在这期新闻快讯中，我们将听到质子如何比我们想象的要小，这促使人们对一些可信的物理定律进行重新评估，海水中的抗抑郁药如何使虾向危险的方向游动，以及为什么一些雄性萤火虫会一起闪光。另外，一种新的自然选择机制——有益细菌!
在这一集里
收缩的质子
发表在《自然》杂志上的一项新研究表明，质子可能比我们之前认为的要小4%，这一发现可能会促使人们重新评估一些可信的物理定律……
质子是基本的亚原子粒子之一——原子由质子、中子和电子组成(氢原子除外，它没有中子)。
质子的大小是量子电动力学(QED)和光谱学中使用的一个值，但到目前为止，已知的精度仅为1%左右。物理学家显然想要一个更精确的数字，但直到最近才在实验上成为可能。
为了获得更精确的测量，德国马克斯普朗克Quantenoptik研究所的Randolf Pohl使用了一种专门的粒子加速器来改变氢原子，并用一种叫做介子的粒子取代电子——产生介子氢。μ子的电荷与电子相同，但质量大约是电子的200倍。这意味着它的轨道将更接近质子，因此与质子的相互作用更密切，使我们能够更准确地探测质子的性质。
μ子氢只能存活大约一微秒，但这段时间足以用激光脉冲轰击原子，从而使μ子跃迁到更高的能级。当它回落时，它以x射线的形式释放出一些能量。探测和分析释放的x射线的能量告诉我们两种状态之间的能量差。这种能量缺口被称为兰姆位移，是由质子的大小决定的。
这种方法的结果比其他质子测量方法更准确，但它们表明质子实际上比我们想象的要小4%。这可能会对量子电动力学理论产生影响，或者可能意味着里德伯常数可能不正确，里德伯常数是光谱学中使用的一个值，例如用于识别我们在星际尘埃中可以看到的元素。
物理学家们可能会排队检查他们的发现，把实验和计算的每一个元素都放在仔细检查之下，所以我们不得不等待，看看这个测量对现代物理学真正意味着什么——但这可能是一个非常重大的变革。
抗抑郁药可能会破坏海洋食物网
污水排放出的抗抑郁药可能会对海洋野生动物产生重大影响，导致虾朝光游而不是远离光。这听起来可能不重要，但它很重要，因为在光线充足的水域里游荡，这些动物更有可能被鱼或鸟吃掉，可能会破坏整个食物网。
来自英国普利茅斯大学的Yasmin Guler和Alex Ford在《水生毒理学》杂志上发表了这项研究，他们从一种感染虾的寄生虫那里得到了这项研究的想法，这种寄生虫使虾更有可能向光游去，在那里它们被其他动物吃掉，这是寄生虫生命周期的下一步。寄生虫通过控制宿主大脑中的血清素水平来改变宿主的游泳行为。
研究人员想知道，人们服用的针对血清素水平和控制情绪的抗抑郁药物是否对其他动物也有类似的影响。他们研究了一种常见的甲壳类动物，叫做棘gammarus marinus，它生活在从北极到葡萄牙南部的海岸上的潮汐之间——在海滩上掀起一片海藻，你可能会看到它们蹦蹦跳跳地扭动着。
这些虾被关在水箱里，暴露在含有不同水平的各种药物的海水中，包括抗抑郁药氟西汀，也就是百忧解。在三个星期的过程中，接触100毫微克/升氟西汀的虾，与清洁海水中的虾相比，向光游去的可能性要高出五倍，而不是远离光。
2009年的一项研究表明，一种叫做“黑头鲦鱼”的鱼也有类似的影响。当它们暴露在氟西汀中5天后，它们更有可能被捕食者捕获。
并不是我们服用的所有药物都会被人体吸收，但有些药物会直接穿过人体，最终被冲下厕所。这些药物在正常的污水处理厂中无法去除，而是集中在河流和河口，其浓度达到或高于本研究中测试的水平。
药物造成的污染目前在很大程度上被忽视了，但像这样的研究开始引起人们对它们造成的潜在破坏性生态问题的关注。可能许多其他甲壳类动物和其他海洋野生动物也会受到类似的激素干扰物和许多其他人造化学物质的影响，这些化学物质正以越来越高的浓度进入野外。
生长新的脑细胞
美国的研究人员发现了一种化学物质，可以促进新神经元的生长，并防止神经退化。
德克萨斯大学西南分校的史蒂文·麦克奈特和他的同事们筛选了1000种不同的化学物质，发现了8种候选物质，它们似乎支持老鼠大脑中一个叫做齿状回的区域的神经元形成。在老鼠和人类中，这个区域被认为有助于新记忆的形成，并且是已知的少数几个即使在成年人中也具有高水平神经发生的区域之一。
在8种候选药物中，P7C3具有良好的药理特性，因此研究人员将注意力集中在这一点上。它的工作原理是防止新生神经元的细胞凋亡或程序性细胞死亡。神经发生的过程是漫长而危险的——神经元的形成和迁移需要两到四周的时间，许多神经元不能在这个过程中存活下来。
对缺乏正常大脑发育必需基因的突变小鼠的进一步研究表明，长期服用P7C3后，神经发生显著增加。在新神经元形成的同时，电生理活动的测量显示，齿状回的功能正常——因此，新的神经元被正确地整合并发挥作用。
还有一些诱人的证据表明，P7C3也能促进老年大鼠新神经元的生成。随着老鼠年龄的增长，它们往往会表现出神经发生的减少，同时形成新记忆的能力也会下降。每天服用P7C3的大鼠在标准学习和记忆测试中表现出更高的能力，神经新生率也更高。
下一步是确定P7C3的分子靶标，但这一发现可能为开发新的神经保护药物指明道路，以预防或治疗阿尔茨海默病等疾病。
08:20 -大自然的烟火表演帮助雌性发现雄性
大自然的烟火表演帮助雌性发现雄性
为什么萤火虫会及时闪光?它们有节奏的生物发光是一种非凡的现象，有时会用明亮的光脉冲照亮整个森林。但为什么会发生这种情况是自然界最大的谜团之一——有很多想法，但到目前为止还没有人通过实验验证过其中任何一个。
现在康涅狄格大学的Andrew Moiseff和美国佐治亚南方大学的Jonathan Copeland已经做到了这一点。他们发表在《科学》杂志上的研究表明，成群的雄性萤火虫同时闪光，这样雌性萤火虫就能识别出自己物种中的潜在伴侣。
雄性萤火虫飞来飞去，发出一种独特的闪光模式，每种萤火虫都有不同的闪光模式，就像摩尔斯电码系统一样。如果雌性发现了同一物种的雄性，它会在雄性暂停的时候闪回。
在2000种萤火虫(实际上是一种甲虫)中，约有1%的雄性萤火虫会在大范围内同步闪光。
为了验证他们的想法，为什么会发生这种情况，Moiseff和Copeland在实验室里创造了一个虚拟的萤火虫世界。他们从田纳西州的斯莫基山国家公园(Smokey Mountains National Park)收集了一种同步物种Photinus carolinus的雌性萤火虫，并向它们发出一系列LED灯，以模仿同一物种的雄性萤火虫。
当所有的led灯一起闪烁时，雌性误以为它们是真正的雄性，它们的反应是在80%的时间里闪烁。
当led闪烁不同步时，雌性几乎没有反应——它们只有10%的时间会闪烁，甚至更少。
似乎当萤火虫聚集在一起时，雌性只有在它们一起闪烁时才能辨认出单个的雄性，否则它们看起来就像一堆闪烁的灯光。
闪烁的雄鸟总是在移动，这意味着如果雌鸟的视线太窄，就很容易在它飞进飞出的时候错过它特有的闪烁模式。相反，她可能需要观察更大的空间，这样她才能挑选出这些移动的图案。但如果有很多雄性，它们到处飞来飞去，闪过时间，模式很快就会变得混乱和混乱。
研究的下一步将是弄清楚雌性萤火虫的小大脑是否以某种方式连接在一起，这意味着它们无法检测到异步闪光，最终，它们是否推动了雄性萤火虫的进化，这些雄性萤火虫会及时闪光，并在夜间表演这些非凡的烟花表演。
12:37 -自然选择感染-共生细菌和进化
自然选择感染-共生细菌和进化
约翰·杰尼克教授，罗切斯特大学
本——本周还有一条新闻，美国的研究人员发现了一种新的进化机制。在野外，一种能提高生物体生存几率的基因增加了它们繁殖的几率。它通常会遗传给下一代，所以这种基因在人群中会变得更常见。但是，如果它实际上是一种共生细菌的感染，而不是一种基因带来的优势呢?John Jaenike教授是纽约罗切斯特大学的生物学家，他现在加入我们。约翰，谢谢你参加我们的节目，是什么让你开始调查这件事的?
约翰-事实上，我一直在学习果蝇以及它们在20世纪80年代和90年代与线虫寄生虫的相互作用，当时有一种特殊的物种，果蝇neotestacea我当时对线虫做了很多研究。在过去的10年左右，我一直在研究一种不同的感染是一种内共生细菌，可以从母体传给后代。
我们最近发现了一个螺原体细菌果蝇neotestacea它似乎没有做任何事情来增强自己的传播能力。所以，我想看看它们是否能为被线虫寄生的苍蝇提供某种好处，你瞧，我们在实验室里发现它们有巨大的作用。当我们在野外观察时，它同样强大，甚至更强大。所以雌性苍蝇的生育能力会增加十倍以上如果它们携带螺原体。
很明显，他们在生育方面有很大的优势，但是有什么权衡吗?细菌会影响苍蝇吗?他们需要吃更多吗?飞起来更难吗?肯定有什么——他们一定为这种优势付出了代价。
约翰:可能要付出一些代价。但我们什么也没看到。我们刚刚结束了一个人口案例实验来看看螺原体没有线虫寄生虫的感染。我们没有看到任何明显的健康成本。繁殖能力不受影响，感染的动态，在没有线虫的情况下，它似乎只是一个中性的特征。所以这可能是有代价的，但它还不足以让我们察觉到。主要的问题是传输速率不够完美。一只受感染的雌性通过螺原体传染给了她97%的后代。因此，在没有任何选择性利益的情况下，它实际上会很快从种群中消失。
本:我们是如何看到人口中发病率的实际变化的?为了回顾历史，了解它们之间的关系，你从哪里得到的苍蝇?
约翰:嗯，在20世纪80年代，我收集到的每一种寄生在苍蝇上的线虫都是完全不育的。最近，情况发生了巨大变化。现在，绝大多数被寄生的苍蝇都有一定程度的生育能力——这实际上是令人震惊的。基于这些证据，我可以推断出感染率螺原体从20世纪80年代的10%增长到今天的70%或80%这是在罗切斯特附近同时，我也得到了一些博物馆标本，我以前的一个学生，Dave Grimaldi和我在20世纪80年代收集的，我们开发了PCR引物来寻找螺原体在这些博物馆标本中结果是没有一只苍蝇，20只苍蝇中没有一只，被感染螺原体从20世纪80年代开始。所以，我们的置信限在0到15%左右，所以我们最好的猜测是，在20世纪80年代，感染频率在10到15%左右，在过去的20年里，感染率急剧上升。
Ben:这绝对是一个重大的变化。这是我们所知道的唯一的例子吗，这种感染提供了选择性优势?
约翰:实际上现在已经发表了一些案例。这是一个很好的细菌的例子Hamiltonella使蚜虫能够抵抗寄生蜂。最近有更多的研究沃尔巴克氏体属这是另一种内共生细菌，赋予对RNA病毒的抵抗力果蝇蚊子也是如此。所以例子很少。之前的研究都是在实验室里完成的，所以我们实际上已经能够证明这在野外是可行的，而且，我们已经能够估计控制动态的相关参数，这些参数与过去20年感染的快速增长是一致的。
本:那么，这能告诉我们一些关于进化的知识吗?正如我在介绍中所说，机制非常相似，但不是基因，而是这种共生感染。我们能从这种机制中了解到苍蝇进化的方式吗?
约翰:嗯，我认为这可能是冰山一角，到目前为止发现的少数病例。在过去的10年里，人们一直在研究昆虫受内共生菌感染的情况。有许多种类的内共生体会感染昆虫，事实证明，大多数昆虫物种都被一种或多种内共生体感染。在绝大多数情况下，我们不知道它们在做什么，如果在很多情况下，内共生体实际上提供了某种保护，抵御它们在野外遇到的某种天敌，我也不会感到惊讶。这与通过有益突变的传播来适应完全相似。因此，在这种情况下，自然选择进化的所有标准标准都得到满足，但它只是不涉及基因。
这让我想到了我的最后一个问题，你说我们想到的大多数昆虫可能都有这样的关系。这能告诉我们如何处理那些携带疾病的细菌吗?
有两种人类疾病——河盲症和淋巴丝虫病，也被称为象皮病。这些疾病是由线虫引起的，线虫通过昆虫媒介，黑蝇和蚊子从一个人传播到另一个人。所以我们想到螺原体对这些昆虫媒介中的线虫产生不利影响，就像在果蝇，一个人可能会使用螺原体作为一种实际控制这些特殊疾病传播的手段，这些疾病感染了热带地区，特别是非洲数千万人。所以这是一种潜在的控制这些特殊疾病的新方法。
本:这是一个很棒的发现。这是一篇非常优雅的论文，从很多不同的角度来看它很好，但是非常感谢你参加我们的节目。刚才是罗切斯特大学的约翰·杰尼克教授。
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