有团队将它们用于这一目的。我们产生的数据集和我们开发的方法将成为其他研究人员的巨大的强大资源。"玛丽皇后学院有机体生物学高级讲师、这项研究的资深作者ChemaMartín-Durán博士说。"发育生物学在很大程度上侧重于小鼠、苍蝇和其他我们所知道的模型生物体的成熟物种。我们的研究表明，经常被忽视的非模型物种的迷人生物学对于理解动物发育如何工作以及如何进化至关重要。"参与形成躯干的基因--紧随头部并一直到尾部的身体区域，是最重要的。一些物种会形成几乎没有躯干的幼体，被称为"头部幼体"，而且可能早在所有有头有尾的动物的祖先中就已经存在。直接发育和直接从胚胎发育中形成小成体，在许多动物群体中，如我们和大多数脊椎动物，会在后来进化，因为形成躯干的基因在胚胎发育的早期被激活，而幼体的特征会逐渐丧失。德国耶拿弗里德里希-席勒大学教授、该团队的合作者AndreasHejnol博士说："我们希望该领域的其他研究人员将继续研究动物生命周期进化这一令人兴奋的课题，并为我们提出的假设提供进一步的证据。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346945.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346945.htm

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱线粒体是细胞的"动力室"，在生物体的能量生产中发挥着关键作用，并参与各种代谢和信号过程。来自波恩大学医院和弗莱堡大学的研究人员现在已经对线粒体内的蛋白质组织有了系统的了解。线粒体的蛋白质图谱为进一步探索这些细胞动力源的功能奠定了重要基础，并对疾病的理解产生了影响。这项新研究最近发表在著名的《自然》杂志上。线粒体是细胞的重要组成部分，被一层双膜所包围，将它们与细胞的其他部分分开。它们产生维持这些活动所需的大部分能量。除了能量生产，线粒体在新陈代谢和信号传递中发挥着关键作用，作为炎症过程和程序性细胞死亡的表面。从线粒体进入门移除被捕蛋白质的质量控制机制的模型。资料来源：Schulte等人，2023年《自然》杂志线粒体的缺陷导致了许多疾病，尤其是神经系统的疾病。因此，对线粒体过程的分子理解对基础医学研究具有最重要的意义。细胞中的分子工作者通常是蛋白质。线粒体可以包含大约1000个或更多不同的蛋白质。为了执行功能，这些分子中的几个经常一起工作，形成一个蛋白质机器，也称为蛋白质复合物。蛋白质还在分子过程的执行和调节中相互作用。然而，人们对线粒体蛋白质在这种复合体中的组织结构知之甚少。英国广播公司的托马斯-贝克尔教授和法比安-登-布拉夫博士的研究小组与弗莱堡大学的贝恩德-法克勒教授、乌韦-舒尔特博士和尼古拉斯-普凡纳教授的研究小组一起，创建了一个蛋白质复合物中蛋白质组织的高分辨率图像，称为MitCOM。这涉及一种被称为复合体分析的特殊方法，以前所未有的分辨率记录单个蛋白质的指纹。MitCOM揭示了来自面包酵母的90%以上的线粒体蛋白在蛋白质复合物中的组织。这使得新的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质复合体的鉴定成为可能--这对进一步的研究非常重要。UKB的研究人员与合作研究中心1218"线粒体对细胞功能的调节"项目合作，展示了这一数据集如何被用来阐明新的过程。线粒体从细胞的液体部分（称为细胞膜）输入99%的蛋白质。在这个过程中，一种被称为TOM复合体的机制使这些蛋白质通过膜被吸收到线粒体中。然而，当蛋白质在运输过程中被卡住时，它们是如何从TOM复合体中移除的，这一点在很大程度上还不清楚。为了阐明这一点，Becker教授和denBrave博士领导的团队使用了MitCOM数据集的信息。结果表明，非输入的蛋白质被专门标记为细胞降解。博士生ArushiGupta的研究进一步揭示了这些被标记的蛋白质随后被定向降解的途径。了解这些过程很重要，因为蛋白质输入的缺陷可能导致细胞损伤和神经系统疾病。"我们研究中的例子证明了MitCOM数据集在阐明新机制和途径方面的巨大潜力。因此，这个蛋白质地图代表了进一步研究的重要信息来源，它将帮助我们了解细胞动力源的功能和起源，"UKB生物化学和分子生物学研究所所长贝克尔教授说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348957.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348957.htm

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜一个国际研究小组利用PSI的瑞士SLS同步辐射光源，成功地观察并了解了宇宙中富勒烯的形成。“我们是星尘，我们是金色的。我们是十亿年前的碳。”在他们在伍德斯托克表演的歌曲中，美国乐队Crosby、Stills、Nash&Young总结了人类的本质组成：星尘。任何对天文学稍有了解的人都可以证实这支美国乐队的话——行星和我们人类实际上都是由燃烧殆尽的超新星产生的尘埃和数十亿年前的碳化合物组成的。宇宙是一个巨大的反应堆，了解这些反应意味着了解宇宙的起源和发展——以及人类从何而来。过去，富勒烯及其衍生物在宇宙中的形成一直是个谜。这些碳分子呈足球、碗或小管的形状，于80年代首次在实验室中被创造出来。2010年，红外太空望远镜斯皮策在行星状星云Tc1中发现了具有足球特征形状的C60分子，称为巴基球。因此，它们是迄今为止已知存在于更远宇宙中的最大分子我们的太阳系。但它们实际上是如何形成的呢？来自火奴鲁鲁、迈阿密和天津的一组研究人员现已完成分子形成的重要反应步骤，并得到PSI和同步加速器真空紫外(VUV)光束线的积极支持光源瑞士SLS。“PSI提供独特的实验设施，这就是我们决定与PSI的PatrickHemberger合作的原因，”来自夏威夷大学檀香山分校的RalfKaiser说，他是该领域的国际领先研究人员。在PSI从事VUV光束线研究的科学家PatrickHemberger建造了一个微型反应器，用于实时观察富勒烯的形成。在1000摄氏度的温度下，在反应器中产生了环烯自由基(C20H9)。这个分子看起来像一个沙拉碗，好像是从C60巴基球上切下来的。这个自由基是高度反应性的。它与乙烯基乙炔(C4H4)发生反应，在碗的边缘沉积一层碳。“通过多次重复这个过程，分子会长成纳米管的端盖。我们已经设法在计算机模拟中证明了这种现象，”佛罗里达国际大学化学教授、该研究的作者之一亚历山大·梅贝尔解释说。但这并不是研究人员的唯一目标：“我们想证明这种反应在物理上是可能的，”RalfKaiser补充道。该反应产生不同的异构体——质量相同但结构略有不同的分子。使用标准质谱法，所有这些变体都会产生相同的信号。但是当使用团队采用的光电子光离子符合光谱法时，结果是不同的。“通过这种技术，测量曲线的结构可以得出关于每个异构体的结论，”PatrickHemberger解释说。RalfKaiser说：“宇宙包含着分子和化学反应的狂野丛林——并不是所有的分子和化学反应都可以在望远镜的信号中被清楚地分类。我们已经从模型中知道宇宙中同时存在环烯和乙烯乙炔。现在可以确认这些分子实际上构成了富勒烯的组成部分。这就是为什么PSI的实验对我们如此有价值。”但在NatureCommunications上的成功发表并不是故事的结局。研究人员希望进行更多实验，以了解经典的巴基球以及具有60个碳原子的足球形富勒烯分子和具有更多原子的微小纳米管是如何在宇宙中形成的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365199.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365199.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

是什么使糙米变得健康？科学家们揭开了其丰富营养的秘密

是什么使糙米变得健康？科学家们揭开了其丰富营养的秘密虽然以前的研究已经证明，糙米中的抗氧化化合物可以防范氧化压力，但负责这些有益影响的具体化合物长期以来一直是个谜。糙米中存在的几种脂溶性化合物具有抗氧化能力，但数量不多。阿魏酸环烯酯是一种相对丰富的分子，已被发现是导致糙米的几种健康益处的主要化合物。在冈山大学环境和生命科学研究生院的中村宜督教授领导的一项最新研究中，来自日本的研究人员已经确定阿魏酸环酯（CAF）是糙米中主要的"细胞保护"或细胞保护化合物。由于其混合结构，CAF是一种独特的化合物。正如中村教授所解释的，"CAF是一种多酚和植物甾醇的混合化合物，有望成为具有各种药理特性的强效生物活性物质，如抗氧化作用和降血脂作用。"这项研究最近发表在《国际分子科学杂志》上，由大连理工大学的吴红艳和冈山大学环境与生命科学研究生院的中村宜督共同撰写。在报告中，研究人员通过证明CAF可以保护细胞免受过氧化氢的压力，提供了CAF的抗氧化特性的证据。尽管过氧化氢是细胞代谢过程的副产品，但不正常数量的化合物会对细胞产生毒性，并造成不可逆的损害。用CAF处理细胞可以增加它们对过氧化氢引起的毒性压力的抵抗力。此外，与α-生育酚和γ-生育酚相比，CAF对过氧化氢诱导的压力提供了更大的保护，α-生育酚和γ-生育酚是另外两种突出的抗氧化化合物，早先被推测为是糙米抗氧化能力的主要贡献者。根据该研究的估计，糙米全粒中的CAF含量比糙米中发现的其他抗氧化化合物的含量高五倍。此外，CAF增加了血红素加氧酶-1或HO-1的浓度，这是一种促进产生抗氧化剂的酶。中村教授解释说："我们能够证明，CAF明显增加了HO-1的mRNA水平，这是一种小分子量的抗氧化剂生产酶，其浓度与抵抗氧化损伤的细胞保护作用所需的浓度相似。"研究人员通过实验进一步探索了这一作用机制，在实验中，使用抑制剂阻断HO-1的活性大大降低了CAF的抗氧化作用。高丰度和独特的作用机制证明了CAF是糙米中主要的抗氧化剂。通过这项研究，研究人员不仅发现了糙米对健康有益的秘密，而且还锁定了对这些益处有关的成分。这将使CAF能够被用于开发更好的新型补充剂和食品，重点关注消费者的健康。正如乐观的中村教授所观察到的，"我们的研究可以帮助开发基于CAF功能的新功能食品和补充剂，如基于CAF的营养品"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348699.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348699.htm

利用推断祖先的方法 科学家揭开了个性化癌症治疗的秘密

利用推断祖先的方法科学家揭开了个性化癌症治疗的秘密知道你的祖先来自哪里可能是改善癌症治疗的关键吗？也许吧，但这把钥匙会在哪里？我们如何能从癌症的祖先根源追溯到现代的解决方案？对于冷泉港实验室（CSHL）的研究教授AlexanderKrasnitz来说，答案可能深藏在庞大的数据库和医院档案中，其中包含数十万的肿瘤样本。Krasnitz和CSHL博士后研究员PascalBelleau正在努力揭示癌症和种族或民族之间的谱系关系。他们已经开发了新的软件，可以从肿瘤的DNA和RNA准确地推断出大陆的祖先。他们的工作也可能帮助临床医生开发早期癌症检测和个性化治疗的新策略。"为什么不同种族和民族的人患不同类型的癌症的比例不同？"克拉斯尼茨说。"他们有不同的习惯、生活条件、接触--所有种类的社会和环境因素。但也可能有遗传因素。"克拉斯尼茨的团队使用混合DNA档案训练他们的软件工具。他们从已知背景的癌症和不相关的无癌基因组中创建了这些档案。然后他们用已知血统的病人的胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌和血癌标本测试了该软件的性能。该团队发现该软件将他们的杂交图谱与大陆人口相匹配，准确率超过95%。Krasnitz说："我们有一个很好的模型来建立，但是很少有个人来自单一的祖先。我们在某种程度上都是混合的。因此，现在我们正在努力深入研究，测试未知祖先的肿瘤样本，揭示祖先的混合体，并实现更多的区域特异性"。多么具体？就目前而言，认为西非与东非是相对的。"Krasnitz和Belleau最近加入了一项与NorthwellHealth和SUNYDownstate医疗中心合作的结肠直肠癌研究。这项研究使他们能够探索结肠直肠癌如何根据特定的种族或民族以不同的方式进行基因突变。他们希望进一步完善他们的软件，不仅推断整个基因组的祖先，而且推断其中的每一个个体序列。"Belleau说："如果我们能够识别出更多容易受到不同癌症或其他侵略性疾病影响的局部祖先，它可以帮助我们确定基因组的特定部分，并针对它进行治疗。"现在，一个简单的DNA拭子可以告诉你你来自哪里以及你会遗传哪些疾病。在未来，它可能也会给你战胜它们的手段。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353813.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353813.htm