在本周的《裸体科学家快讯》中，一种新的结核病疫苗脱颖而出，婴儿如何理解破损的玩具，以及为什么鸽子在鸟群中飞行可能会筋疲力尽。另外，在吊床上打个盹会让你睡得更深。
在这一集里
结核病助推器最好不要管
一项新的研究表明，一种突破性的结核病疫苗单独使用可能比与其他疫苗一起使用更有效。
Martin Ota及其同事对4个月大的西非婴儿进行的一项研究发现，一种名为MVA85A的下一代结核病疫苗与其他传统疫苗一起接种的效果明显较差。
结核病是世界范围内的一个主要健康问题，现有的疫苗卡介苗(Bacille calmette - gusamrin，简称BCG，以其发明者的名字命名)并不完全有效。耐药结核菌株的增加使得除了卡介苗之外，对补充疫苗的需求更加迫切。
这正是牛津大学研发MVA85A疫苗的团队的目标。他们从一种牛痘病毒开始，这种痘病毒被用作疫苗，对天花进行免疫，并最终根除天花。然后对所谓的“安卡拉修饰痘苗病毒”(MVA)进行基因操作，使其表达在安卡拉发现的一种蛋白质分枝杆菌tubercolosis，名为85A。针对85A的免疫反应可以预防结核病，因为它使免疫系统能够针对引起结核病的细菌。
改良的牛痘病毒很重要，因为它使免疫系统倾向于产生直接攻击病原体的杀伤细胞，而不是使用抗体等可溶性分子。这种所谓的“细胞介导”免疫对于有效抗击结核病至关重要。
牛津大学的Martin Ota及其同事已经证明，MVA85A在动物模型中安全有效地增强了结核病免疫力，对非洲和英国人的初步研究显示出了希望。在这项最新研究中，作者将冈比亚Sukuta卫生中心的4个月大的儿童随机分为三组:一组接受世界卫生组织推荐的称为“扩展免疫规划”的标准疫苗选择。这包括乙型肝炎、白喉、破伤风和其他疫苗。第二组接种了扩大免疫和新的结核疫苗MVA85A。最后一组只接种MVA85A疫苗，不接种其他疫苗。
然后，科学家们测量了研究参与者在接种疫苗后4周和20周产生的干扰素γ (IFN-γ)的量。IFN-γ是一种信号分子，它将免疫系统推向细胞介导的免疫，而不是抗体介导的免疫(记住，这对抗击结核病很重要)。他们发现MVA85A单独注射比与其他疫苗一起注射更能诱导IFN-γ，从而促进细胞介导的免疫。
这可能是因为其他疫苗在免疫系统中诱导抗体反应，而不是杀伤细胞介导的免疫，并且已知这两种免疫策略相互抑制。
因此，这项研究首先表明这种新的结核病疫苗是安全的，并且可以增强对结核病的细胞介导免疫，其次，公共卫生专家可能不得不重新评估如何将多种疫苗一起接种给发展中国家的儿童。
这项研究发表在本周的杂志上，【科学】转化医学。
04:08 -是我吗?做决定的婴儿
是我吗?做决定的婴儿
同样在本周的新闻中，根据本周发表在该杂志上的一项研究，16个月大的婴儿可以使用有限的证据来判断他们是否得到了有缺陷的玩具，或者只是错误地使用了玩具科学。
为了实现目标，我们需要学会区分自己的错误和环境的错误。例如，如果电灯开关不工作，是因为我们按错了按钮还是因为灯泡坏了?
麻省理工学院的科学家们设计了一些巧妙的实验，在这些实验中，婴儿们看着一个成年人按下一个绿色玩具上的按钮来发出声音。接下来，给婴儿一个绿色的玩具，或者一个同样的黄色玩具，当婴儿按下按钮时，这两个玩具都不起作用。婴儿必须做出一个决定:他们是否犯了一个错误，例如，没有足够用力地按压玩具?还是玩具本身坏了?
当给他们绿色的玩具时，他们之前看到这个玩具很好用，一旦他们失败，婴儿倾向于把玩具交给父母，可能是他们自己的错，他们的父母会更成功。
但当给他们黄色玩具时，婴儿更有可能扔掉玩具，去拿另一个放在附近的红色玩具。由于婴儿根本没有证据表明黄色玩具起作用，他们更有可能相信问题出在物体上，并尝试另一个不同的玩具。
但研究人员想要排除其他解释。给了实验者玩具的婴儿会不会不太想要新玩具?还是他们把玩具交给父母，因为他们认为父母可能会修理玩具，而不是教他们如何使用?
所以实验者再次给婴儿看绿色玩具，但这一次，婴儿们看到的是同样的实验者有时成功，有时失败，这表明问题出在玩具本身。婴儿发现了这一点，并且更有可能放弃熟悉的绿色玩具，而去拿新的红色玩具。
接下来，婴儿们观察两个不同的成年人——一个在按下绿色玩具时总是发出不了声音，另一个总是发出声音。在此之后，婴儿倾向于把玩具交给父母，这表明婴儿意识到他们还没有掌握玩具的“诀窍”。
这些有趣的结果表明，从很小的时候起，婴儿就可以根据证据做出决定，决定对失败的反应，寻求帮助还是独自探索，最有可能导致未来的成功。他们明白自己的错误和周围世界的错误之间的重要区别。
飞的轮胎鸽子
吉姆·亚瑟伍德博士，皇家兽医学院
一项对鸽子聚集方式的新分析表明，这样做实际上会消耗它们的能量。事实上，它们自己飞行效率更高。为了弄清楚这能告诉我们什么关于鸟类行为的信息，我和皇家兽医学院的吉姆·亚瑟伍德博士进行了交谈……
吉姆:鸟儿经常成群地飞来飞去。这是我们对鸟类的了解。他们喜欢在一起。这个问题已经存在一段时间了——他们从中得到了什么?它们不容易成群结队地飞来飞去。在鸟类世界的背景下，我们想到许多相当大的鸟类在空中飞来飞去，比如鹈鹕和鹅，它们的飞行顺序很好，而之前的研究表明，在空中飞行有一些好处，你以较低的速度拍动，你的心率会下降。事实上，如果你让飞机以有序的V形飞行，它们会减少燃料消耗。所以，你可以用一种节省能量的方式飞行。现在大多数鸟类都不会以良好的结构飞来飞去。鸽子是一个很好的例子，被称为“集群群”。为什么它们会成群飞来飞去呢? We simply didn't know whether they're getting any kind of aerodynamic or energetic benefit from it. What we went about doing is putting, in effect, a Satnav and some internal sensors on every pigeon. A lot of the same kit as you get on an iPhone on every pigeon of the flock. We then got them to fly around we worked out that these birds are probably getting some kind of energetic cost from flying close together. This leads the biologists in us to look for why on earth would you fly in a flock? We need to look for different answers to that now.
本:那他们在什么条件下飞行呢?它们会不会因为在环境中看到了什么而聚集在一起?
吉姆:这就是这些新传感器的美妙之处，你可以把它们放在动物身上。当动物正在做某事时，它们可以醒来，你可以让动物自由漫步，做它们通常会做的事情。这些东西被放在我的赛鸽群上，让它们在3天内做任何它们想做的事情。他们有时会在早上6点飞来飞去，当时周围没有人。它们起飞，成群地飞行5到10分钟，成千上万的襟翼，当它们绕圈飞行时，拉动2G。然后他们坐下来，再吃一点早餐。它们是自发的。这很像野生羊群的行为。它们在自由飞行，但我们可以考虑上升和加速的影响，以及转弯的影响，因为我们有很多襟翼。
本:你跟踪了多少只鸽子，你到底捕捉到了多少次振翅动作?
吉姆-我们接上了20台。并非所有20架飞机都能一直飞行。我们说的是25万次拍打，400鸽子公里的距离。这真是太棒了。这是你梦寐以求的数据量。如果你想在风洞里做这个想象一下。
本:当然，另一个问题是，对于所有这些鸽子来说，它们的背上都绑了一些它们通常不会有的技术。有没有可能你衡量这个的方式真的产生了影响?这是否会导致它们需要以更大的能量飞行?
吉姆-任何你加在动物身上的东西都有可能对它产生一点影响，尤其是当它涉及到空气动力学的时候，小小的凸起会对阻力产生巨大的影响。话虽如此，它们是自愿飞行的，从地面的角度观察，它们像往常一样成群飞行。所以我们没有特别的理由认为他们在做一些完全不同寻常的事情。此外，无论打开记录器的效果如何，它们都可能是相同的。我并不是说这是一个大问题，但当然，人们总是要求更轻、更流畅、更好的伐木机。
本:你为什么特别关注鸽子，而我们有其他的鸟类，它们有这种美丽的V形队形，还有那些令人难以置信的椋鸟群，它们在空中看起来几乎是液体?为什么鸽子?
鸽子很有用，因为它们代表了典型的鸟群。它们还有一个很大的优势，那就是它们可以携带相当旧的有效载荷。这些鸽子很乐意带着30克的载荷飞回来。所以我们可以走到他们的小屋里，拿出一张SD卡，从他们身上获取1g的数据。这样事情就简单多了。
本:和一只鸟独自离开其他鸟自由飞行相比，在鸟群中飞行实际上有什么影响?
吉姆:其实差别很大。如果你想象一只鸽子以8赫兹的频率拍动，那么当它变成一群鸽子时，你就会得到8.1赫兹左右的频率。这听起来不多，但如果你把它和上坡飞行的变化进行比较。如果它向上飞，就是4米每秒。这是类似的颤振频率变化。
本:你认为在鸟群中飞行有什么好处?我们说过，数量上有优势，但如果这种优势被你需要投入更多的能量来飞行的事实抵消了，那么它似乎就会被选择反对。
吉姆:是的，所以我们有一个小问题，他们可能主要是为了在这里锻炼，因为他们不会在这些飞行中去任何地方。它们从阁楼上爬起来，游来游去，然后再回去吃早餐。所以，它们拍得更用力一点一定是件坏事吗?当人们想到鸟群的时候，首先想到的是一种免受攻击的保护。这方面的证据相当有力，当周围有雀鹰或类似的东西时，它们倾向于聚集在一个更大的群体中。所以，在一个紧密的群体中可能有一些优势，因为很难被抓住。
这个信息真的只有生物学家才感兴趣吗?它只对研究鸟类或研究鸟群的人有用吗?
吉姆:当然，我是从生物学家的角度来看的。人们对这些自主或无人驾驶的飞行器越来越感兴趣。它们的群现在变得越来越有用了。他们总是对提高效率感兴趣。如果你能从你的无人机中得到更多，那么这是非常有用的。这意味着不要像一群鸽子一样飞来飞去，而是尽可能保持像鹅一样的结构。
来自赫特福德郡皇家兽医学院结构和运动实验室的Ben - Jim Usherwood说。你可以在本周的《自然》杂志上读到这项研究。
分解组胺的晶体结构
对花粉热患者来说是个好消息——通过破解组胺受体的晶体结构，科学家们正在开发更有效的抗组胺药物来治疗过敏和炎症。
组胺是一种由特殊免疫细胞在对某些异物和潜在危险病原体作出反应时产生的分子。根据它所结合的四种组胺受体中的哪一种，它有各种各样的作用，称为H1到H4。
众所周知，组胺信号，特别是通过H1受体发出的信号，在各种过敏性疾病中起着至关重要的作用，包括花粉热、哮喘、食物过敏和昆虫叮咬后的发痒反应。
传统的抗组胺药，如西替利嗪和吖伐他汀(分别是bendryl one a Day和bendryl Allergy Relief)，通过阻断H1受体起作用。
利用x射线晶体学，Tatsuro Shimamura和他的同事们解开了这个谜团
H1受体的分子结构，分辨率为3.1埃，即0.00000031毫米。这是非常精细的细节!
这四种组胺受体都是更大的“g蛋白偶联受体”(gpcr)家族的一部分，该家族包括数千种不同的蛋白质。Shimamura的研究小组发现，第一代抗组胺药Doxepin在大多数g蛋白偶联受体中发现的H1受体的一个特定位置相互作用。这就解释了为什么多肽是如此的非选择性，也就解释了为什么它有如此多的副作用，包括镇静、口干和心律失常——因为它在阻断H1受体的同时，也阻断了许多其他的gpcr。此外，多虑平可以穿过血脑屏障，阻断大脑中的信号传导，增加困倦感。
第二代抗组胺药，如西替利嗪和吖伐他汀，副作用要小得多，被认为是“不昏昏欲睡”的。x射线晶体学表明，这种改善是由于与H1受体上的不同位点的第二次相互作用，除了旧的抗组胺药结合的位点。第二个位点在其他g蛋白偶联受体中没有发现，这与它们通过血脑屏障的吸收减少相结合，有助于解释它们具有更高的选择性和更少的副作用。
对H1受体及其与抗组胺药相互作用的详细研究可以帮助指导未来的药物发现，因此用于治疗花粉热等过敏的抗组胺药可能比目前的药物更有效，副作用更少。
这项研究本周发表在《科学》杂志上自然。
本:这有点像以前的抗组胺药，有一种万能钥匙可以适应所有不同的受体，只有现在我们真正了解了它的结构，我们才能设计出正确的钥匙，只与组胺受体相互作用，这应该使我们能够阻止花粉热，而不会产生这些讨厌的，困倦的副作用。
威尔——当然。旧的抗组胺药只作用于很多不同的受体然后直接进入大脑，对整个大脑都有覆盖效应。
睡个好觉
卡特里娜——本周我们在睡眠之谜上取得了突破，帮助我们理解了摇晃婴儿入睡的古老传统，以及我们为什么需要睡觉。
来自法国和瑞士的研究人员发现，在摇篮和吊床上摇晃不仅能比躺着更快地让人入睡，还能促进深度睡眠。
他们要求志愿者在他们的“实验吊床”上小睡45分钟，吊床要么静止，要么轻轻摇晃，同时用脑电图(EEG)来监测他们大脑的活动波。
这项研究于本周发表在当代生物学研究发现，摇摆运动有助于志愿者更快入睡，缩短第一阶段或浅睡眠的时间。摇晃导致更多的第二阶段睡眠，增加了睡眠纺锤波的数量。这些都是大脑活动的重要模式，似乎是我们在睡眠后刷新学习能力所必需的。
所以摇晃有助于我们入睡，并有助于我们在午睡时加深睡眠。下一步将是看看同样的事情是否适用于整晚的睡眠，以及看看摇摆引起的睡眠变化是否有助于学习和记忆的巩固。也许摇椅很快就会成为所有家具店的标准选择!
但我们到底为什么需要入睡呢?同样在本周的新闻中，果蝇教会了我们更多关于睡眠在提神方面的作用，这样我们就可以建立新的记忆。
研究人员发表在杂志上科学使用转基因果蝇，当温度上升到31摄氏度以上时，果蝇就会入睡。有了这种按需诱导睡眠的能力，他们想要研究“突触稳态模型”，即当动物清醒时，神经之间不断形成新的连接，这些连接在睡眠期间被缩小，以防止电路过载。
他们表明，在社交丰富的环境中，苍蝇与其他90只苍蝇接触，在神经之间形成了许多新的联系。这意味着当研究人员试图训练它们抑制交配仪式时，它们无法留下长期记忆。另一方面，被社会隔离的果蝇在神经之间形成的新连接较少，后来在长期记忆任务中表现良好。
但是，睡眠能“刷新”大脑，并消除社交丰富的影响吗?研究人员利用温度让果蝇在社交丰富后睡4个小时。这确实恢复了果蝇形成新的长期记忆的能力，支持了一段时间的记忆
睡眠简化了神经连接，使果蝇能够更好地学习。
本:这类实验有风险吗?就像我们在动物行为实验中看到的那样，我们实际上是在把我们自己的判断强加给它们的行为，很难确切地说为什么一个婴儿会做某件事，就像很难说为什么一只鸟会做某件事或者为什么一只猴子会做某件事一样?
卡特里娜:确实存在这种风险，是的，你能从这项研究中真正知道的是，根据实验的反应和给他们的玩具，婴儿做出的决定肯定有显著的不同。
本:这会很有趣，我相信周围有很多新父母都想知道他们的孩子到底在想什么。
- 以前的喷气发动机是如何工作的?
- 下一个推开痛苦的屏障
评论
添加注释