在这一期的eLife播客中，我们将讨论蚂蚁、老鼠、鲨鱼和鳐鱼，以及导致玉米黑穗病的病原体。
在这一集里
迷失在海上
西蒙弗雷泽大学的尼克·杜维
根据新的估计，超过一半的鲨鱼和鳐鱼物种受到“威胁或接近威胁”，受影响最大的物种是那些生活在浅水区的大型物种，容易被渔业获取。世界的状况
正如尼克·杜维所揭示的那样，海洋和地表下的东西是相对未知的……
尼克在过去的五十年里，我们的活动和对食物的追求已经侵蚀了地球表面的大量生物多样性。在这样的环境中长大，我常常想知道水面下发生了什么。事实上，20年来，我们越来越关注我们从海洋中获取了多少。渔获量很少被记录。即使它们被记录下来，它们也没有被记录得足够详细，以至于我们无法知道每种物种被捕杀了多少。下一个问题是，我们可能对从海洋中获取的东西有所了解。我们面临的挑战是弄清楚海洋中还剩下什么，以及这些种群能否存活。
克里斯:那么在这项研究中，你是如何试图了解真实情况的呢?
尼克:IUCN，即国际自然保护联盟，开发了一种有效的众包科学的方法。世界各地的博士生和渔业科学家可能对海岸或海洋的特定部分有很好的详细了解。世界自然保护联盟的专长是把所有这些人聚集在一起，这样我们就可以把他们所有的个体碎片放在一起，在全球范围内理解它们，这对鲨鱼和鳐鱼尤其重要。任何一个科学家都很难告诉我们任何一个物种的状况，因为许多物种不仅仅在一个国家或一个地区的水域中被发现，所以我们的主要方法是把人们聚集在一起，把他们的数据集放在一起。我们这样做了18年。我们在世界各地举办了17个讲习班，有302名专家和科学家参加。
克里斯:那么，从这个大型地铁分析中，出现了哪些趋势?结果与我们从近年来过滤的偶然报告中获得的令人担忧的迹象相符吗?
尼克:据我们估计，世界上有四分之一的鲨鱼、鳐鱼和嵌合动物面临着灭绝的危险，我们也发现相对较小的一部分实际上是安全的，所以不到三分之一，接近四分之一，在红色名单上是最不值得关注的。所以这是一组物种，受到威胁的比例非常高，实际上安全的比例非常低。
克里斯:这是一个非常高的数字，不是吗?
尼克:没错。唯一比鲨鱼和鳐鱼更受威胁的动物是两栖动物。大约三分之一的两栖动物和构成我们珊瑚礁的石珊瑚受到威胁。
克里斯:这些就是我们正在研究的动物。那些不是我们的人呢?
尼克:没错。对我们科学界来说，最令人震惊的发现之一是，约有487个物种(占总数的一半)被归类为数据不足。这意味着我们没有足够的信息来确定灭绝的风险状态，当然这意味着这个庞大的生物群体中的一些部分实际上可能受到威胁。
Chris -人们都在谈论人口的不归路。一旦你将种群数量减少到一个阈值水平，在这个阈值水平上，基因多样性意味着没有恢复的希望，对于处于真正受到威胁的25%的种群来说，我们是否已经突破了这个种群的临界点，或者还有希望拯救这种情况?
尼克:这项研究并没有告诉我们鲨鱼什么时候会灭绝。部分原因是我们担心鲨鱼的状况，因为它们数量下降的速度，就像从你手中掉下一个球一样，重力不可避免地把它带到地面。现在的情况是，除非我们阻止这种下降，否则人口下降的严重性将不可避免地导致它们灭绝。我们不知道什么时候会发生，但我们希望我们有足够的时间来实施管理和保护行动。
克里斯-要怎么做?
尼克:嗯，很大一部分问题是渔业管理人员和自然保护生物学家的分布太分散了。他们通常没有很好的资源。当我在英国政府渔业局工作时，只有我和另一个同事对鲨鱼有业余兴趣，我们追求那个业余兴趣，但我们从来没有为此工作过。但我认为，由于这些红色名录突出了特定地区受关注的物种，它激励政府和政府机构关注这些物种，这就是我们下一步真正要做的是利用这些红色名录评估和他们提出的担忧来激励更多的资源投入到保护行动和渔业管理中。
为什么老鼠不咬其他老鼠
与芝加哥大学的Peggy Mason合作
朋友之间会互相帮助，令人惊讶的是，老鼠也会这样。事实上，认识彼此的老鼠会把对方从一个简单的
只能从外部打开的管状结构但是如果老鼠彼此不认识它们是陌生人呢，或者老鼠看起来完全不同因为它们来自不同的品系?芝加哥大学的Peggy Mason帮助回答了这个问题。
佩吉:当我们第一次看到他们对陌生人开放时，我们非常惊讶。所以我们想做的就是用不同的菌株来测试它们。所以我们决定使用Long-Evans菌株Long-Evans菌株并不是白化老鼠。这只老鼠非常有吸引力，它有白色的皮毛背景，然后是黑色的斗篷，它们非常有吸引力。我们做了两个条件。我们做了一个实验，让白鼠和黑冠鼠生活在一起，另一个实验是让白鼠以前从未见过黑冠鼠，让它和12个不同的黑冠陌生人接触。当它们是笼子里的伙伴时，白鼠为黑鼠开门。没有问题。当他们是陌生人时，他们不打开。这真的很了不起。
Chris -让我们来总结一下。所以在这种情况下，这只老鼠可以清楚地识别出不同种类的老鼠，如果它知道，它就会把它放出来。如果它不知道，以前从未见过这种菌株，它就会怀疑，不会让它出去。
Peggy:这是我们的直觉，但还有另一种可能，可能是更复杂的事情，那就是如果不是你的菌株，那么你必须了解个体。这也可以解释这些结果。但在这个过程中，这个不可思议的意外事件发生了。事情是这样的，在笼子里，和黑冠鼠生活在一起的白鼠，其中一只黑冠鼠的肝脏长了肿瘤，死了。所以我们所做的是，把幸存的小白鼠和另一只小白鼠放在一起，然后把它暴露在陌生人面前。这只是一次性的。我们不打算发表这个，只是想看看会发生什么。事实是这个人帮助每一个陌生人。他是一个出色的开场帮手。这告诉你的是，你只需要熟悉老鼠的种类，而不需要熟悉老鼠的个体，不管老鼠是你自己的品种还是不同的品种，都没有关系。 The only thing that matters is that you have to have been exposed to that type of rat.
克里斯:我想要探索这个问题的一种方法是，如果你把一只小白鼠，我们叫它小白鼠，放在一群看起来完全不同的披毛鼠中，这是很奇怪的，但它认为妈妈是它真正的妈妈。它会和一窝看起来完全不同的伴侣一起长大。然后会发生什么?
Peggy -这就是我们做的实验。我们想知道白鼠是否天生就知道自己是一只白鼠，因此长大后会帮助其他白鼠。所以我们对此进行了测试。在它们出生的那天，我们把这些小白鼠放进黑色的窝里。所以它们有一只黑色披风的妈妈和一只黑色披风的幼崽。当他们成年后，我们用黑毛鼠测试了他们中的一半你们可以想象，他们帮助了黑毛鼠。这是他们一生都在一起的人。但真正的问题是，它们会帮助白化老鼠吗?但他们从未见过另一个。答案是，不，他们没有。 And that is really remarkable. It tells you that genetics does not inform a rat who they are and who they should help. What informs them is who they experience, who they interact with as they are growing up.
克里斯:你认为这一点的重要性和含义是什么?
佩吉:我认为这是社会凝聚力建立的另一种方式。群居动物能很好地群居是非常重要的。群体狩猎更好，群体自我保护更好，如果你在一个有凝聚力的群体中，你更有可能成功和繁衍后代，你不仅可以从自己的行为中获益，也可以从他人的行为中获益。我们甚至可以更进一步，我要更进一步。人类是哺乳动物，我认为这不仅告诉了我们关于老鼠和其他非人类动物的一些事情，也告诉了我们关于人类的一些事情。生物学是移情的一部分。生物学是我们对处于痛苦中的其他人的反应的一部分，它是我们如何决定帮助这个处于痛苦中的人，而不是那个处于痛苦中的人的一部分。它告诉我们，就像在老鼠身上一样，一个多样化的环境更有可能导致不同类型的个体提供更多的帮助。
克里斯-所以，这是正式的。老鼠是种族主义者。至少，直到他们彼此成为朋友。
解决艾滋病复杂问题
与加州大学伯克利分校的吉姆·赫尔利合作
研究人员已经发现了一种蛋白质复合物的结构，这种蛋白质复合物参与了HIV对辅助性T细胞的破坏。我们采访了加州大学的吉姆·赫尔利。
吉姆-这类细胞劫持事件的一个有趣的方面是，它为病毒创造了一个漏洞。艾滋病毒有三种酶逆转录酶，整合酶和蛋白酶，这三种酶是目前所有被批准用于控制艾滋病的药物的目标，而且效果很好。然而，有一个问题是，病毒会迅速变异，并最终获得对这些药物的耐药性。所以，我们总是需要其他的攻击方式。很明显，人类的蛋白质进化得并不快。只有病毒蛋白在变异。因此，如果我们能在人类蛋白质上找到被病毒利用的地方，但这对普通细胞功能可能并不重要，这些地方将成为极好的目标，可能不会受到这种快速耐药性的影响。现在因为我们知道NEF对CD4下调的过程对传染性非常重要，这似乎是一个很好的起点。
Chris -那么你是如何进入细胞并询问NEF蛋白在哪里起作用以降低CD4，抢夺细胞表面的这种重要分子?
吉姆:这些信息是由许多实验室在大约二十年的时间里拼凑起来的。我的同事胡安·博尼法奇诺(Juan Bonifacino)在美国国立卫生研究院(NIH)的实验室提出了一个关键的见解，导致了目前的研究。他所做的就是在果蝇的细胞中进行筛选。果蝇通常不会感染艾滋病毒，但他创建了一个聪明的筛选，以推断哪些细胞蛋白质对下调CD4s最重要，并发现只有少数蛋白质与NEF起作用，并且对这种效果是绝对必要的。它们被称为网格蛋白，是一种囊泡外壳蛋白和AP-2。AP-2被称为接头蛋白。它连接了一个载货蛋白。货物蛋白是被下调为网格蛋白的蛋白，目的是创造一个被包裹的囊泡，然后囊泡内化到细胞中，最终携带底物蛋白毁灭。因此，这项工作的重点是发现AP-2，在所有涉及的潜在适配器中是连接NEF和CD4彼此的关键因素。
克里斯:那就是你要看的那个吗?
吉姆:好的。所以在目前的研究中，我们用生物化学的方法描述了这种相互作用。所以我们能够测量亲和力，但更重要的是，我们能够获得AP-2与NEF结合部分的复合物的晶体并获得原子结构。现在，我们可以看到一个原子一个原子，非常精确地观察这种相互作用的细节。
克里斯:这是否揭示了长期以来人们所追求的某种病毒特异性相互作用，这种相互作用可能是药物中断这一过程的目标?
Jim:我们对此非常兴奋，因为NEF有一个基元，它内部的一个区域复制了相互作用的正常货物使用，现在当我们扰乱这些新的相互作用时，我们可以削弱NEF在模型细胞中下调CD4的能力。所以，这个网站看起来很有前途。
克里斯·史密斯——大写的R呢?阻力问题。因为如果你通过中断基序和相互作用对病毒施加压力，那么病毒发生变异并克服这个问题有多容易呢?
吉姆:当然有可能。所以我认为我们不能排除病毒会绕过它的可能性。病毒不能做的是改变相互作用的AP-2侧。所以我们必须在AP-2上找到一个不同的表面来相互作用。
在玉米里
与马尔堡马克斯普朗克研究所的Regine Kahmann合作
引起玉米黑穗病的病原体采用了一种复杂的策略来增加其毒力。来自德国马尔堡Max Plank研究所的Regina Kahmann解开了玉米的一个谜团，
它很容易受到真菌的感染，黑粉菌属maydis。它在植物体内引发肿瘤形成，奇怪的是，它使植物产生深红色的色素，花青素，现在，我们知道原因了。
雷吉娜-病原体很不寻常。它感染了玉米，然后症状是在植物的所有地上部分产生巨大的肿瘤，真菌在这些肿瘤组织中增殖并产生孢子。非常严重。如果你曾经尝试在自己的花园里种植甜玉米，那么你很可能会被感染。让肿瘤在植物中形成，奇怪的是，它使植物产生深红色的色素，花青素，现在，我们知道为什么了…
Chris -那么你是如何着手研究这种病原体来弄清楚它是如何绕过甜玉米的防御的呢?
Regine -这里的想法基本上是提取所有这些未知蛋白质的基因，这些蛋白质被预测会分泌并删除它们。这在这个系统里很容易。然后问，这种修饰过的真菌还能感染吗?如果答案是肯定的，但不太好了，那么问题就是要找出它在哪里被逮捕，它走了多远，为什么它没有走得更远?为什么它没有得到进一步的进展，然后伴随着试图找出这种真菌蛋白与哪种植物蛋白相互作用。
克里斯-你说得很简单。我怀疑这是一种分子时钟机制，需要大量的拆解。当你开始深入研究时，你发现了什么?
Regine:这个比较简单，因为当我们发现植物蛋白和真菌蛋白相互作用时，只有一种。这是一种酶，它是一种修饰其他植物蛋白激酶的酶。令人惊奇的是，这种真菌的目标是激酶的一个特定区域，这个区域通常用于降解机制来降解这种蛋白质。通过这种真菌蛋白，激酶稳定下来，然后变得活跃起来。
Chris -那么将激酶固定到on位置对植物细胞有什么影响呢?
Regine -好的，我们认为发生的是这种稳定的激酶实际上改变了一种调节蛋白的活性这种调节蛋白会刺激大约8种基因的表达，这些基因都与一种叫做花青素的红色色素的生物合成有关。
克里斯-这和让甜菜根变红的东西是一样的，对吧?一种抗氧化分子，不是吗?
雷吉娜-没错。
克里斯:那它这样做是为了什么呢?为什么它想让植物产生大量的花青素?
雷吉娜:是的，这确实是最有趣的问题，也是让我们忙了很长很长时间的问题。如果你想制造这种花青素，这种红色，你需要前体有趣的是，这些前体分子中的一个也是木质素生物合成的木质素化的前体。木质素是一种非常复杂的结构，由许多植物合成，用来稳定细胞壁。
克里斯-这是木质的东西。我的意思是，用一个简单的词来说，它是木头，不是吗?
雷金-是的，是木头。
克里斯:那么让我猜猜，你打算怎么做。你要告诉我，通过剥夺原料的木质化过程，因为它们都被绕过去制造大量的花青素，这将阻止植物产生木材，而木材通常会堵塞各种管道和通道并将真菌隔离在植物的一部分，阻止它传播。
雷吉娜-没错。
克里斯:哇!我答对了。我要成为班里的第一名。我们是这么想的吗?
雷吉娜:是的，这正是我们认为正在发生的事情，你可以展示两件事。一个是，可视化木质素的具体方法有趣的是，当你制作这种红色色素时，你能看到的木质素很少。这也意味着真菌进入了一个特定的隔室，在这个例子中是静脉，植物在那里运输营养物质，真菌实际上进入了静脉，我们相信这让真菌获得了营养。如果没有这种蛋白质，这种效应物，那么这个区域就会严重木质化。你在这个组织里再也找不到真菌了，我们认为它基本上是在挨饿。
蚂蚁的进化
与Roberto Keller，葡萄牙Gulbenkian研究所合作
蚁后和工蚁的身体形状以不同的方式进化，以反映它们不同的角色。仔细解剖他们的脖子可以告诉我们是怎么回事
它们的女王举止得体。葡萄牙古尔班基安研究所的罗伯托·凯勒告诉我们更多信息。
罗伯特:这些昆虫很强壮。它们能够携带比自己重得多的东西——比自己重30倍的东西。那么，它们的身体结构是什么让它们这样做的呢?当然，另一个问题是，如果你有一个生产蜂王和工蜂的系统，它们在蜂群中有不同的行为，它们的解剖结构是如何优化的，以适应它们将要完成的任务的?
克里斯-跟我们说说实验方法吧。你做了什么来探索这个问题?
罗伯托-所以，这是两部分。我们想描述一下蚁后和工蜂的解剖结构有什么不同?为此，我们寻找了不同的物种。我们在野外收集，我们也去了博物馆，我们基本上会做解剖，给不同的肌肉拍照，并试图找出哪块肌肉与工蜂和蚁后的肌肉相对应，看看它们有什么不同。我们想量化这些差异。所以我们去测量了许多不同物种的蚁后和工蜂胸腔的不同厚度。一旦我们确定了差异的模式，我们想知道这些差异是否是所有蚂蚁都有的。因此，我们仔细地选择了代表所有已知的不同蚂蚁群体的物种，并试图看看我们最初建立的差异是否存在于所有物种中。
克里斯:你看到了什么不同?
罗伯托:一方面，女王胸部的部分与他们的行为相匹配，这意味着第一个不是很大，因为他们不会举起东西。第二部分非常大，因为它们在飞行，它们有这些翅膀肌肉。对于工人来说，第一部分总是很大的，因为他们要把他们的头当作起重机来搬运东西，所以他们需要非常非常强壮的脖子和肩膀。然而，它们都有一个非常精简的第二段。当我们开始做调查的时候，我们发现了一些我们没有预料到的事情。那就是不同种类的蚂蚁的蚁后并不都是一样的。第一部分，也就是有颈部肌肉的部分，在一些女王身上是非常非常缩小的。第二个蚁后的第一部分被放大了，它从来没有工人的那么大，但肯定比其他类型的蚁后要大得多。
克里斯-这些女王的行为会是一个原因吗?
罗伯托:在我做这项工作的时候，我已经和克里斯蒂安·彼得斯建立了合作关系，他专门研究蚂蚁的行为。所以有一天，当我开始展示不同蚁后的这些图案时，他突然跳了起来，意识到蚁后解剖结构的差异似乎也反映了蚁后行为中的某种差异，我们已经知道这种差异存在。你在周围看到的大多数蚁后，当它们还是处女的时候，它们会飞离巢穴，和一只雄性交配，然后飞到地上，脱掉翅膀，自己挖洞，自己建立一个新的蚁穴。现在蚁后所做的就是永远不会离开这个巢穴去寻找食物，它所做的就是代谢它不再使用的巨大的翅膀肌肉，并用它来喂养第一代工蜂。现在，另一种更原始的行为是蚁后做类似的事情，但之后它们会出去打猎，寻找食物来喂养第一代工蚁。
克里斯:那么，我可以推测，那些进行这种更原始的狩猎行为的动物，没有这种增强的肌肉组织，它们将用来喂养群体。所以和那些靠自己的肌肉觅食的蚂蚁相比，它们有更小的部分。
罗伯特-是的。事实正是如此。他们就不用去打猎了。它们的第一部分稍大一些，可以帮助它们捕食和搬运东西，但因为它们不会代谢翅膀的肌肉，所以它们的第二部分不是很大。那些新陈代谢的翅膀肌肉有一个巨大的第二部分，巨大的翅膀肌肉不仅用于飞行，当然它们是蛋白质，可以用于群体的功能。
克里斯:所以，通过研究蚁后的颈部结构，你可以弄清楚她是狩猎型的还是非狩猎型的，这样你就不需要做有时非常费力的实地研究了。
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