新研究揭示复杂的绿色生物出现于十亿年前

新研究揭示复杂的绿色生物出现于十亿年前 研究中调查的不同藻类的液体样本，全部储存在哥廷根大学的藻类培养收藏馆中。图片来源：Tatyana Darienko他们的研究使他们能够回到过去，研究早在陆地植物出现之前就已出现的藻系。他们的研究结果修正了人们对一组丝状藻类陆地殖民者关系的认识，这些丝状藻类比陆地植物还要古老得多。利用现代基因测序数据，研究人员将多细胞性的出现时间精确到了近十亿年前。研究结果发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上。这项研究的重点是藻类Klebsormidiophyceae，这是一类以能够在全球不同生境定居而闻名的绿藻。研究小组进行了广泛的取样，调查了从溪流、河流和湖岸到沼泽、土壤、天然岩石、树皮、酸性采矿后场地、沙丘、城市墙壁和建筑物外墙等各种栖息地。丝状藻类 Klebsormidium crenulatum 的显微镜图像，这是一种陆栖藻类，由于细胞壁很厚，因此具有很强的抗干燥能力。(比例尺为 10 微米，相当于 0.01 毫米）。图片来源：Tatyana Darienko哥廷根大学微生物学和遗传学研究所的塔季扬娜-达连科博士说："这些微小健壮的小生物在形态上具有如此高的多样性，而且还能很好地适应有时非常恶劣的生活环境，这真是令人着迷。"这次全面采样的目的是绘制克雷伯虫藻的全球分布图，强调它们的适应性、生态意义和隐藏的多样性。根据化石校准的遗传数据，研究人员进行了"分子钟分析"。在深入研究Klebsormidium藻复杂的进化史时，研究人员面临着使用传统标记解析系统发育关系的挑战。为了克服这一难题，他们采用了从来自不同大陆和栖息地的 24 个分离物的转录组中获得的数百个基因。莱布尼兹生物多样性变化分析研究所的 Iker Irisarri 博士解释说："我们的方法被称为系统发生组学，是通过考虑整个基因组或基因组的大部分来重建进化史。这种极其强大的方法可以非常精确地重建进化关系"。多细胞藻类 Streptosarcina arenaria 的显微镜图像，它是另一种陆生藻类，栖息于干旱和热带地区。(比例尺为 10 微米，相当于 0.01 毫米）。图片来源：Tatyana Darienko他们的研究揭示了一种新的生命系统发生组学树，该树分为三个纲。哥廷根大学应用生物信息学博士研究员 Maaike Bierenbroodspot 说："对系统发生组框架和分子时钟的深入研究揭示了 Klebsormidiophyceae 的远古祖先一个在数百万年前茁壮成长的多细胞实体，其后代在 8 亿多年前开始分成三个不同的分支。"这些结果被用来探索链格藻多细胞性的进化历史。研究表明，陆生植物、其他链格藻和Klebsormidiophyceae藻的古老共同祖先已经是多细胞的。哥廷根大学微生物学和遗传学研究所的 Jan de Vries 教授总结道："这一发现揭示了链格藻多细胞性的遗传潜力，表明这一关键特征起源于近十亿年前的远古时代。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料 从第 1 天（左）到第 14 天（右），3D 打印在水凝胶中的植物细胞生长并开始繁茂成黄色的细胞簇。图片来源：改编自 ACS Central Science 2024，DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338最近，研究人员一直在开发工程活体材料，主要依靠细菌和真菌细胞作为活体成分。然而，植物细胞的独特特性激起了将其用于工程植物活体材料（EPLMs）的热情。以前，科学家们创造的基于植物细胞的材料结构相当简单，功能有限。余子怡、狄振高及其同事希望改变这种状况，他们制作了形状复杂的 EPLM，其中含有可定制行为和功能的基因工程植物细胞。24 天后，植物细胞在两种不同的生物墨水中产生的颜色在这种叶形工程活体材料中清晰可见。来源：改编自 ACS Central Science 2024，DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338研究人员将烟草植物细胞与含有农杆菌的明胶和水凝胶微粒混合，农杆菌是一种常用于将DNA片段转入植物基因组的细菌。然后将这种生物墨水混合物在平板上或装有另一种凝胶的容器内进行 3D 打印，形成网格、雪花、树叶和螺旋等形状。接着，用蓝光固化打印材料中的水凝胶，使结构硬化。在随后的 48 小时内，EPLMs 中的细菌将 DNA 转移到生长中的烟草细胞上。然后他们用抗生素清洗这些材料，以杀死细菌。在接下来的几周里，随着植物细胞在 EPLMs 中生长和复制，它们开始根据转移的 DNA 生成蛋白质。在这项概念验证研究中，转移的DNA使烟草植物细胞能够产生绿色荧光蛋白或贝特类色素红色或黄色的植物色素，可作为天然着色剂和膳食补充剂。通过用两种不同的生物墨水打印叶形 EPLM一种墨水沿叶脉产生红色素，另一种墨水在叶片的其他部分产生黄色素研究人员表明，他们的技术可以产生复杂的、空间可控的多功能结构。研究人员说，这种 EPLM 结合了生物体的特征和非生物物质的稳定性和耐久性，可以用作细胞工厂，生产植物代谢物或药物蛋白质，甚至用于可持续建筑应用。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

对马达加斯加维管植物的研究揭示生物多样性保护差距 确定保护重点

对马达加斯加维管植物的研究揭示生物多样性保护差距 确定保护重点 马达加斯加维管植物的多样性热点、系统发育特有性中心和保护缺口。资料来源：IBCAS对马达加斯加维管植物的研究揭示了重要的保护重点，确定了当地特有植物和系统发育多样性较高的地区，并指出了该岛干旱和半干旱地区在保护方面存在的重大差距。中国科学院植物研究所（IBCAS）陈志端教授团队与国际合作者确定了生物多样性热点地区和特有性中心的空间异质性。根据这些信息，他们确定了马达加斯加维管植物的保护重点。马达加斯加是世界第四大岛，也是全球最重要的生物多样性热点地区之一。马达加斯加以其高度的特有多样性而闻名，这主要归功于其复杂的地质历史、地理位置以及与非洲、印度、东南亚和澳大利亚北部的生物地理联系。研究人员为马达加斯加岛绘制了一棵新的有年代的生命树，其中包括前所未有的马达加斯加维管植物 3,950 种（占所有已知物种的 33%）和 1,621 属（占所有已知属的 93%）样本。他们发现，马达加斯加现存的大多数特有属（69%）起源于新近纪-第四纪。综合系统发育和地理分布数据，研究人员发现生物分类群丰富度和系统发育多样性分布不均，热点集中在北部、东部和东南部湿润森林。他们还对特有中心进行了评估，这些中心既有分类学上的特有性，也有系统发育上的特有性。分析结果一致支持古特有性高度集中在潮湿的东部和中部地区，而新特有性则出现在马达加斯加西部和南部的干燥多刺森林中。最后，研究人员通过将生物多样性热点地区和特有物种中心与保护区重叠，确定了经常被忽视的干旱和半干旱地区的保护缺口。这些保护空白为马达加斯加在气候变化和人为压力增加的情况下保护生物多样性提供了更多证据。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

#前沿科技新闻：日本成功研发可被海水降解的塑料

#前沿科技新闻：日本成功研发可被海水降解的塑料 日本理化学研究所（RIKEN）与东京大学的研究人员开发出一种在海水中数小时内即可溶解的塑料材料：在埼玉县和光市的实验室演示中，一小块塑料在搅拌约一小时后即可完全消失。该材料的力学性能可与传统石油基塑料媲美，但遇到盐水后迅速分解。除此之外，这种可被微生物进一步分解，不会产生有害微塑料；此外，这种塑料无毒、不易燃，且不产生二氧化碳排放；在土壤中直径约5厘米的塑料件约200小时后也会分解。虽然尚未公布商业化计划，但该项目已吸引包装业等多方关注，未来有望用于一次性塑料包装和渔业用品，从源头减少海洋塑料污染。

突破性研究揭示 COVID-19 脑雾的潜在治疗方法

突破性研究揭示 COVID-19 脑雾的潜在治疗方法 记忆力减退和学习困难是COVID-19 患者在康复过程中出现的许多令人困惑的症状之一。然而，人们对造成这些认知障碍（俗称脑雾）的机制知之甚少。在一项新的研究中，伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员发现了导致感染SARS-CoV-2（COVID-19 背后的病毒）的小鼠出现神经系统问题的机制。研究人员还找到了一种有助于预防这些变化的治疗方法。医学院解剖学和细胞生物学助理教授莎拉-卢茨（Sarah Lutz）领导了这项发表在《大脑》（Brain）杂志上的研究。研究小组重点研究了血脑屏障，它在多发性硬化症等其他神经系统疾病中也发挥着作用。正常情况下，血脑屏障保护大脑免受血液中潜在有害细胞或分子的侵害。但研究人员发现，受感染的小鼠血脑屏障血管渗漏，记忆力或学习能力受损。为了了解原因，研究人员观察了受感染小鼠大脑中的血管，看看哪些基因发生了最大的改变。他们发现，一种名为Wnt/β-catenin的信号通路明显减少，而这种信号通路有助于维持血脑屏障的健康，保护大脑免受损伤。根据这些结果，研究小组探讨了刺激 Wnt/beta-catenin 通路的基因疗法能否防止感染 SARS-CoV-2 的小鼠脑损伤。事实上，它就是这样做的。Lutz说："他们的血脑屏障渗漏较少，免疫细胞对大脑的浸润也较少，从而改善了学习和记忆能力。"大脑中的血管内皮细胞（绿色）和基底膜（红色）。图片来源：Sarah Lutz由于年龄是感染 COVID-19 的人类出现认知障碍的一个风险因素，研究小组在研究中重点关注年龄较大的小鼠。他们特别追踪了小鼠的轻度感染情况。由于接种了疫苗，目前人类感染COVID-19的大多数病例都是轻度感染，而不是重度感染。然而，即使是轻度感染也会导致认知障碍，Lutz 说。虽然这项研究距离为人类确立一种预防感染后认知障碍的疗法还有很长的路要走，但这项研究是在这条道路上迈出的重要一步。任何时候，只要能确定一种导致疾病的分子机制，就能了解基础生物学和一般疾病的病因。这项研究表明，改善血脑屏障的完整性对预防COVID-19并发症有好处。本杰明-戈德堡（Benjamin Goldberg）教授、UIC 生物化学与分子遗传学系主任、该研究的合著者贾莱斯-雷曼（Jalees Rehman）博士解释说，从 COVID-19 大流行中得到的一个重要教训是，即使是轻微感染也会对包括大脑在内的器官产生深远影响。"有必要对可能影响大脑的呼吸道感染开展更多研究，"雷曼说。"好消息是，通过研究感染激活的分子信号以及随后免疫系统对感染做出反应时的炎症过程，我们可以开发出新的靶向疗法，防止大脑和其他器官受到进一步损害。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

会发光的水母蛋白质为更好提取指纹的方法指明了方向

会发光的水母蛋白质为更好提取指纹的方法指明了方向 通过喷雾提取的指纹，排列整齐，看起来（有点像）水母现在，英国巴斯大学和上海师范大学的科学家们提出了一种替代方案，即新型无毒水溶性喷雾剂。实际上，它有两个版本，包含两种不同的染料，即 LFP-黄色和 LFP-红色。用户可根据打印表面的颜色选择其中一种，这样打印出来的效果就能在背景中清晰呈现。使用 LFP-黄色染料（上图）和 LFP-红色染料提取的指纹样本 - LFP 代表"潜伏指纹"这两种染料都来自水母产生的一种名为绿色荧光蛋白（GFP）的物质。这种蛋白质已被广泛应用于科学研究中，用于可视化生物过程，而不会影响这些过程。同样，它也不会影响指纹中可能存在的 DNA。喷洒到表面后，带正电荷的染料分子就会与指纹汗液或油脂中带负电荷的脂肪酸或氨基酸分子结合。然后，染料分子就会沿着指纹上所有明显的轮纹和脊纹"锁定到位"。在蓝光照射下，这些分子会在不超过 10 秒钟的时间内发出黄色或红色荧光。然后，就可以用智能手机摄像头记录下它们的图像，以供日后参考。喷剂本身是由非常细小的液滴组成的，因此不会因溅到指纹上而对指纹造成物理损伤。它还能有效清除砖块等粗糙表面上的指纹，而使用传统技术很难做到这一点。更重要的是，这些指纹可以在犯罪嫌疑人留下指纹后一周内被清除。主要研究人员、上海师范大学黄楚森教授说："我们希望这项技术能够真正改善犯罪现场的证据检测。我们现在正与一些公司合作，让我们的染料上市销售。进一步的工作仍在进行中。"最近发表在《美国化学学会杂志》上的一篇论文介绍了这项研究。 ... PC版： 手机版：