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2007年自然出版集团宣布《Nature》出版集团的新出版物、名为Nature China的网站(www.naturechina.com.cn)正式启动。这一网站致力于聚焦中国大陆地区和香港的优秀科学成果,每周都会针对最新发表的论文,在此网站撰写摘要和评述。
生物通报道:2007年自然出版集团宣布《Nature》出版集团的新出版物、名为Nature China的网站(www.naturechina.com.cn)正式启动。这一网站致力于聚焦中国大陆地区和香港的优秀科学成果,每周都会针对最新发表的论文,在此网站撰写摘要和评述。本期的推荐研究文章包括:
神经科学
Neuropharmacology: Magnesium is the new brain food
Slutsky, I. et al. Enhancement of learning and memory by elevating brain magnesium. Neuron 65, 165–177 (2010).
来自清华大学医学院学习与记忆研究中心,麻省理工,多伦多大学等处的研究人员研制出一种有望预防和治疗脑衰老疾病的物质,这是首次揭示了镁离子作为一种细胞内含量最高的二价金属离子对维持大脑学习与记忆功能的重要调节作用,并提示补充镁离子可能成为预防和治疗脑衰老疾病的重要途径。
正常情况下,人体内的镁离子可以通过食物摄取获得,许多天然食物,如南瓜子、海带、菠菜、坚果等都富含镁离子。然而,随着工业化的进程,食物的精细加工导致食物中的镁含量下降,以及饮食结构的变化导致老年人镁摄入不足。
在这篇文章中,研究人员发现了一种新型镁化合物。实验证实,口服这种物质,能显著增强年轻和老年大鼠的学习、记忆能力。这项研究首次发现镁离子对维持大脑正常功能具有重要作用,并提示补充镁离子可能成为预防和治疗脑衰老疾病的重要途径。
在全球人口老龄化的背景下,老年痴呆症等脑衰老疾病成为人类健康主要威胁。有分析认为,这项发现具有重要价值。这项研究自Cell刊发之后,引起国际神经科学界的关注。
这一研究小组之前还曾开创性的将计算机技术应用到神经网络特性的研究中,他们在一块印刷电路板上进行,利用光刻的方法划定培养基,再在这些培养基上培养神经元,这样,一块区域就成了一个小的神经网络。此方法第一次将计算机科学技术和神经科学结合在了一起,为今后的进一步研究提供了基础。
生态与进化科学
Palaeontology: Unfading colours
Zhang, F. et al. Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds. Nature doi:10.1038/nature08740 (2010).
由中国、英国和爱尔兰等三国科学家共同完成的一项研究成果报道了在中国热河生物群的鸟类和带毛的恐龙中发现的两种黑色素体。这一工作代表了古鸟类和恐龙研究取得的一项最新进展,为科学复原古生物的颜色提供了依据,也为羽毛起源、鸟类起源及鸟类与恐龙的系统关系的研究提供了新的证据。
该研究主要包括以下三方面的科学意义:第一,首次科学验证了一些恐龙(如中华龙鸟、中国鸟龙等)的纤维状“毛”状结构与鸟类羽毛的同源性,即同属皮 肤衍生物,而不是皮肤内的纤维;这一发现倾向支持鸟类起源于恐龙的假说;第二,首次为复原带毛恐龙身体的颜色提供了科学根据,同时也是第一次对热河生物群 的鸟类的羽毛颜色复原提供了证据;第三,这项成果为从微观的层次研究羽毛的起源和演化开辟了新的途径;也为依靠电子显微镜技术、地球化学手段以及通过古生 物学与现代细胞生物学及现代生物化学的学科交叉,研究当时的古环境及埋藏学等探索了新的途径。
地球中拥有的各种无脊椎动物、脊椎动物和植物等化石常会使人们联想到几百万年、几千万年、甚至数亿年前的大自然也同样拥有一个色彩斑斓的生命世界。 实际上,虽然这可能是个事实,但这种推断长期缺乏科学根据。以往科学家和艺术家所描绘的各种精美的古动物彩色复原图也仅是建立在“将近论古”的推测中,鲜 有化石的实证。而本周《自然》报道的古鸟类和恐龙皮肤衍生物中存在的黑素体,首次证明生活在1.25亿年前的一些古鸟类和带毛的恐龙均具有“色彩斑斓”的 基础。科学家们在这些化石中发现了两种黑色素体,一种为真黑色素,另外一种为褐黑色素;后者为在化石中的首次发现。这两种物质均在现生鸟类的羽毛中存在。 根据和现代鸟类的对比,他们推测,这些带毛的恐龙和古鸟类的身体已经具有以灰色、褐色、黄色及红色为主要色彩的基础。如果假设上述色彩可能产生不同比例的 组合,那么1.25亿年前的鸟类和恐龙是否已经能如同今天的鸟类一样五颜六色、姹紫嫣红…?
在以往的早期羽毛等皮肤衍生物的工作中,主要凭借肉眼和光学显微镜等手段进行细胞、组织水平以上的形态学研究。而本项研究主要是通过电子显微镜和能 谱等技术,开创了研究1.25亿多年前细胞内结构——黑色素体的先河,为今后从微米水平上进行类似的细胞、亚细胞结构的古生物研究奠定了基础,并为从微观 水平上研究当时的古环境和埋藏学提供了新的手段,促进了古生物学与现代生物学的交叉与融合,以形成新的学科增长点。
Molecular evolution: The rise of night vision
Shen, Y. Y., Liu, J., Irwin, D. M. & Zhang, Y. P. Parallel and convergent evolution of the dim-light vision gene RH1 in bats (order: Chiroptera) PLoS One 5, e8838 (2010).
张亚平院士研究组的又一成果,研究人员克隆了控制形成视网膜上视杆细胞(主导暗视觉,相对于视锥细胞的色视觉)暗视觉感受器的RH1基因,发现无论是眼睛退化的食虫蝙蝠还是眼睛发达的旧大陆果蝠的视杆细胞全部都有表达RH1基因,说明了即使是眼睛高度退化的食虫蝙蝠,它们仍然具有暗视觉。
蝙蝠是夜行性动物。食虫蝙蝠主要用回声定位来确定方位,捕捉昆虫,眼睛退化,甚至之前人们认为蝙蝠是瞎子,这个是大家所熟悉的。旧大陆果蝠并没有回声定位能力(除了果蝠属有回声定位,但一般只用于进入山洞后的巢穴定位),它们主要依赖视觉和嗅觉来寻找食物,眼睛很发达。
这项研究发现无论是眼睛退化的食虫蝙蝠还是眼睛发达的旧大陆果蝠的视杆细胞全部都有表达RH1基因,说明了即使是眼睛高度退化的食虫蝙蝠,它们仍然具有暗视觉。对该基因序列的进一步分析发现,该基因在果蝠与墓蝠(食虫蝙蝠,眼睛没退化)间发生了趋同进化,长翼蝠和菊头蝠(都是眼睛退化)也发生了趋同进化。该结果揭示了,蝙蝠分化后,可能由于对暗视觉的趋同需求(有些种类趋同于更多依赖视觉,眼睛发达;而有些是趋同于较少依赖视觉,眼睛退化),导致了RH1基因在蝙蝠里面发生了多次趋同进化。
(生物通:万纹)
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