科技名刊精选

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1、科技名刊精选科技名刊精选睡眠回路探究 Naturs 封面：睡眠控制。Naturs 杂志第 7623 期封面文章报道了在动物界中普遍存在 的睡眠这一基本生物学过程的研究进展。目前，研究者对控制睡眠周期的神经回路的认识 仍停留在表面。现在，光遗传学、遗传药理学、显微内镜钙成像和病毒介导回路跟踪等新 技术的出现，辅以小鼠遗传学，使大家能够解锁众多的睡眠奥秘成为可能。在本期的一篇 评论文章中，Franz Weber 和杨丹探讨了睡眠回路的研究现状，并为绘制全面的睡眠一觉醒 控制网络回路图，以详细描述各细胞类型的功能及相互作用指明了道路。大麻对神经系统 的影响 Nature 封面：大麻。Nature 杂

2、志第 7629 期封面文章报道了大麻对神经系统的影响。 大麻合法化已成为美国的一大热议话题，目前在欧洲寻求专业毒瘾治疗的人群中，大麻已 取代海洛因成为这一人群最常用的非法药物。四氢大麻酚（THC，大麻中的神经活性物质） 会影响神经网络（如多巴胺驱动的奖励系统） 。Michael Bloomfield 总结，摄入 THC 会对多 巴胺系统产生潜在的长期复杂影响，包括大量摄入 THC 造成的神经放电和多巴胺释放增多， 以及与长期使用相关联的多巴胺能钝化。人类和动物模型中，大麻诱导的多巴胺系统变化 与行为效果之间的关系应成为未来研究的重点。 使用电镜在原子级别创造材料 Nature 封面：扫描透射电

3、子显微镜新应用。Nature 杂志第 7630 期封面报道了使用扫 描透射电子显微镜制造原子级材料。随着扫描透射电子显微镜（STEM）技术的进步，人 们即将实现在原子级别、从零开始创造材料。Sergei Kalinin、Albina Borisevich 和 Stephen Jesse 提出了一种应对该挑战的方法。这种方法要求让电子束穿过样本，以揭示其晶体结构。 电子束可能会改变原子的位置，这在常规结构鉴定中是一种缺点，但如果想移动原子，这 个缺点就会变为优点。不过，这种技术若要取得成功，必须实现对电子束的完全控制。 2016 年自然年度十大科学人物 Naturs 封面：一年，十个故事。Nat

4、urs 杂志第 7634 期封面文章报道了 2016 年自 然年度十大科学人物。今年的名单突显了来自全球各地的研究人员，他们在天文学、人工智能、生物学等科学领域的权利方面做出了自己的献。十位在各自领域产生重大影响的科学家分别是：物理与天文学教授 Gabriela Gonzalez、人工智能专家 Demis Hassabis、环 境学家 TerryHughes、大气化学家 Guus Velders、寨卡病毒专家 Celina Turchi、计算机专业 研究生 AlexandraElbakyan、生育学家 John Zhang、生物学家 Kevin Esvelt、天文学家 Guillem Angl

5、ada-Escud e 和物理学家 Elena Long。 农作物的光合作用 Science 封面：通过加快回收光保护以提高光合作用效率与作物产量。Science 杂志 第 6314 期封面文章为报导了作物的光合作用的研究进展。农作物的叶子可以将吸收的过量 有害光能转化为热能散发，但当阳光被遮挡时，这种保护作用将持续一段时间并削弱光合 作用。研究人员通过生物工程技术加快烟草对自然荫蔽的应答，从而提高了其在波动光中 的二氧化碳吸收量和干重，通过加快从光保护中恢复以提高光合作用与作物产量。该研究 为农作物在阴暗环境生长，以及产量的提升提供了一种广泛可行的方法。 在轨道上停留 Science 封面：

6、生物钟如何掌管我们的身体。Sclence 杂志第 6315 期作为生物钟特刊， 用 4 篇综述阐述了生物钟与健康疾病、免疫系统、睡眠和神经退行性疾病及代谢的关系。 阐述了在基因组动力学水平上昼夜节律对机体生理活动调控，以及遵循或扰乱生物节律对 机体健康所产生的影响；对生物振荡如何限制免疫系统及免疫反应以增强机体健康进行了 阐述：生物节律紊乱及失眠与神经退行性疾病在细胞及分子机制上的关联特别是阿尔茨海 默病；代谢通路、代谢产物与生物钟系统的相互作用，以及光、摄食、环境温度等授时因 子对睡眠和代谢的影响。 人体疲劳的丁免疫细胞 Science 封面：丁细胞耗竭的研究进展。Science 杂志第 6

7、316 期封面文报道了人丁免 疫细胞耗竭与疲劳的一系列最新进展。丁细胞能够负责清除感染杀伤肿瘤细胞，有时也会 变得疲劳。细胞表面的一些受体作为天然存在的制动分子能够告诉免疫系统在正常情况下 不要进行强烈反应，避免损伤健康组织或引起自身免疫疾病。在慢性病毒感染的小鼠中， 不同于能够有效对抗感染或癌症的丁细胞， “耗竭（exhausted） ”丁细胞受一组不同的分子回 路（molecularcircuits）控制。这一研究结果提出了增加 CAR-T 疗法持久力的一种途径。 2016 年度十大科学进展 Scisncs 封面：封面故事，年度突破。Scisncs 杂志第 6319 期评选出 2016 年

8、度十大科 学突破，其中参考了读者网上投票的结果。十大科学突破之首是科学家首次直接探测到引 力波”最佳突破：时空涟漪引力波”；此外，还有”九大亚军突破：从 A0 到蛋白质折叠”， “比邻星”， “人工智能阿法狗”， “杀死旧细胞重返青春”， “人类不是唯一会读心术的”， “定制蛋 白质”， “实验室做的老鼠卵子”， “非洲移民如何落户全世界”， “纳米孔基因测序”，以及“金属 镜片”等科学进展。 生物技术 流感病毒广谱性中和抗体 中科院上海巴斯德研究所孙兵组与国内研究团队合作揭示了 3E1 抗体通过靶定到流 感病毒血凝素杆部区的保守表位，抑制低 p诱导的血凝素构象变化，阻断病毒包膜与宿 主细胞膜

9、膜融合，从而中和 H1N1 和 H5N6 流感病毒，为开发新型抗流感病毒药物及基于 流感血凝素结构的通用流感疫苗设计提供了思路，研究论文发表于自然一通讯 。流行性 感冒是由流感病毒引起的传染性疾病。世界范围内每年约有 5%-15%的人口受季节性流感 病毒感染，其中有 25-50 万人死亡。流感疫苗被认为是预防流感最有效的措施，WHO 每年 根据南北半球流感病毒流行情况预测即将流行的流感病毒，但是由于流感病毒的抗原漂变 及抗原转变，容易使得疫苗失效。 CRISPR-Cas9 技术实现多基因编辑 中科院动物所王皓毅研究组与宣武医院以及北京脐带血库合作，利用 CRISPR-Cas9 技术在 CAn

10、丁细胞中实现多基因编辑，相关论文发表于细胞研究 。临床数据表明， CART 在 B 细胞恶性肿瘤治疗中取得了很好的疗效。但是，目前采用的方法都是自体过继 细胞治疗。对于新生儿及老年患者，很难获得足量且状态良好的淋巴细胞用于 CART 细胞 治疗。因此目前 CART 细胞治疗的一个重要研究方向是怎样使用一个健康献血者的丁细胞 制备大量的 CART 细胞，满足数百名患者的临床使用。这些经过基因编辑的 CART 细胞同 普通 CART 细胞相比，在体外及体内具有相当或更强的肿瘤细胞杀伤功能，有望成为临床 应用的效应细胞。 昆虫与蕨类的动态伪装过程 上海辰山植物园（中科院上海辰山植物科学研究中心）严岳

11、鸿课题组发现昆虫与蕨 类植物的动态伪装过程，相关研究成果曰前发表于美国蕨类植物杂志 。昆虫和蕨类植物 均为地球上较古老的生物类群，距今已共同生活了超过 3.5 亿年。人们一直认为蕨类植物 起源古老而缺乏协同进化者，但研究人员近年来发现了一种奇特的鳞翅目昆虫幼虫。它能根据蕨类植物友水龙骨孢子囊群形态和叶片颜色的变化，动态改变其身体上的斑点：草绿 色的幼虫幼时的斑点为红褐色圆点，恰似友水龙骨绿色叶背红褐色的圆形孢子囊群；当昆 虫取食蕨类叶片后，叶片枯萎颜色变为深褐色，绿色幼虫体表的斑点连成一片，也恰似枯 萎的叶片。 种子休眠与萌发的表观遗传调控机制 中国科学院植物研究所刘永秀研究组利用遗传和生理生

12、化等手段，揭示了拟南芥 SNLl 和 SNL2 调控种子休眠和萌发的分子机制，研究论文发表于自然一通讯 。种子休 眠与萌发是植物由生殖生长过渡到营养生长的重要发育转变进程，涉及大量基因的激活或 者沉默。组蛋白修饰介导的表观遗传基因转录调控可能在其中发挥关键作用。SNL1/SNL2 功能缺失导致生长素相关基因特别是 AUXl 的表达升高，增强了生长素在胚根的水平和分 布，进而激活下游 CYCDs 介导的细胞分裂，提高了突变体种子萌发速率。该研究为利用 分子辅助育种解决农业生产中存在的种子萌发不齐和穗萌发现象提供了理论基础。 海R 基因组及其特异体型的进化机制 中科院南海海洋研究所林强研究员课题组

13、主导，德国、新加坡等实验室共同完成了 海马全基因组的测序与分析，揭示了海马在长期适应近海和岛礁环境的过程中出现的适应 性进化特征，研究论文发表于自然杂志。海马是一类小型的硬骨鱼类，隶属于海龙科、 海马属，它们广泛分布于世界各大海域，是海洋生态系统中重要的环境指示物种。海马因 其独特的药用功效而被誉为海洋“人参”，在中医药中具有非常广泛的应用，是一种珍稀的 海洋药源动物。海马具有雄性育儿的繁殖特征和特异的交配行为，雄性海马具有育儿袋， 受精卵可在其中孵化，这种特殊器官的发育以及繁殖行为的特殊性使得海马在进化生物学 和繁殖生物学的研究中受到高度关注。 非洲家犬祖先为灰狼 中科院昆明动物研究所张亚平

14、研究组揭示了非洲家犬复杂的源流历史，相关论文发 表于遗传学和基因组学杂志 。零星的考古学证据表明，家犬在距今 8000 年前出现在非 洲，但其来源一直是未解之谜。非洲大陆具有古老而独特的犬种，非洲家犬群体具有较高 的遗传多样度和复杂的遗传结构。对我国和尼日利亚共 382 份当地家犬样本的线粒体脱氧 核糖核酸（mtDNA）进行分析，发现非洲家犬的 mtDNA 世系来自干 A、B、C、D 共 4 个 单倍型类群，证明其祖先是灰狼。非洲本地狼和其他犬科动物对非洲家犬的 mtDNA 基因 库没有贡献。非洲家犬与北欧家犬具有较近的关系，它们最近共同祖先的时间距今约 1.2 万年。 世界最早卵胎生新鳍鱼类

15、 中科院古脊椎动物与古人类研究所徐光辉研究员在我国云南发现了两亿四千四百万 年前一种新的鱼化石，命名为光泽肋鳞鱼。这是目前人类发现的最古老、最原始的卯胎生 新鳍鱼物种，研究论文发表于科学通报 。新鳍鱼类是辐鳍鱼亚纲最大的演化支系，几乎 分布于地球上各种水环境。除了多鳍鱼和鲟鱼，其它所有的现生辐鳍鱼类都属于新鳍鱼类。 光泽肋鳞鱼是目前肋鳞鱼目最古老、最原始的代表，它比此前在欧洲发现的肋鳞鱼类要早 两百万年，比我国贵州发现的东方肋鳞鱼要早四百万年。卵胎生是鱼类为适应特定的环境 进化出的一种生殖策略。三叠纪卵胎生鱼类的出现可能与当时的海洋生态环境存在某种联 系。 超级细菌的耐药性 华南农业大学刘雅红

16、教授团队在持续的耐药性监测中分离到一株同时耐受碳青霉烯 类和粘菌素抗生素的”超级细菌”，介导这两类药物的耐药基因位于可转移的质粒上，并且 可以高效地转移给其他的菌株，如果该质粒转移给临床致病菌，将会给人医临床的治疗带来巨大的挑战，研究结果发表于自然一微生物 。该研究基于大肠杆菌中一个能够共同转 移 blaNDM-5 和 mcr-1 基因的 IncX3-X4 杂合质粒。青霉烯类抗菌药和粘菌素是人医临床治 疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的最后一道防线。监测临床或者非临床细菌对这两类药物的 耐药性变迁具有重要的公共卫生意义。 新型材料 生物矿化机制研究进展 第四军医大学口腔医学院陈吉华教授课题组与国内外科学家合作开展渗透压一电荷 平衡导致的胶原纤维内矿化研究，该研究揭示了牙、骨等硬组织矿化的新机制，为牙、骨 等硬组织的发育与再生提供了新的思路，研究成果发表于自然一材料 。生物矿化是牙、 骨等硬组织特有的发育过程，在天然骨组织的形成过程中，非胶原蛋白调控着整个矿化的 进程。这些非胶原蛋白最主要的特征是富含羧基，呈阴离子特性。传统的仿生