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我国实现二氧化碳从头合成淀粉
摘自《中国科学报》2021年9月24日报道 9月24日凌晨，该杂志刊登了中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称“中科院”）在人工合成淀粉方面取得重大突破简称中国科学院天津工业生物研究所）。性的进步。该研究是全球首次实现二氧化碳从头合成淀粉。
论文通讯作者、中科院天津工业生物研究所所长、研究员马延河介绍，中科院天津工业生物研究所设计了一种新型11步主反应非-从无到有地研究了自然二氧化碳固定和淀粉合成途径，并首次在实验室实现了二氧化碳合成二氧化碳。淀粉分子的全合成。研究团队采用类似“搭积木”的方法，与中科院大连化学物理研究所合作，利用化学催化剂，在高密度氢气的作用下，将高浓度二氧化碳还原成碳化合物。能源，然后设计并构建了一个新的碳聚合系统。酶根据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三化合物。最后，通过生物途径的优化，碳三化合物聚合成碳六化合物，进而进一步合成直链淀粉和支链淀粉。该人工途径的淀粉合成率是玉米淀粉的8.5倍。它朝着设计自然、超越自然的目标迈出了一大步，为创造具有新功能的生物系统提供了新的科学依据。
国内外该领域专家认为，这一成果是“典型的0到1原创突破”，是拓展和提高人工光合作用能力前沿研究领域的重大突破，是一项具有重要意义的科研成果。 “它不仅将对未来农业生产特别是粮食生产产生革命性影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑意义”、“将对下一代生物制造和农业生产产生变革性影响”。 ” 。
受种子启发的飞行微型设备推出
摘自《科技日报》2021年9月24日报道。英国杂志近日发表了一项工程突破。美国西北大学科学家组成的研究小组受风传播植物种子的启发，开发了一种飞行装置。未来可应用于环境监测或通讯。这种飞行设备可以携带有源电子有效载荷，允许在一定范围内建立无电池无线设备。
植物种子有各种形状和大小，有些可以通过风传播，传播遗传物质并扩大种群。这些种子形状可分为四类：降落伞形，如蒲公英；滑翔机状，如带翅膀的葫芦；直升机形，如白蜡叶枫、大叶枫；拍打状或旋转状，如毛泡桐或臭椿。
受风力传播种子的启发，包括西北大学研究员约翰·罗杰斯在内的科学家设计了一系列尺寸从微型（小于1毫米）到大型（大于1毫米）的飞机。他们通过模拟和风洞实验，研究了改变飞机直径、结构和翼型等设计参数的空气动力学效应。在直升机型和旋转型种子中，旋转行为增强了这些装置的稳定性和飞行行为。这些设计可以结合简单的电子设备，包括检测空气中颗粒的电路。
研究团队表示，这种以风为动力的被动驱动微型飞行器，在空气中具有良好的保气性，可以成功地将电子电路功能模块集成在飞行器上，实现空气污染物监测等功能。这类微型飞机在空中的下落速度也非常慢——约为0.28m/s，仅为雪花平均下落速度的1/8左右。而且，微型飞行器的旋转坠落方式使其具有更好的飞行稳定性。 。此外，它可以像植物种子一样广泛传播，有望成为物联网的节点，构建低成本的具有空间深度和时间广度的实时监测系统，协助未来的疫情监测和病毒防控。
全球海平面正以每年3.1毫米的“惊人速度”上升
摘自《科技日报》2021年9月26日报道 据欧盟哥白尼海洋环境监测中心22日发布的全球海洋最新报告显示，近两年记录到的北极冰层范围已达到历史最低点。从1979年到2020年，平均每10年下降近13%，海冰减少的面积相当于六个德国。
哥白尼海洋环境监测中心 5 年度海洋状况报告发表在经过同行评审的《操作海洋学杂志》上，该报告借鉴了来自 30 多个欧洲机构的 120 多名科学家的分析，提供了全面、最先进的报告关于全球海洋和欧洲区域海洋的现状、自然变率和持续变化的科学报告。今年的批判性回顾显示了气候变化前所未有的影响。
报告显示，海洋正在发生前所未有的变化，对人类福祉和海洋环境产生巨大影响。世界各地的地表水和地下水温度正在上升，由于海洋变暖和陆地冰融化，海平面继续以惊人的速度上升：地中海每年上升 2.5 毫米，全球每年上升 3.1 毫米。据估计，北冰洋变暖占全球海洋变暖总量的近4%。巴伦支海（北极的一小部分）的平均海冰厚度减少了近 90%，这导致从极地盆地输入的海冰减少。报告总结道，在北海，寒潮和海洋热浪的极端变化与比目鱼、欧洲龙虾、鲈鱼、红鲻鱼和食用蟹的捕获量变化有关。农业和工业等陆上活动造成的污染正在导致海洋富营养化，影响脆弱的生态系统。报告还显示，过去十年，地中海海洋变暖和盐度增加加剧。在地中海，威尼斯连续 4 次经历创纪录的洪水事件（2019 年 11 月），地中海南部的波浪高度高于平均水平（2019 年）。从1993年到2019年，全球平均海水温度以每年0.015摄氏度的速度上升，从1955年到2019年，黑海的氧气水平（氧储量）以每年0.16摩尔/平方米的速度下降。
鸟类产卵的时间可能与周围树木的健康状况有关
摘自中国新闻网2021年9月28日报道，新发表的《树木健康与鸟类产蛋时间的相关性》生态研究论文指出，气候变化导致大山雀产蛋时间变化的详细记录可以反映种群内显着的小空间尺度差异，这种变化可能与附近橡树的健康状况有关。
论文指出，气候变化将导致气温升高、春天提前到来，迫使动植物种群改变生命事件（例如繁殖）的时间，以避免错过最适宜的条件。大山雀来自经过充分研究的食物链，这些鸣禽以毛毛虫为食，而毛毛虫又以新的橡树叶为食。温暖的春天与所有三种生物的生命事件的早期发生有关。但这种时间提前在鸟类中发生得最慢，使它们面临与食物来源不同步的风险。该论文的通讯作者、英国牛津大学的夏洛特·雷根（ Regan）及其同事使用了来自英国牛津郡 385 公顷林地的 13,000 多只大山雀的繁殖数据，这些数据历时 60 多年（1961 年至 2020 年） ）。年）研究。他们发现，大山雀的产卵时间存在微小的空间差异，这在种群水平分析中是不可见的。尽管研究期间整个种群的产卵日期平均提前了16.2天，但单个巢箱（共964个）水平上雌性的产卵日期差异很大，从7.5天到25.6天不等。 。
此外，大山雀产卵日期差异的一个重要预测因素是每个巢箱 75 米范围内橡树的健康状况。例如，在健康橡树周围的巢箱中繁殖的鸟类每年产卵时间会提前 0.34 天，而在不健康橡树周围的巢箱中的雌鸟每年产卵时间平均仅提前 0.25 天。
“蓝色食品”助力构建健康、可持续、公平的食品体系
摘自新华网2021年9月28日报道 英国一家杂志近日同时发表多篇环境科学研究文章，并建立了全球水产品微量和常量元素数据库。其中一项研究表明，增加“蓝色食品”的产量有望增加食品消费并改善饮食——“蓝色食品”指的是淡水和海洋环境中发现的植物、动物和藻类。该论文收录在 Blue Food 中，这是由 Food 出版的研究论文、评论和观点文章的集合，深入了解水产食品对未来粮食系统的贡献以及实现这些贡献需要克服的挑战。获得了洞察力。
由哈佛大学陈曾熙公共卫生学院科学家组成的团队描述了 3,753 种水生食品（包括鱼类、甲壳类动物和海藻）中微量元素和常量元素的全球数据库。与陆地来源的食品相比，分析显示，营养最密集的前七名动物源食品都是水生食品，包括海洋鱼类（如金枪鱼和鲱鱼）、贝类和鲑鱼（包括鲑鱼和鳟鱼）。研究小组模拟了到2030年全球“蓝色食品”产量增加约8%的影响，并估计这可以使相关食品价格降低26%，从而有可能改善多达1.66亿人的微量元素摄入量。
研究发现，就各种营养素（omega-3、维生素A和维生素B12、钙、碘、铁、锌）的平均值而言，某些类型的水产食品比牛肉、羊肉、山羊、鸡肉或猪肉更有营养）。有营养。模型显示，即使产量仅小幅增加，水产品也可能提供更多的钙（增加 8%；取全国中位数）、铁（+4%）、omega-3 脂肪酸 DHA 和 EPA（+186%）、和锌（+4%）、维生素 B12（+13%），但维生素 A 估计减少 1%。研究还表明，增加水产食品消费对女性的益处几乎是男性的三倍，这可能为实现营养公平提供了可能的途径。
在另一篇论文中，美国大学团队评估了“蓝色食品”生产对环境的影响。他们分析了 23 种水产食品物种，这些物种占全球产量的近四分之三。分析中的温室气体排放、氮磷污染、淡水和土地利用均基于标准估算。分析发现，养殖的双壳类（例如蛤和牡蛎）和海藻表现最好，产生的排放量低于收获的同类。这些发现可以帮助减轻环境影响，推进数据匮乏的环境评估，并为实现可持续饮食提供指导。
保持年轻，从细胞开始
摘自《中国科学报》2021年9月29日报道加拿大蒙特利尔大学和麦吉尔大学的研究人员发现了一种新的多酶复合物，可以重写代谢程序并克服“细胞衰老”，即衰老细胞停止分裂。在最近发表在《Cell》杂志上的一项研究中，科学家发现一种称为 HTC（氢化物转移复合物）的酶复合物可以抑制细胞衰老。
“HTC 可以保护细胞免受缺氧的影响，缺氧通常会导致细胞死亡，”该研究的资深作者、密歇根大学生物化学教授、该校附属教学医院研究中心的首席科学家说。 “重要的是，HTC 可以被某些癌细胞劫持，以改善其新陈代谢、抵抗缺氧环境并增殖，”说。 HTC 由三种酶组成：丙酮酸羧化酶、苹果酸脱氢酶-1 和苹果酸酶-1。它们在奥地利维也纳兽医大学生产的前列腺癌小鼠模型样本以及前列腺癌患者的组织样本中高度表达。他说，最有趣的是，抑制这些酶可以阻止前列腺癌细胞的生长，这表明 HTC 可能是开发各种癌症（包括前列腺癌）新疗法的关键目标。 ”
大多数关键的代谢循环都是在 50 多年前发现的，但 HTC 并不是其中之一。 “我们通过最先进的代谢组学分析发现了这一点，该分析研究细胞代谢的化学过程，”研究合著者、麦吉尔大学研究员兼医学教授伊万说。
首次发现同卵双胞胎的独特表观遗传特征
摘自《科技日报》2021年9月29日报道。在英国杂志28日发表的一项遗传学研究中，荷兰科学家团队首次揭示同卵双胞胎的DNA中存在特定的表观遗传特征，从受孕开始持续。到成年。这些发现为同卵双胞胎受孕的生物学机制提供了新的见解。
据估计，12% 的怀孕会以多胞胎开始，但只有 2% 会生孩子。这被称为“消失双胞胎综合症”。双胞胎出现的详细原因仍然是个谜，而且由于同卵双胞胎很少出现在家庭中，生物学上流行的假设是这种现象是随机发生的。
同卵双胞胎，也称为同卵双胞胎，是一个精子和一个卵子结合产生一个受精卵，但这个受精卵一分为二，形成两个胚胎；而异卵双胞胎是由于母亲的卵巢同时排出两个胚胎。卵子分别受精成胎儿。同卵双胞胎是由同一个受精卵所生，并且性别相同。它们的外观看起来就像是“同一个模子里切出来的”。有时，即使是亲近的人也很难区分。
这次，来自荷兰阿姆斯特丹自由大学的研究人员 Jenny van 、Dorit 和他们的同事研究了几个大型国际双胞胎阵列，以确定同卵双胞胎独有的表观遗传特征。他们发现了所有同卵双胞胎中常见的表观遗传特征，该特征从受孕开始一直持续到成年。研究还表明，使用这个签名可以让他们识别个体是否被怀为同卵双胞胎，即使他们最终不是出生为双胞胎。
目前，研究人员尚不清楚这种表观遗传特征是否对同卵双胞胎有任何生物学影响，有待进一步研究。
谁拿走了我们的尾巴？
摘自中国科学报2021年9月29日报道。 一些灵长类动物有尾巴，但人类和密切相关的类人猿没有尾巴。现在，研究人员可能已经发现了尾巴缺失的原因——一种简单的基因变化，其中一段流动的DNA跳入一个新的染色体区域，改变了像它们这样的类人猿制造关键发育蛋白质的方式。研究结果还表明，这种基因变化具有不太明显但危险的影响：脊髓缺陷的风险更高。
近年来，大量灵长类动物基因组已被测序，因此他开始寻找猿类中在尾巴发育中发挥作用的基因的变化。在一个名为 TBXT 的基因中，他发现了一个名为 Alu 的序列，该序列存在于所有类人猿中，但在其他灵长类动物中缺失。 Alu 序列可以在基因组中移动，有时称为跳跃基因或转座元件。研究人员表示，它可能是人类基因组中常见的一种古老病毒的残余物，约占人类 DNA 的 10%。有时，Alu 插入会中断基因并阻止其蛋白质的产生。在其他情况下，这些序列具有更复杂的作用——改变蛋白质的表达位置或方式。
加州大学圣地亚哥分校的进化生物学家说，这使它们成为进化变异的巨大驱动力，并保留了有益的变化。 TBXT 编码一种称为鼠短突变表型的蛋白质，这种蛋白质的突变会导致小鼠尾巴变短。乍一看，猿类特异性 Alu 序列似乎不会造成任何显着的遗传破坏。然而，经过进一步的观察，夏博发现附近还潜伏着另外一个阿鲁序列。这段序列在猴子和猿类中都存在，但他意识到在猿类中，两个Alu可以粘在一起形成一个环，从而改变TBXT的表达，得到的蛋白质会比原来的蛋白质更大更短。表示“非常聪明”。
事实上，夏波及其同事发现，人类胚胎干细胞可以产生两种类型的TBXT信使RNA，一种较长，一种较短，而小鼠细胞仅产生较长的转录本副本。然后，研究人员使用基因组编辑器删除了人类胚胎干细胞中的 Alu 序列。结果表明，丢失任一 Alu 序列都会导致短版本的信使 RNA 消失。 Xia Bo 及其同事利用技术在小鼠体内生成了 TBXT 的缩短版本，以评估这种简化的猿特异性蛋白质如何影响尾巴发育。相关成果近日发表于。研究人员表示，携带该基因两个缩短版本的小鼠无法存活，但携带一个长版本和一个短版本的小鼠出生时尾巴长度各不相同，从根本没有到几乎正常。
研究人员认为，TBXT 的缩写形式会干扰尾部发育。纽约大学兰格尼健康中心的发育遗传学家 Itai Yanai 表示，其他基因必须共同努力才能消除猿类和人类的所有尾巴发育，但猿类特异性的 Alu 插入“可能是一个关键事件”。
另一方面，这些转基因小鼠患有异常严重的神经管问题，这是发育中的脊髓缺陷。这些导致脊柱裂和无脑畸形（大脑和头骨缺失部分）的出生缺陷在人类中相当常见，影响千分之一的新生儿。 “显然，我们为失去尾巴付出了代价，但与此同时，它肯定也带来了明显的好处，无论是运动能力的增强还是其他方面，”柳井说。 |
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发表于 2024-10-17 11:06:08
