农场,飞行和发炎的心

在本期新闻快讯中,我们将了解农业是如何在欧洲各地迁移的,遥远的超新星是如何影响地球上生命的多样性的,以及DNA和炎症在心力衰竭中的作用……
4月30日

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一个特定的基因组区域决定了鸽子的羽毛图案。

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在本期新闻快讯中,我们将了解农业是如何在欧洲各地迁移的,遥远的超新星是如何影响地球上生命的多样性的,以及DNA和炎症在心力衰竭中的作用。此外,我们还研究了鸽子大脑中负责感知磁场的部分……

在这一集里

公元前1200年,Sennedjem墓室中描绘的耕田农民

00:17 -农业随着古代移民而迁移

考古学中最伟大的问题之一,“农业是随着知识还是人类在欧洲迁移?”现在接近答案了。

农业随着古代移民而迁移

考古学中最重要的问题之一,“农业是通过知识或人类的传播在欧洲各地迁移的吗?”现在似乎更接近答案了。

瑞典乌普萨拉大学(University of Uppsala)的研究人员本周发表了一份报告,指出是人口的迁移将农业带到了欧洲大陆。

公元前1200年,Sennedjem墓室中描绘的耕田农民。农业的采用被视为人类发展的伟大垫脚石之一。它允许更多的人在更小的土地上生活,让人们有时间做其他事情,比如建造令人印象深刻的纪念碑和开发新技术。世界上有几个地区是农业的发源地,离欧洲最近的地区是近东,人们认为那里的农业起源于大约11000年前。

农业用了大约6000年的时间才传遍欧洲,但为了弄清楚这种传播是如何发生的,考古学家有几条线索可以研究。通常的证据线是陶瓷、技术和语言。但是由Pontus Skogland领导的瑞典研究小组使用了4个5000年前的人的DNA来研究这个问题。其中一具是埋葬在瑞典大陆的农民,而另外三具是在250英里外的哥特兰岛上出土的狩猎采集者。

他们发现,这两组人的起源标记完全不同。狩猎采集者的基因与现代芬兰人有很大的相似之处,而农民的DNA则与今天的地中海人有很大的相似之处。这意味着农民是移民,或者至少是移民的后代,欧洲的狩猎采集者在某种程度上被取代了(可能有一些混合)。

看起来农业确实是通过人类的迁徙而传播的,而不是简单的文化和知识的传播,这影响了今天欧洲的基因多样性。你可以在《科学》杂志上找到更多关于这个故事的信息。

开普勒超新星的残骸——这张图片是由美国宇航局的斯皮策太空望远镜、哈勃太空望远镜和钱德拉x射线天文台拍摄的图像合成的。

02:55 -生命的多样性一直到遥远的超新星

靠近地球的超新星爆炸的时间与地球历史上生命多样性发生巨大变化的时代相吻合,这表明我们的存在可能归功于附近恒星的死亡……

生命的多样性一直到遥远的超新星

靠近地球的超新星爆炸的时间与地球历史上生命多样性发生巨大变化的时代相吻合,这表明它们可能发生了变化超新星都在推动进化中发挥了作用。

在过去的45到5亿年间,地球上的物种多样性发生了显著变化;虽然在大型动物中很难测量,但看看化石记录中保存完好的海洋生物的属的数量,它迅速上升到大约2.5亿年前,然后迅速下降到大约2亿年前,然后在过去的1亿年间再次增加。

地质学家用板块构造来解释这些趋势,认为这改变了海平面和大气化学,进而改变了温度。他们认为,总体影响是海洋变浅,海岸线变得更加复杂,海洋环境也更加多变。所以你会期待更多的物种多样性。

但这可能不是故事的全部。Henrik Svensmark一直在寻找一个不同的来源来解释这些变化:超新星,即在恒星生命结束时发生的爆炸,在爆炸后产生强大的宇宙粒子和辐射。目前,他的分析仅限于距离地球5000光年以内发生的事件。

为了确定它们可能发生的地点和时间,他寻找了被称为“疏散星团”的恒星群,这些恒星群在最近的过去发生过恒星形成事件。他推断,如果恒星在这些地方形成,其中一些将是形成超新星的短命大质量恒星。

将这些预测与保存在陨石中的宇宙射线记录进行比较,得出了强有力的一致结论。然后,他将过去500年的宇宙射线记录与海洋物种的数量进行了比较。火柴划得很亮。它们在两亿五千万年前出现过高峰,现在又出现了一次。

Svensmark推测,超新星释放出的高能粒子可能已经进入了地球大气层,在那里它们产生了离子的痕迹,这些离子形成了云,冷却了地球,促进了物种多样性。与这一理论一致的是,当他观察过去发生在地球上的以前无法解释的快速冷却事件时,又一次发现了与超新星数据的强烈相关性。

所以,听起来令人惊讶的是,地球上生命的起源可能不仅要归功于离我们最近的恒星太阳,还要归功于数千光年外其他恒星的死亡……

正常心脏中心室横切面

05:42 -心脏衰竭的核心是变异DNA

最新研究表明,受损心脏细胞释放的DNA会引发炎症和心力衰竭。

心脏衰竭的核心是流氓DNA

最新研究表明,受损心脏细胞释放的DNA会引发炎症和心力衰竭。

写在自然本周,伦敦国王学院的研究员正常心脏中心室横切面Kinya Otsu和他的同事首先用心力衰竭的动物证明,DNA会在受影响的心脏组织中积累。

敲除酶Dnase2a这种药物可以分解细胞中多余的DNA,也会使老鼠容易出现致命的心力衰竭。对动物衰竭心脏的研究也显示,免疫细胞密集浸润组织,细胞中积累的DNA片段似乎处于分解过程中。

但研究小组发现,这些DNA并非来自细胞核。相反,它来自线粒体,细胞内燃烧燃料产生能量的结构。线粒体最初起源于原始细菌,它们在10亿多年前与细胞共生,提供能量以换取庇护和保护。

这种关系的证据是,线粒体仍然含有自己的DNA序列,就像它们的祖先细菌一样,这种DNA是圆形的。由于它类似于细菌DNA,这种线粒体DNA也可以通过与免疫细胞上称为toll样受体9 (TLR-9)受体的抗菌探测器结合,引发免疫反应。

心力衰竭的压力似乎会导致心肌细胞堆积,而不是从已经失效的线粒体中分解这些DNA。随之而来的炎症进一步压迫了组织,加剧了心力衰竭。

可以预见的是,敲除TLR-9或用药物阻断它,降低了心力衰竭的严重程度。

根据Otsu的说法,“当线粒体受到压力破坏时,比如在心力衰竭时,它们就会成为一个问题,因为它们的DNA仍然保留着一个古老的细菌指纹,可以调动身体的防御能力。”

科学家们推测,阻断人类的这种作用,可能是未来治疗这种仅在英国就影响75万人的疾病的关键。

一只鸽子

09:55 -鸽子是如何感知地球磁场的

一项新的研究表明,科学家们已经探测到鸽子大脑中使其能够利用地球磁场导航的部分。

鸽子是如何感知地球磁场的

科学家们已经探测到鸽子大脑中使其能够利用地球磁场导航的部分。

人们早就知道,鸽子等鸟类以及许多其他动物对磁场很敏感,可能会把磁场当作认知指南针来寻找方向;但是他们如何检测并处理这些神经信息仍然是一个灰色地带。

现在,德克萨斯州贝勒医学院的两位研究人员,Le-Qing Wu和David Dickson,通过对信鸽的研究,已经确定了鸟类大脑中负责的部分。

在《科学》杂志上发表的文章中,两人首先将鸽子暴露在不断变化的磁场中,然后在鸽子的大脑中寻找神经细胞,这些细胞中有一种基因c-Fos的表达增加,这种基因与神经激活有关。

四个区域被点亮:侧苍白部、海马体、丘脑背侧和尾侧前庭核。这些区域都与导航功能和空间定位有关。

接下来,研究人员用电极记录了7只鸽子的前庭核区域的神经活动。

这些动物在黑暗中进行测试,以避免给它们和光相关的线索。一组线圈被用来产生磁场,抵消地球的自然磁场,然后施加自己的磁场。

研究人员以10度的步骤改变了这个磁场的方向,这个磁场的强度相当于地球自身的磁场。他们能够证明,这些细胞表现出活动的“调节曲线”,在某些方向上反应最多,在其他方向上反应最少。

鸟类最初是如何探测到磁场的尚不清楚,但研究人员目前已经锁定了内耳中一种名为“lagena”的结构,他们计划下一步研究,尽管喙和视网膜也可能参与其中。

三维组织成像

15:38 - 3D组织成像和下属猫鼬

对人体组织进行三维成像,一种治疗自闭症的潜在药物,风力涡轮机如何影响当地气温,以及排名较低的猫鼬坚持不懈的好处……

三维组织成像和从属猫鼬
德里克·马吉,利兹大学;杰奎琳·克劳利,国家心理健康研究所;Sobnath Baidya Roy,伊利诺伊大学;

人体组织的三维成像

高分辨率

利兹大学的科学家们开发了一种技术,现在可以创建人体组织的3d图像。

该软件由Derek Magee开发,通过一次扫描数百张切片组织切片的幻灯片,并将其转换成高分辨率的数字图像,然后将这些图像对齐,生成详细的、多色的三维图像,迄今已创建了400多张。

该技术可用于多种组织类型,包括肿瘤和肝脏疾病样本,并使样本能够在计算机屏幕上旋转并从任何角度进行监测。

Derek -在人体内,有些东西本质上是3D结构,在2D中看不到同样的信息。以血管为例,血管是管的分支结构。如果我们把管子切成二维截面,你看到的是一个椭圆。所以如果你在3D中看血管,你可以看到这个分支结构,你可以把它和周围的结构联系起来。例如,一个肿瘤,如果离你很近,你可以看到,这个肿瘤有自己的血液供应吗?还是它是一个非常早期的肿瘤,还没有形成自己的血液供应?

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治疗自闭症的新化合物

美国国家心理健康研究所的科学家们发现了一种治疗自闭症症状的药物。

杰奎琳·克劳利(Jacqueline Crawley)和同事们对表现出自闭症症状的近亲繁殖小鼠进行了研究,这些自闭症症状包括不寻常的社交互动、过度的跳跃和重复的自我梳理

在大脑中调节谷氨酸释放的GRN-529化合物中,这些行为显著减少。

杰奎琳-用这种化合物治疗可以减少大脑中的兴奋性谷氨酸神经传递,减少重复行为,减少刻板印象跳跃,并改善这些小鼠的一些社会缺陷。我们也许能够开发出对患有自闭症的儿童和成人有益的药物治疗方法。挑战当然是找到对人体有效的化合物,但这是我们很长一段时间以来看到的最有希望的线索之一。

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风力涡轮机导致气候变暖

大型风力发电场可能会影响美国当地的天气和气候。

近年来,随着美国风能产业的迅速发展,伊利诺伊大学的科学家们分析了德克萨斯州四个世界上最大的风力发电场的地表温度卫星数据,以了解它们在2003年至2011年间对当地地表温度的影响。

研究小组发现,与附近没有这些农场的地区相比,这里的变暖效应每十年高达0.72摄氏度。

Somnath Baidya Roy是这项研究的合著者。

Somnath -由风力涡轮机转子旋转产生的湍流混合了上下的空气,其关键影响是在夜间地表附近和陆地表面的变暖效应。现在,风力发电几乎不会产生任何二氧化碳排放,因此,风力发电将成为解决气候变化问题的一部分。了解风力发电场的影响将有助于我们制定有效的适应和管理策略,从而有助于风力发电的长期可持续性。

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猫鼬是最好的问题解决者

最后,狐獴群体中的下级成员最擅长解决问题。

来自剑桥大学的亚历克斯·桑顿为7组野生猫鼬设定了任务,这些动物被要求打开或打破透明的容器,以到达里面的蝎子晚餐。

研究小组发现,小组中排名较低的成员,尤其是排名较低的男性,最成功地解决了这个任务。

亚历克斯-这样做的原因可能是这些人无法超越他人。所以不像它们的霸主,它们不能通过欺凌来获得食物奖励。所以,对他们来说,尝试找到解决问题的新方法是有好处的。对于雄性来说,这是特别有利的因为他们是分散的性别,他们出去寻找交配机会,所以他们会在世界上遇到新的困难所以他们尝试找到解决新问题的方法是有道理的。

这项研究发表在《动物行为》杂志上。

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