本周，肠道细菌如何讲述我们祖先迁移到澳大利亚和其他地方的故事，RNA管理如何使人类在比香蕉更少的基因下发挥作用，以及分子金属笼如何安全地储存氢或过滤二氧化碳。
在这一集里
肠道细菌和母语照亮了太平洋地图
本周，发表在《科学》(Science)杂志上的两项研究发现了生活在我们肠道内的细菌和从我们嘴里说出来的话的证据，这两项研究都揭示了古代人类祖先是如何从亚洲迁徙到太平洋彼岸的，这个问题几十年来一直让考古学家们摸不着头脑。
德国马克斯-普朗克
这些寄生细菌生活在世界上大约一半无法获得现代药物的人口的肠道内，并可能导致胃溃疡。这些细菌只在人类体内发现，所以我们认为我们的祖先把它们带到了世界各地，细菌在途中突变并进化成不同的菌株。
通过对这些肠道细菌的DNA进行测序，Moodley和他的团队发现了两种新的菌株。第一个被称为hp-sahul，他们认为大约在3万年前从亚洲祖先中分离出来，可能是当人们迁徙到印度尼西亚时，当时海平面较低，有一条通往澳大利亚和新几内亚的大陆桥，它们一起形成了一个被称为Sahul的陆地块。
第二种被称为hp-maori的细菌，在大约5000年前的第二波殖民浪潮中从台湾携带到人类宿主体内，首先是菲律宾，然后再向南到波利尼西亚和新西兰。
许多太平洋部落起源于台湾，这也是另一组研究语言的研究者得出的结论。很长一段时间以来，语言一直被用来帮助解开过去，因为，就像变异的细菌一样，语言也会随着时间的推移而改变，并且可以用来追踪世界不同地区的人群之间的关系。
来自新西兰奥克兰大学的拉塞尔·格雷和他的团队分析了400种南岛语之间的关系，这些语言由太平洋上的部落使用，重点研究了相似词的模式，即同源词。
同源词在不同的语言中突然出现，它们听起来相似，被认为有一个共同的起源。相信我的话明星在英语中，这是斯特拉在意大利,胸骨在德国,灭菌在荷兰,爱丝特雷娜在西班牙语中，等等，这表明这些语言之间有共同的联系。
在所有语言之间进行成千上万的比较需要巨大的计算能力，在此过程中，他们发现了更多的证据，证明大约5000年前，人们从台湾向南迁徙，这种迁徙断断续续，可能是随着人们发明了更好的船只，并在越来越远的岛屿群上定居下来。
令人惊奇的是，过去的信息仍然隐藏在我们的内心——无论是在我们说的话中，还是在我们胃里的虫子里。
是时候从垃圾桶里找回垃圾DNA了
科学家们发现了DNA的作用，它构成了基因组的大部分，但以前被认为是垃圾。
爱丁堡大学的研究人员大卫·托勒维和他的同事在《分子细胞》杂志上发表文章，解释了这些位于已知基因之间的非编码DNA片段是如何产生大量化学信使的，这些化学信使调节着对其他基因的控制。研究人员对酵母细胞进行了研究，酵母细胞与人类细胞非常相似，但比人类细胞简单一些，他们发现非编码DNA产生了化学相对RNA的序列。
正常情况下，RNA分子被用来将写入基因组的遗传配方翻译成在细胞中执行重要功能的蛋白质。但是爱丁堡研究小组一直在研究的这些所谓的非编码rna是不同的。
相反，它们被用来控制DNA中化学标签(甲基或乙酰基)的添加或移除，这一过程被称为组蛋白修饰，可以有力地影响被标记基因的活性。
托勒维解释说:“细胞含有大约2米长的DNA，这些DNA需要被紧密地包裹在细胞核内。”这是通过将DNA缠绕成一种称为染色质的紧密结构来实现的。但通过添加这些化学物质来修饰DNA，细胞能够确保某些基因保持可及性和活性。”
这相当于把你最常用的东西移到橱柜的前面，这样它们就更容易够到。
托勒维说:“我们认为这个过程使酵母能够更严格地控制其基因活动，以利用不同的环境条件或食物来源。”但在人类身上，它也回答了另一个重要的问题——为什么我们的基因比香蕉还少呢?
对快速精子的需求
对于一条雄鱼来说，当你生命中的女人四处游荡，和很多其他雄鱼交配时，生活可能会很艰难。这意味着，为了确保你能生育很多后代，你必须与所有其他男性竞争，更具体地说，你的精子必须能胜任这项工作。
现在，由西澳大利亚大学的约翰·菲茨帕特里克领导的一个研究小组首次在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表文章称，当雄性鱼类必须每天相互竞争以获得交配机会时，它们的精子会进化得更大、更快。
当一夫多妻制的鱼交配时，雌性鱼会产卵，雄性鱼会冲进去加入它们的精子，希望它们是第一个进入的。
很长一段时间以来，生物学家一直怀疑一夫多妻制的雄性必须进化出更快的战术精子，因此更有可能首先到达卵子，但直到现在，还没有找到确凿的证据来证明这一观点。
菲茨帕特里克和他的团队研究了生活在非洲坦噶尼喀湖的慈鲷。慈鲷以极其迅速地进化成许多不同的物种而闻名。一些慈鲷是一夫一妻制的，而另一些则是高度滥交的，一生中分享许多不同的伴侣。
通过研究这些具有不同交配行为的慈鲷，研究人员可以解开精子进化的问题。
研究人员在湖中潜水，捕获了29种不同种类的雄鱼，并对它们进行解剖以研究它们的精子。他们在显微镜下测量精子的长度，并用数码摄像机测量精子游动的速度。他们发现，与一夫一妻制的物种相比，拥有很多配偶的一夫多妻制物种的精子确实更大、更快。
这也是第一次收集到充分的证据来证明，当精子变大时，它们确实游得更快，因为它们的尾巴或鞭毛更长，可以产生更大的推进力。
菲茨帕特里克和他的团队从早期绘制了所有这些慈鲷的家谱的研究中得出，最初在湖中定居的古代慈鲷的精子体积小，移动缓慢，随着时间的推移，某些谱系中的滥交增加，精子开始进化得更大更快。
慈鲷鱼是第一批在一夫多妻制物种中证明了快速精子进化的物种，但很可能在许多其他物种中也发生了类似的事情，雄性必须尽其所能确保将自己的基因传递给下一代。
10:46 - MOF和分子筛
MOF和分子筛
Joe Hupp教授，西北大学
克里斯-现在有请来自西北大学的乔·赫普。你好,乔。这些飞蛾是什么，它们的结构是什么如果你用一个非常强大的显微镜放大看它们，它们会是什么样子?
角上的金属原子或离子，然后是由有机分子制成的刚性柱。它们的每一组都定义了一个笼子，但这个笼子是永远存在的，它们的一个重要特性是它们不仅仅是孤立的笼子，它们是结晶材料。如果你放大看其中一个笼子，你会看到一个隧道一直延伸下去，一直都是同样大小的笼子。
Chris -所以它就像孩子们的积木，但中间有一个洞，你可以把它们连接在一起，做成巨大的容器，但在分子水平上。
乔:没错。这些材料的表面积非常大。最大的每克超过6000平方米。它们是许多已知晶体材料中密度最低的。它们有巨大的内部空间。有些地方80%以上是空的，所以这些微小的墙壁定义了很多微小的空间。重要的是空间大小取决于分子的大小。这使得它们能够储存像氢或甲烷这样的分子作为燃料，或者像你提到的，从混合物中抽出一些分子。
克里斯-我只是想补充一些观点，6000平方米和一个足球场一样大，所以每克是不可思议的。当你说你实际上是在角落里用金属原子做这些东西的时候如果我们想象一个立方体它是最简单的结构和功能单元你在立方体的角落里有一个金属原子它们通过这些有机连接剂连接起来。你是怎么做这些东西的?
乔:嗯，它们其实很容易做。只是很难把它们做好。你只需把它们，那些对金属离子有粘性的碎片，在混合物中煮上四五天。如果一切顺利，你会得到晶体。我们通常做的是尝试三到四百组条件，其中一些是有效的。目前这是一门非常实证的科学。
克里斯，这些东西你能做多少?我们讨论的是每克的量还是一个可以容纳一定量分子的合理量?
乔:在实验室里，我们正在为特定的目的设计和研究这些药物，所以我们只需要几十或几百毫克。巴斯夫是世界上最大的化学公司，它已经证明，使用合适的材料很容易生产出公斤数量的这种化学物质。事实上，他们已经在欧洲各地开了一辆示范车，油箱里装满了甲烷。储存甲烷的是这些小洞吗?
克里斯:你能给我们解释一下这些小洞是如何储存甲烷的吗?为什么使用像这样的复杂晶体比在汽车后座放一大桶汽油更好呢?
乔:嗯，首先，我认为你或我都不会想要开一辆后面装有不锈钢气缸以防碰撞的车。如果甲烷储存在一个比甲烷本身大不了多少的容器里，会安全得多。事实证明，为了粘在物质上，它必须非常靠近它。在不锈钢容器中，大多数分子都不会碰到容器壁。最好是有小通道，让分子附着在上面。
克里斯，你能告诉我们吗，因为我提到的一件事，你可以从烟道和排气管中清除气体。你能制造出一种分子，它的空腔具有足够的化学活性，可以抓住一种你不想进入大气的化学物质或废气，让危害较小的物质通过吗?一种分子筛，如果你喜欢的话。
乔:有很多有趣的研究，比如，从甲烷中提取二氧化碳。美国的一家公司，Innovene化学公司，每年花费5亿美元在冰箱上。他们将二氧化碳压缩成液体，从天然气中提取二氧化碳，他们每年花5亿美元在这上面的原因是他们可以把天然气的价格每年提高5亿多美元。这是非常能源密集的，他们更希望有一种材料，它可以抓住所有的二氧化碳，留下天然气，甲烷。
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