戴上你的思考帽……

在本期新闻快讯中,我们认识了携带疟疾的新蚊子,探索了新的人工动脉,并找出了亚马逊雨林可能是碳排放源的原因……
2011年2月7日

在本期新闻快讯中,我们认识了携带疟疾的新型蚊子,探索了新的人工动脉,并找出了亚马逊雨林在干旱年份可能成为碳排放源的原因。另外,澳大利亚的研究人员开发了一种“思考帽”——一个简单而安全的过程可以切断你的先入之见,帮助你跳出框框思考!

在这一集里

冈比亚按蚊是将疟疾传播给人类的主要媒介。

00:27 -发现新的疟疾易感蚊子

本周,研究人员在《科学》杂志上报道了一种新的蚊子亚种的存在,这种蚊子对最危险的疟疾寄生虫非常敏感。

发现新的疟疾易感蚊子

本周,研究人员在《科学》杂志上报道了一种新的蚊子亚种的存在,这种蚊子对最危险的疟疾寄生虫非常敏感。

Michelle Riehle和她来自巴黎巴斯德研究所和明尼苏达大学的同事收集了一种昆虫的幼虫冈比亚疟蚊在两年的时间里从西非布基纳法索村庄周围的水池中捕获蚊子。

冈比亚按蚊他们发现,在水池中有两组基因截然不同的蚊子幼虫——其中一组的基因图谱与从人们家里捕获的室内蚊子的基因图谱聚集在一起,另一组则是从未在室内捕获过的单独的亚组。

第二组被研究人员描述为行为上的嗜外性——基本上它们生活在室外——然后在实验室里培养,并喂食感染了这种病毒的血液恶性疟原虫这是感染人类的最致命的疟疾。研究人员发现,与35%的已知室内亚种相比,58%的外生亚种被感染,尽管尚不清楚这是否意味着更有可能感染人,而且目前还没有证据表明外生亚种以人类为食。

令人担忧的是,我们目前对非洲蚊子载体的了解大多来自于对在房屋和建筑物内捕获的蚊子的研究,而该地区的大部分疟疾控制措施都集中在室内蚊子身上——因此,像在房屋内部喷洒杀虫剂和使用蚊帐这样的策略。再加上发现这种新的亚种更容易被恶性疟原虫感染,这可能意味着应对西非疟疾的策略需要重新考虑。

植入前直径6mm的去细胞人TEVG。

03:06 -硬移植产生新的人造动脉

由于美国科学家的一项突破,动脉移植手术领域似乎将有一个巨大的飞跃。北卡罗来纳州生物工程公司Humacyte的研究人员香农·达尔在《科学转化医学》杂志上撰文,描述了一种制造大型、非常坚固、生物相容性强的动脉移植物的方法……

硬移植产生新的人造动脉

由于美国科学家的一项突破,动脉移植手术领域似乎将有一个巨大的飞跃。

写在科学转化医学美国北卡罗来纳州Humacyte生物工程公司的研究人员香农·达尔(Shannon Dahl)描述了一种制造大型、非常坚固、具有生物相容性的动脉移植物的方法。到目前为止,如果病人需要一个替代动脉——比如绕过阻塞的冠状动脉——理想的来源通常是他们自己的一条长隐静脉,这条静脉一直延伸到腿上。尽管对于较大的移植需求——比如修复主动脉瘤——PTFE(聚四氟乙烯)替代品非常有效,但这种材料不适合较小的血管,因为它在几个月后容易被血凝块堵塞。

植入前直径6mm的去细胞人TEVG。一般来说,除了使用患者自身血管的碎片外,大多数血管移植(75%)的工作时间不到三年。由于这种相对较差的表现,达尔和她的同事们采取了不同的方法——培育新的动脉。

该团队首创的方法是从一种名为聚乙醇酸(PGA)的可生物降解材料制成的管状支架开始。这些支架浸泡在含有平滑肌(SM)细胞的培养液中,这种细胞通常存在于血管壁中。在7到10周的时间里,平滑肌细胞在PGA支架上增殖,溶解并被结缔组织基质取代。接下来,用洗涤剂使新生血管“脱细胞”,只留下一个坚硬的结缔组织“管”。

压力测试表明,这些结构可以承受超过3000毫米汞柱,是正常人血压的15倍。接下来,为了验证它们的临床潜力,研究小组将这种被称为tevg(组织工程血管移植物)的移植物植入狒狒、猫和狗体内,在80%以上的病例中,它们保持了长期专利。对移植的移植物的后续研究表明,动物自身的内皮细胞(排列在脉管系统上)已经生长在移植物的内表面。

关键的是,也没有证据表明动物的免疫系统对植入的血管有反应。这表明,该技术可用于快速生产安全的、非免疫原性的替代血管段,用于人类受体,包括需要血管通道进行肾透析的患者,而且数量很大。

研究人员使用功能性磁共振成像(fMRI)来揭示情绪状态下的大脑活动。图片来源:Inge Volman et al。

07:06 -脑电刺激促进横向思维

澳大利亚的研究人员发明了一种相当于“思考帽”的电子设备,能够拓宽思维……

脑电刺激促进横向思维

澳大利亚的研究人员发明了一种相当于“思考帽”的电子设备,能够拓展思维。本周,悉尼大学的科学家Richard Chi和Allan Snyder在PLoS One上发表文章,他们使用了一种叫做经颅直流电刺激(tDCS)的技术,显著提高了60名志愿者解决问题的能力。这两位研究人员着手检验这样一个假设:我们知道的越多,我们的思想就越封闭;换句话说,我们得到的信息越多,“跳出固有思维”的直觉就越少。他们推断,这与大脑有关大脑位于前颞叶的区域,之前一直与洞察力和赋予经历和情况新的意义有关。对于患有痴呆症、头部受伤和中风的患者来说,这个位于大脑主要(通常是左)侧的区域受到损伤,会导致潜在的艺术和其他创造才能的出现,这表明,在大脑的主要一侧,它可能发挥着自上而下或假设驱动型认知推理的作用。

另一方面,破坏或使其失活,则会释放大脑中更具创造力的非主导的右半部分。因此,研究人员要求他们的参与者解决一些逻辑谜题,这些谜题被分为三个难度递增的类别,并根据一个简单的规则移动火柴,以完成一组总和。在最初的训练阶段,受试者用相同的策略解决谜题。研究人员预计,这些知识将使参与者在解决随后的谜题时变得更加棘手,这需要一种不同的方法。志愿者被分成三组。在一组中,一个小电流在头部的颞区施加,不被察觉,左侧为负,右侧为正。这种结构已经被证明抑制了左边的底层结构。第二组被同样操纵,除了右边是负的,左边是正的。第三组是对照组,没有接受任何刺激。

结果显示了强大的影响,接受左-负刺激的受试者比其他刺激组或对照组更成功地解决了随后的谜题(分别为50%和20%)。换句话说,那些左前叶颞区被抑制的受试者在开发解决新问题的原始认知策略方面表现得更好。毫不夸张地说,这些人能跳出固有思维模式思考得更好。正如研究人员指出的那样,“倾向于使用来自过去经验的背景线索,在快速处理熟悉的事物方面具有明显的进化优势,但这可能导致心理定势效应或过度概括。”斯奈德和Chi还引用了约翰·梅纳德·凯恩斯(John Maynard Keynes)在20世纪30年代指出的,“困难不在于新思想,而在于摆脱旧思想,旧思想蔓延到我们思想的每个角落。”看来他是对的!

亚马逊雨林,上亚马逊盆地,洛雷托地区,秘鲁。

13:43 -干燥的亚马逊雨林会导致气候变化

利兹大学的研究人员发现,2010年亚马逊地区的干旱比2005年被称为“百年一遇”的干旱更为严重,这可能对亚马逊地区作为碳汇的能力产生重大影响……

干燥的亚马逊雨林可能会导致气候变化

早在2005年,覆盖南美洲近700万平方公里的亚马逊地区遭受了一场被称为“百年一遇”的干旱。像这样的干旱是由大西洋海面温度升高引起的。

现在,由利兹大学的西蒙·刘易斯领导的一个研究小组分析了2010年另一场干旱的数据,得出的结论是,这次干旱实际上更为严重,这些连续的干旱可能开始引发重大的全球问题。亚马逊雨林,上亚马逊盆地,洛雷托地区,秘鲁。

他们发现,2010年亚马逊地区57%的地区降雨量不足,而2005年这一比例为37%,而且树木面临的水资源压力更加严重。他们利用一种被称为最大气候水分亏缺的干旱严重程度的测量方法得出了这个结论,这与树木死于干旱的可能性有关,他们通过从该地区最低的水量输入中减去树木的估计蒸腾量来计算。蒸腾量是树木从叶子中损失的水量。通过这样做,他们估计2010年有3.2平方公里的森林遭受了足够严重的干旱,导致树木死亡,而2005年只有2.5平方公里。

那么为什么这很重要呢?亚马逊雨林就像一个巨大的碳汇——从大气中吸收二氧化碳,并将其锁在植物中,这有助于缓冲人类向大气中排放的所有额外二氧化碳。但是,如果像2005年和2010年这样的干旱事件继续发生,如果海洋表面温度像近年来那样继续上升,更多的树木将会死亡。这意味着树木不仅会停止吸收二氧化碳,而且由于被微生物分解,它们实际上会开始释放二氧化碳。气温升高加上死亡植物堆积的另一个影响是森林火灾的可能性增加,这可能会释放出大量的二氧化碳。

西蒙·刘易斯和他的同事们认为,这可能会成为一个积极的反馈循环,导致主要的森林损失和重要的碳缓冲系统的损失,这可能会对全球产生重大影响。

大肠杆菌鞭毛

16:27 -可编程电池包装

科学家们已经开发出了一种细胞等效的收缩包装系统,能够将化学物质包装在细胞内。

电池可编程封装

科学家们已经开发出了一种细胞等效的收缩包装系统,能够将化学物质包装在细胞内。

写在科学苏黎世的研究人员唐纳德·希尔弗特(Donald Hilvert)和他的同事们将一种编码lumazine合成酶的基因添加到这种细菌中大肠杆菌细菌。这种酶是从另一种生活在温泉中的细菌中借来的,通常参与一种B族维生素的合成。但它也能自我组装成中空的20面二十面体笼子或“衣壳”,能够运载货物。

苏黎世团队取得的突破是“功能化”笼子,这样一旦它们在细胞内组装,它们就会自动抓取特定的化学物质并将其包装在自己体内。这是大肠杆菌鞭毛通过改变构建笼的少量氨基酸构建块,使其具有额外的负电荷来实现。然后,在它们想要隔离的物质上加入一个带正电的化学基团,两者之间的电吸引力就会解决剩下的问题。

这个概念也被添加到相同的基因中大肠杆菌HIV产生的蛋白酶通常情况下,这种物质对任何制造它的细胞都是有毒的,但通过将其锁在细胞内的分子笼子里,细菌可以安全地制造和包装这种物质,而不会造成伤害。

更妙的是,随着细菌一代一代的生长,它们在完成这项任务方面的能力自然会提高10倍。研究人员说,这一技巧是设计定制分子笼的第一步,这种分子笼可以用来包装生物合成物质,包括以前因毒性或稳定性而被证明难以包装的化学物质,或者难以纯化的化学物质。

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