《PNAS》八大热点文章

时间:2012年1月20日
来源:生物通

编辑推荐:

近期PNAS最受关注的文章(生物类)包括第一株能消化柳枝稷、将其糖合成三种交通运输燃料的大肠杆菌,出租车司机的大脑发展,稻鱼共生系统等。

广告
   X   

生物通报道:《PNAS》(美国国家科学院院刊)是与Nature、Science齐名,被引用次数最多的综合学科文献之一,PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社会科学,主要内容包括具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。近期其最受关注的文章(生物类)如下:

Synthesis of three advanced biofuels from ionic liquid-pretreated switchgrass using engineered Escherichia coli
PNAS 2011 108 (50) 19949-19954; published ahead of print November 28, 2011, doi:10.1073/pnas.1106958108

在发展用家庭式生产清洁、绿色、可再生高级生物燃料替代汽油、柴油及喷气燃料的道路上,已达到里程碑的突破。在这篇文章中,研究人员与美国能源部的联合生物能源研究所(JBEI)一起构建了第一株能消化柳枝稷、将其糖合成三种交通运输燃料的大肠杆菌。而且,此菌体能在没有酶添加剂帮助下完成此过程。

对于联合生物能源研究所的三种燃料工程大肠杆菌来说,纤维素与半纤维素由纤维素酶与半纤维素酶(蓝色)水解成低聚糖,低聚糖被β-葡萄糖甙酶进一步水解成可以代谢途径代谢成生物燃料的单糖。图片引用已经联合生物能源研究所允许。

从非粮食作物与农业垃圾的木质纤维生物体制造先进的生物燃料已被广泛认为代表了可再生液体运输燃料的最好来源。不象用玉米淀粉生产的乙醇,这些先进的生物燃料能以一加仑替代一加仑汽油,而且他们能用于今天的发动机和基础设施。先进生物燃料高速发展的最大障碍是带来的燃料生产的费用导致它们在经济上的竞争。

Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers
PNAS 2000 97 (8) 4398-4403; published ahead of print March 14, 2000, doi:10.1073/pnas.070039597

伦敦出租车司机大脑海马体膨胀,因为他们熟悉城市的街道。

当一位伦敦出租车司机并不容易,但这会让你的大脑发生变化吗?为了避开行人和双层客车,伦敦的出租车司机必须通过一项严格的知识测试,他们必须记住市中心的查林十字,6英里半径内所有25,000条混乱街道的布局。

伦敦大学学院神经系统科学家Eleanor Maguire和Katherine Woollett想知道这所有的学习是否会改变大脑处理记忆的部分,即海马体。在先前的大脑扫描研究中,,Maguire和她的小组揭示了出租车司机的海马体比非出租车司机的要大些。但是他们对司机的测试只在一个点上,仍然不清楚训练是否会促进海马体大小,或有较大海马体的人比普通人可能更容易成为出租车司机。

为了进一步研究,2011年Maguire 和Woollett还对训练前、训练中和训练后分别扫描出租车司机新手的大脑,并与经验丰富的司机扫描结果比较。在训练开始之前,海马体大小没有差异,但是在训练后,通过测试的人海马体变大。

PNAS Plus: From the Cover: Ecological mechanisms underlying the sustainability of the agricultural heritage rice–fish coculture system
PNAS 2011 108 (50) E1381–E1387; published ahead of print November 14, 2011, doi:10.1073/pnas.1111043108

浙江青田“稻鱼共生系统”历史悠久,延续了1200年,2005年被联合国列入 "globally important agricultural heritage systems, GIAHS"。经过6年的试验研究,揭示物种间的正相互作用及资源的互补利用是稻鱼共生系统可持续的重要生态学机制。

这项成果公布在《美国国家科学院刊》(PNAS)上,随后著名学术期刊《Nature》在其“Research Highlights”栏目以“Eco-farming fish with rice”为题进行了报道,除此之外,英国、美国、印度等国家的科学网络杂志及网络媒体的科学栏目也进行了追踪报道。

这一研究使用的鱼是一种美味的当地鲤鱼品种,因此农民可能卖掉它们。它们还可以大量减少肥料和杀虫剂的使用,这通常占了水稻生产总成本的60%到70%。鱼显著减少了水稻纹枯病和稻瘟病,并且减少了杂草和害虫,诸如水稻飞虱。这种入侵昆虫有潜力破坏整个水稻田——去年泰国的一场飞虱暴发毁掉了该国4%的收成。通过调节生态系统中的氮的数量,鱼还让施肥的需求最小化。水稻植株也提供了荫凉,让水保持凉爽并且让鱼甚至在最热的月份也也能保持活跃。而且植物吸引来的昆虫为鱼提供了额外的食物。

这些研究还证明这一方法是一个用于减少贫穷和促进食品安全的特别有用的工具,可以在整个热带地区使用,而且由于捕鱼量变得越来越小,这种方法将对于确保食品生产为人们提供足够的蛋白质变得越来越重要。

Movement analysis in infancy may be useful for early diagnosis of autism
PNAS 1998 95 (23) 13982-13987; doi:10.1073/pnas.95.23.13982

这篇发表于1998年的文章指出,幼年的行为分析可能有助于自闭症的早期诊断。

文章中研究的17个患有自闭症的孩子都显示出行为骚动,使用这种方法可以在4-6个月大甚至一出生时就清楚的察觉到。研究人员采用了一种Eshko-Wachman的行为分析系统,结合录像带的静止画面分析方法,研究表明孩子在大约3岁的时候才被传统的方法诊断为自闭症。

Behavioral evidence for the evolution of walking and bounding before terrestriality in sarcopterygian fishes
PNAS 2011 108 (52) 21146-21151; published ahead of print December 12, 2011, doi:10.1073/pnas.1118669109

这项研究显示,非洲肺鱼可能是早于四足动物或者与之同一时期的鱼类。四足动物由泥盆纪的肉鳍鱼进化而来,是最早占领陆地的脊椎动物。生物学家梅利娜·黑尔指出,研究人员在寻找“失去的环节”时发现有动物能够交替使用四肢,这说明“人类已经发现形态完全不同的水生动物,虽然它们的行走方式与四足动物非常相似,但它们并非四足动物”,肺鱼就属于这种情况。

虽然过去人们已对非洲肺鱼的形态有所了解,但是尚无研究表明它能够利用腹鳍行走。研究人员在一个水箱中复制了非洲肺鱼的生活环境,并利用摄像头从多个角度记录下它的活动,通过这种方式对它的移动方式和腹鳍的活动进行全面研究。

A nonreplicating subunit vaccine protects mice against lethal Ebola virus challenge
PNAS 2011 108 (51) 20695-20700; published ahead of print December 5, 2011, doi:10.1073/pnas.1117715108

科研人员改造了一种实验性的疫苗,它能够保护小鼠不受埃博拉出血热感染。在埃博拉病毒首次已知暴发的30年后,这种病毒仍然是致命的,它通过气溶胶、体液和直接接触传播,并且能杀死90%以上的感染者。

Melissa Herbst-Kralovetz及其同事改造了一种埃博拉免疫复合体,它是由在这种病毒的表面发现的一种蛋白质的一部分与识别这种病毒蛋白的抗体结合起来组成的,然后他们在烟草植株中制造了这种复合体。这组作者然后在小鼠皮下注射了一种由两部份组成的疫苗——分别是来自植物的这种免疫复合体以及一种称为PIC的免疫调控化学物质,后者能激活一种参与到先天性免疫的生物化学的级联反应。

当实验性地用扎伊尔埃博拉病毒感染小鼠的时候,超过80%的用这种疫苗预先治疗过的小鼠从感染中生存了下来。相比之下,注射不含PIC的这种免疫复合体的小鼠死于了这种病毒。此前制造埃博拉疫苗的尝试没能产生能够在国家减少生物威胁储备库中长期储存而保持稳定的疫苗。这组作者说,在烟草植株中有成本效益地制造这种埃博拉免疫复合体有可能帮助克服这种缺陷并产生稳定的疫苗。

From the Cover: Global food demand and the sustainable intensification of agriculture
PNAS 2011 108 (50) 20260-20264; published ahead of print November 21, 2011, doi:10.1073/pnas.1116437108

一项研究发现,对用于消费的野生生物的食用的迅速减少——这或者是由于保护措施,或者是由于野生生物的耗尽——可能削弱特定人群的健康。Christopher Golden及其同事分析了野生生物的消费如何影响到生活在马达加斯加东部的一个偏远雨林——称为Makira保护区——的77名儿童的贫血风险。在大约1年期间取得的血样表明,食用更多的野生生物的儿童比其他儿童有更高的血红蛋白水平,这是红细胞中的一种含铁的蛋白质。这些发现即便在控制了混杂的变量,诸如食用家禽家畜的肉,之后也是真实的。这项发现表明,野生生物占了贫困个体的总肉类消费量的大约20%。这组作者进一步估计,在缺乏这类食品资源的情况下,贫血的病例可能增加29%。这组作者说,这些发现提示,致力于解决不断减少的野生生物数量的措施可能对健康产生未曾预料的后果,除非这些措施通过推广富含营养的替代措施加以平衡,例如家禽。

(生物通:万纹)

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有