基因剪刀艾滋病病毒不惧

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1、2主编： 赵路校对： 王心怡 E-mail押2016 年 4 月 11 日星期一 Tel：（010） 62580617国际INTERNATIONAL选自英国Nature杂志 2016年3月31日出版自然要览封面故事: 南极洲冰层对海平面上升的贡献本期自然的封面图片所示为 2016 年 1 月 9 日西南极 “思韦茨冰川” 端部的冰崖的一幅 由 “Landsat 8”卫星拍摄的自然色拼接图。 Robert DeConto 和 David Pollard 采用一个新改进的、 按 “上新世” 和“末次间冰期” 的海平面估 计值作了校准的数值冰层模型，来预测今后五 个世纪南极洲由一系列不同的温室气体情

2、景所 驱动的演变。该模拟显示， 南极洲冰层对海平面 上升的贡献潜力是在从几乎没有贡献到在 2100 年之前贡献超过一米、 在 2500 年之前贡献超过 15 米之间。令人吃惊的高端估计值来自不减少 的温室气体排放量和以前估计不足的两个机 制： 由表面融水造成的冰裂和大冰崖的坍塌。低 端估计值表明，通过采取强有力的措施控制气 候变化，能够极大减小人类社会受海平面上升 影响的风险。能安装到无人机上测量地球潮汐的重力计重力计能测出局部重力加速的微小变化， 其灵敏度高到足以能测量到地球的潮汐：由太 阳、地球和月球的相对相位的改变造成的地壳 弹性变形。现有重力计体积大、 成本高， 但现在 Giles H

3、ammond 及同事开发出了具有一个新颖 的 “反弹簧” 设计的一种紧凑的、 便宜的微机电 重力计。他们用它来测量重力加速， 其灵敏度和 稳定性高到足以能检测到地球的潮汐。该装置 的小尺寸和低成本意味着，它可以安装到用于 进行测量和勘探工作的一架无人机上、用来监 测火山， 或内置到多像素密度对比成像阵列中。偶极子偶极子相互作用跨越几个发色团的激子耦合在很多能量转移和光学过程中都极为重要。这种耦合仅仅通 过考虑分子间相干偶极子偶极子相互作用就 可以理解，但在复杂系统中要做到这一点却有 挑战性； 而且， 这样的相互作用无法通过传统光 学手段直接观察。现在 Zhen-Chao Dong 及同 事显示

4、，由来自一台扫描隧道显微镜尖端的电 子隧道效应引起的高度局域化的激发所诱导的 发光， 可被用来描绘以明确方式排列的少数几个 锌酞菁分子中的激子耦合的空间分布， 以及用 来描绘它是怎样依赖于单个分子的跃迁偶极子 的相对取向和相对相位的。 该方法预计将会为了 解光捕获结构和分子光源提供详细信息。树木对气候变暖的适应怎样限制CO2输出一个不断变暖的世界中植物呼吸的增加， 预计可能会通过向大气中释放更多的 CO2而进 一步加快变暖，但植物长期适应高温的程度却 没有得到很好量化。Peter Reich 等人测定了在 森林条件下十个北美树种的叶子呼吸对五年长 的一段时间的气候变暖（变暖幅度为 3.4 ）

5、的 适应情况。他们发现， 这种适应将对非适应树种 所预期的叶子呼吸增加量的 80%消除了。这个 结果表明，陆地植物由气候变暖造成的呼吸速 度的加快（和与之相关的大气中 CO2浓度的增 加） 可能没有所预测的那么大。风险感知的神经关联有些人喜欢寻找风险，有些人喜欢避免风险，甚至喜欢避免风险的人有时也会作出高风 险的选择；我们不知道这一差异的神经基础是 什么。 Karl Deisseroth 及同事通过大鼠研究显示， 在作一个决定的过程中， 伏隔核中表达“2- 型 多巴胺受体”（D2R） 的细胞的活性的增加， 反映 了以前决定的结果是 “loss” ， 同时也预测随后的 选择是安全的。活性增加之大

6、小的个体差异与 风险喜好相关联。通过人工增加 D2R 神经元在 决策期间的活性，作者可以将寻找风险的大鼠 转变成避免风险的大鼠。这些结果表明， 风险喜 好的状态和特征差异是由表达 D2R 的伏隔核 神经元控制的。动物行为的遥控这项研究描述了一项新技术，它使得神经 元能够利用无线电波或磁场在自由行动的动 物身上被远程激活或抑制。Jeffrey Friedman 及 同事利用系在一个热敏蛋白上的铁结合蛋白 来激活或抑制小鼠 “下丘脑腹内侧核” 中的神 经元。 能感应葡萄糖的神经元的激活会增加血 糖和胰高血糖素含量、 抑制血浆胰岛素和增加 进食。 这些神经元的抑制会降低血糖、增加血浆 胰岛素和抑制对

7、低血糖的反应。除了在基础研 究中使得细胞活性能够被遥控外，这一方法作 为替代深度脑刺激的一种微创方法还具有潜在 的治疗意义。 （田 天 / 编 译 更 多 信 息 请 访 问 www. 但是他们一到达那里，就像野草一样逐渐蔓 延开来。 在一项新研究中， 研究人员记录了 1147 个 考古站点，碳同位素年代定位可将其定位到距 今 1.4 万年 （在已知最早到南美洲定居的时间前 后） 2000 年左右。 通过测绘那些古遗迹， 科学家 能够了解人类早期曾在何时以及何地居住。 研究发现， 人口密度在距今 1.3 万年 9000 年期间迅速、 稳步增长， 并且随着人们逐渐走向 这片没有人烟的大陆的各个

8、角落，他们开始学 着利用这片土地上的资源。 但是在大约 9000 年前， 南美洲人群增长逐渐趋平， 研究人员在 4 月 6 日发表于 自然 的 研究中报告称。 研究表示，这是很多入侵物种到达一个新 栖息地后都会经历的一种模式：它们会迅速扩 张， 但随后会最大限度地利用其资源， 然后增长 速度再逐渐趋平。 然而，南美洲定居者发现了一种规避这一自然限制的方法。在大约 5000 年前， 人类数量 开始再次扩张， 这一次， 人口数量增长甚至更加 迅速。 那么是什么改变了呢？南美洲的人群从狩 猎采摘转变成了农耕模式。农业以及安静的生 活方式给当时的人们提供了更多时间和资源， 让他们更容易生很多小孩。（红

9、枫）人类进入南美 如同物种入侵科学此刻姻姻图片来源： Wood Ronsaville Harlin, Inc.抹香鲸前额或成撞击利器本报讯 自从一头抹香鲸在 1982 年用头撞 沉一艘捕鲸船至今， 科学家就认为， 这种哺乳动 物独特的攻击性前额可能适合用作“破城撞 槌” ， 如雄性之间为了争夺雌性发动的战争的利 器。但并非所有人都同意这种观点， 特别是因为 这一部位对于鲸鱼之间的交流非常重要。 在一项新研究中，研究人员通过进行虚拟 撞击测试验证了这一观点，他们利用已发表数 据建立的抹香鲸颅骨模型模拟了撞击效果， 记 录了撞击在头颅哪些地方会产生最大的机械压 力。为了了解抹香鲸颅骨内部结构， 研

10、究人员还 在一些模型中去除了分隔被称为 “无用之物” 的大型盛油腔的垂直组织。 这一模拟表明，那些没有用的间隔物会在 颅腔内辅助传播冲击力，而在去除那些所谓的 无用组织之后， 会使颅腔的整体压力增加 45%。 此外， 这种间隔物在头部最前方厚度最大， 而这 一区域也是撞击力最强烈的部分， 研究人员在 4 月 5 日发表于同行评议开放期刊 PeerJ 的研究 中说。 研究人员仅仅观察到一次雄性抹香鲸用头 撞击的行为。作者表示， 考虑到它们也拥有能够 撞击的头颅，那些战争可能也在水面下进行。 （红枫）图片来源：科学研究人员希望利用 CRISPR 基因编辑技术 防止艾滋病病毒进入 T 细胞。 图片来

11、源： 美国国立卫生研究院本报讯 研究人员日前发现，艾滋病病毒 （HIV） 竟然能够挫败 CRISPR 基因编辑技术尝 试消灭它的努力。并且这种编辑过程包括 剪断病毒基因组有可能引入新的突变， 从 而帮助艾滋病病毒抵抗攻击。 在过去 3 年中，至少有 6 篇论文曾探讨过 利用流行的 CRISPR-Cas9 基因编辑技术对抗 艾滋病病毒，然而最新的发现对这种方法的可 行性提出了质疑。尽管如此， 参与此项研究的科 学家表示， 这项发现只是一个小挫折， 并不会从 整体上影响这一治疗思路。 一些研究人员打算编辑由被艾滋病病毒感 染的免疫细胞 （被称为 T 辅助细胞） 生成的基 因， 从而让病毒无路可走。

12、而其他人则采用了 一种不同的方法：装备了 T 细胞的基因编辑 工具， 从而能够寻找并摧毁感染它们的任何艾 滋病病毒。 并未参与这项最新研究的美国北卡罗来纳 州达拉莫市杜克大学病毒学家 Bryan Cullen 表示， 这种方法在组织培养中看起来简单而高效。 当艾滋病病毒感染一个 T 细胞后，其基因 组会嵌入细胞的脱氧核糖核酸 （DNA） 并劫持后 者的 DNA 复制机制， 从而炮制出大量的病毒拷 贝。但是装配了一个名为 Cas9 的 DNA 剪切酶 的 T 细胞与定制的核糖核酸 （RNA） 片段一道， 能够指导这种酶发现艾滋病病毒基因组的一个 特定序列，进而切断它并最终使入侵者的基因 组失效。

13、 科学家发现， 细菌在遭遇病毒侵染后， 可以 获得病毒的部分 DNA 片段并整合进基因组形 成记忆。当细菌再次遭到这种入侵时， 便会转 录出相应的 RNA， 利用其中的 “定位信息” 引 导 Cas 蛋白复合物定位和切割，摧毁入侵病毒 的 DNA。 在这项最新研究中，由加拿大蒙特利尔市 麦基尔大学病毒学家梁臣 （音译） 率领的一个研 究团队用艾滋病病毒感染了携带这种工具的 T 细胞，研究人员随后发现艾滋病病毒确实失效了， 这一机制似乎起到了作用。 然而在两周之后，梁臣的团队注意到， T 细胞排出的病毒粒子拷贝逃脱了 CRISPR 的 攻击。DNA 测序显示， 病毒已经在被 CRISPR 的 C

14、as9 酶剪切的序列很近的地方衍生出了新 的突变。 研究人员的实验证实，艾滋病病毒能从基 因剪刀下较快逃逸。对逃逸的艾滋病病毒的基 因组测序表明，这种病毒已改变被 CRISPR 技 术识别的 DNA 标靶序列。 梁臣指出， 艾滋病病毒逃逸或者说出现 “抗 性” 并不算意外， 意外的是进一步分析显示， 艾 滋病病毒的这种改变大多不是由科学界通常认 为的病毒逆转录酶造成的，而是在 Cas9 剪刀酶 切断艾滋病病毒的 DNA 后， 宿主细胞在试图修 复因剪切而断裂的 DNA 时发生的。 “换言之， 该 疗法在抑制艾滋病病毒增殖的同时，又在帮助 这种病毒逃逸。” 研究人员对利用基因剪刀治疗艾滋病提出两

15、种改进方案，一是同时攻击多个艾滋病病毒 的基因组位点， 增加病毒逃逸的难度； 二是使用 Cas9 之外的剪刀酶。（赵熙熙）艾滋病病毒不惧 “基因剪刀”或引入新突变帮助病毒抵抗攻击动态星系荒凉地带发现巨型黑洞本报讯科学美国人 报道称， 近日发现的一 个迄今为止最大的黑洞让科学家不得不重新思考 黑洞如何以及在哪里形成。根据 4 月 6 日发表于 自然 的研究成果， 这个新发现黑洞的质量是太 阳的 170 亿倍， 位于一个 “荒凉” 的小星系的中心， 黑洞本身就占据该星系整个质量的 2% （大约相当 于常规黑洞质量的 10 倍左右） 。 科学通常会在密集的星系中寻找黑洞， 这项新 发现或将能够大规模

16、扩大有望找到的黑洞名单， 它 还意味着宇宙中的黑洞比此前认为的更多。 （红枫）科学家提出 台式粒子加速器改进技术本报讯 帮助科学家发现希格斯玻色子的大 型强子对撞机 （LHC） 是一台被埋在瑞士法国交 界处地下的巨大设备。 它需要 27 公里的路径为粒 子加速， 从而使后者在相互撞击前接近光的速度。 然而，还有另一种被称为激光尾场加速器的粒子 加速器。它仅需要像 LHC 一样的传统加速器所 需距离的一小部分。 如今，来自印度和韩国的研究人员提出了一 种改进激光尾场加速器束流质量的新方法。这种 加速器有时又被称为台式加速器，因为它们能装 在标准的试验台上。由于激光尾场加速器仅占传 统加速器大小和耗资的一部分，因此它们能为更 多实验室和高校带来高能物理学试验，并且为医 学治疗产生带电粒子。而提高束流质量能改善此 类设备的效能。 研究人员日前在美国物理联合会出版社所属 应用物理学杂志 的一篇论文中描述了他们的