本文作者:戴望舒

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自然网站 ()

科学家首次发现近乎完整的猛犸象染色体

研究人员在大约 5 万年前在西伯利亚苔原神秘死亡的猛犸象的皮肤样本中发现了保存在其原始三维(3D)结构中的染色体,这在以前的古代 DNA 研究中被认为是不可能的。

研究团队还揭示了猛犸象DNA分子的空间结构和皮肤中的活性基因,其中一种基因决定了猛犸象的毛发外观。这项研究最近发表在《细胞》杂志上。

大约 40 年前,科学家发现 DNA 片段可以在古代标本中存活,包括数千年前的埃及木乃伊。但随着时间的推移,DNA 会降解并遭受化学损伤,因此几乎不可能从这些片段中重建基因组的三维结构。由于人们认为 DNA 的三维结构会随着时间的推移而消失,所以没有人试图研究古代细胞核中的染色体组织。

为了挑战这一假设,研究人员进行了长达九年的搜寻,寻找保存完好的古代 DNA 样本,最终在西伯利亚永久冻土层中出土的猛犸象皮肤样本中发现了几乎完整的染色体。这只猛犸象死于 52,000 年前。研究人员分析了猛犸象染色体的结构,揭示了 DNA 分子的折叠及其在细胞核中的空间结构——这两个特征对于确定哪些基因被开启以及它们被开启多长时间至关重要。

致力于复活猛犸象的美国生物技术公司的生物科学总监表示多角度分析香港今晚开什么码结果,国外知名科学网站:科学家首次发现猛犸象几乎完整染色体,论文中的方法还可以帮助研究人员组装完整的猛犸象基因组。

每日科学网站 ()

1. 耐寒植物如何适应环境:多倍体植物可以积累结构突变

像岩草属这样的耐寒植物很好地适应了冰河时代的寒冷气候。随着气候在寒冷和温暖之间交替,它们进化出了许多岩草属物种,这也导致了基因组的激增。来自德国海德堡大学、英国诺丁汉大学和捷克布拉格大学的进化生物学家研究了这种基因组复制对植物适应潜力的影响。结果表明,多倍体植物(具有两组以上染色体的物种)可以积累具有局部适应性的结构突变,使它们能够一次又一次地占据生态位。

十字花科的 属在 1000 多万年前从其地中海亲属中分离出来。虽然它们的直系后代专门应对干旱,但 植物在 250 万年前的冰河时代初期征服了寒冷和北极的栖息地。在之前的一项研究中,研究人员调查了 植物在过去 200 万年中如何反复适应快速交替的冷暖期。除其他外细读最准一肖一码100%中,一些新出现的适应寒冷的 植物形成了不同的基因库,这些基因库在寒冷地区相互接触。基因交换产生了具有多组染色体的种群。随着它们基因组的大小不断缩小,它们能够一次又一次地占据寒冷地区的生态位。

本研究对高山肉苁蓉属的一个物种的二倍体参考基因组进行了测序,并重建了一个所谓的泛基因组。它将不同的基因组序列连接在一起,因此显示了个体和其他物种之间的遗传变异。对来自不同染色体组数量的肉苁蓉属不同物种的 350 多个基因组的分析表明,多倍体实际上比二倍体物种更频繁地表现出基因组中的局部适应性结构变异。

这些结构突变被额外的基因组重复所掩盖,因此在一定程度上免受选择压力,因为结构变异的积累也会导致功能丧失。通过他们的模型,该团队进一步证明,多倍体特异性结构变异也发生在可能在未来气候适应中发挥重要作用的基因区域。

2. 人工智能可加速心脏 MRI 图像分析,从而更好地治疗心脏病

英国东英吉利大学、谢菲尔德大学和利兹大学的一支研究团队创建了一种人工智能 (AI) 模型,该模型使用 AI 分析磁共振成像 (MRI) 扫描中的心脏图像。

医生可能需要 45 分钟或更长时间才能分析 MRI 图像,而新的 AI 模型只需几秒钟。

虽然其他研究也对 AI 在 MRI 图像分析中的应用进行了调查,但这个最新的 AI 模型是使用来自多家医院和不同类型扫描仪的数据进行训练的,并在来自不同医院的不同患者组上进行了测试。此外,AI 模型通过展示所有四个腔体的视图,提供了对整个心脏的完整分析,而大多数早期研究仅关注心脏的两个主要腔体。

研究人员表示:“这项创新可以带来更有效的诊断、更好的治疗决策,并最终改善心脏病患者的治疗效果。”

3. 简单的方法让救命的噬菌体易于运输和共享

噬菌体可以自然地消灭细菌,通常是在抗生素失效时,这种噬菌体可能会改变医学和农业的发展方向,尤其是在全球抗生素耐药性日益增加的情况下。每种噬菌体都专门攻击一种特定类型的细菌,这使得噬菌体能够专门针对感染,而不会伤害有益细菌。

发挥噬菌体巨大潜力的一大挑战是如何让它们更容易、更快速地获得。目前,没有噬菌体的中央储存库,只有存在于研究实验室和私人诊所等地方的本地噬菌体收藏。更糟糕的是,活噬菌体必须悬浮在液体小瓶中并冷藏或冷冻,这使得噬菌体的储存变得繁琐,并阻碍了噬菌体收藏的有效运输和共享。

加拿大麦克马斯特大学和拉瓦尔大学的研究人员合作开发了一种简单的新方法来储存、识别和共享噬菌体,使需要它们的患者更容易获得它们。

他们开发了一个干燥储存平台,该平台在他们的新用户友好型系统中发挥着重要作用,可以快速将特定的感染与可以阻止它们的噬菌体相匹配。

新系统的核心是一种新型药丸状培养基,它无需冷藏即可储存噬菌体,并将其与一种当噬菌体对目标感染作出反应时产生可见光芒的培养基结合在一起。

新技术使噬菌体能够在室温下保存数月直至需要时使用,并将生物库和测试实验室结合在一个小的封装中。

该研究小组的工作发表在最近《自然通讯》杂志上的一篇论文中。

赛特科技日报网站()

1. 百年生物实验揭示大麦基因秘密

一项可追溯至 1929 年的长期研究揭示了大麦进化的重要见解,表明大麦能够适应不同的环境,并且自然选择具有重大影响。该研究凸显了进化育种的局限性,并强调需要进一步探索以提高作物产量。

栽培植物在分散到不同环境后仍能存活下来,这是快速进化适应的典型例子。例如,大麦是新石器时代的重要作物,在 10,000 多年前经过驯化后广泛传播,并在数千代中成为欧洲、亚洲和北非人类和牲畜的主要营养来源。如此快速的扩张和栽培使大麦承受着强大的选择压力,包括对理想特性的人工选择和被迫适应各种新环境的自然选择。

尽管之前对早期大麦品种的研究已经确定了其部分种群遗传历史,并绘制了有助于其传播的基因位点,但如果不直接观察,很难确定这些过程的速度和总体动态。利用复杂杂交 II (CCII) 实验管家婆精准资料大全免费,研究人员观察到了近一个世纪以来大麦的局部适应性,这是世界上最古老、运行时间最长的进化实验之一。

尽管在实验开始时大麦基因型有数千种,但研究表明,自然选择大大减少了这种多样性,消除了几乎所有的创始基因型,导致形成大多数种群的单克隆谱系占主导地位。这种转变发生得很快,到第 50 代就建立了无性系。根据结果,这个成功的谱系主要由来自地中海环境的等位基因组成。此外,研究表明,选择的目标基因在气候适应中发挥着重要作用,包括对繁殖时间的强烈选择。

2. 新型有机半导体NFA优异性能的秘密

太阳能在向清洁能源未来的过渡中发挥着至关重要的作用。目前的硅基太阳能电池板有其局限性——它们价格昂贵,难以安装在曲面上。研究人员已经开发出替代材料来解决硅的这些缺点,其中最有希望的是所谓的“有机”半导体。这些是碳基半导体,在地球上储量丰富、价格低廉且环保。

有机太阳能电池的一个缺点是光电转换效率较低,约为 12%,而单晶硅太阳能电池的转换效率为 25%。但最近开发出一种新型有机半导体——非富勒烯受体 (NFA),改变了这一模式。用 NFA 制成的有机太阳能电池的效率可接近 20%。

尽管 NFA 具有出色的性能,但科学界仍不清楚为什么 NFA 比其他有机半导体优越得多。在《先进材料》杂志上发表的一项开创性研究中,研究人员发现了一种微观机制,部分解释了 NFA 的非凡性能。

这项发现的关键在于研究人员使用一种名为时间分辨双光子光发射光谱 (TR-TPPE) 的实验技术进行的测量。这种方法使团队能够以亚皮秒的时间分辨率 (1 皮秒是 1 万亿分之一秒,即 10^-12 秒) 追踪激发电子的能量。

研究人员认为,这一不同寻常的过程之所以能在微观尺度上发生,是因为电子的量子行为,使得一个激发电子可以同时出现在几个分子上。这种量子怪异性与热力学第二定律相吻合,从而产生了一种不同寻常的能量增益过程。(刘春)

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