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生物学

饥饿将粘菌霉菌变成多细胞生物
硫代谢如何为多细胞性进化铺平道路2021年2月24日进化生物学 微生物学(B&M)当煤泥霉菌Dictyostelium discoideum(简称Dicty)耗尽食物时,硫的限制会促使其从单细胞生物发展为多细胞生物。马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的研究人员非常详细地介绍了这种早期真核生物中的营养信号传导途径。他们的结果表明,新陈代谢如何在多细胞性起源中起关键作用。此外,该发现还对诸如人类的更复杂生物具有治疗意义。在癌细胞中靶向硫代谢可以增强抗肿瘤免疫力。 在显微镜下,粘液霉菌Dictyostelium discoideum。饥饿诱导单细胞迪斯科菌聚集到多细胞生物中。©免疫生物学和表观遗传学MPI / B. Kelly从单细胞生物到多细胞生物的转变是复杂生命形式进化的重要一步。多细胞生物起源于数亿年前,但造成这一事件的力量仍然是神秘的。为了研究多细胞性的起源,位于弗赖堡的马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的埃里卡·皮尔斯(Erika Pearce)的研究小组转向了粘液霉菌 盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum),它
2021-02-25 16:25:28
具有基因毒性的大肠杆菌“卷入了行动”
Max Planck研究人员及其合作者揭示了体外结肠类器官的转化2021年2月12日大肠杆菌是人类肠道菌群的组成成员。但是,有些菌株会产生一种称为大肠菌素的基因毒素,与大肠癌的发生有关。尽管已经证明大肠菌素在宿主细胞的DNA中留下了非常特殊的变化,可以在结直肠癌细胞中检测到这种变化,但这种癌症的发展需要很多年,而使正常细胞变成癌变的实际过程仍然不明了。柏林马克斯·普朗克感染生物学研究所的托马斯·迈耶(Thomas F. Meyer)组及其合作者现在已经能够“诱捕大肠菌素”,从而诱导大肠癌细胞特征性的遗传变化并引起转化的表型–感染仅几个小时后。免疫荧光染色显示,产生基因毒性大肠菌素的大肠杆菌(绿色)引起DNA损伤(由DNA修复蛋白γH2AX的存在,白色表示)和巨细胞增多(细胞异常扩大)(右)。对于感染了大肠杆菌杆菌素合成缺陷的突变大肠杆菌菌株(大肠杆菌ΔclbR)的细胞,则未观察到这一点(左图)。细胞和DNA肌动蛋白丝的鬼笔环肽(红色)染色显示为蓝色。超过三分之二的结直肠癌患者的肠道中会携带产生大肠杆菌的大肠杆菌菌株,并且在西方世界,携带者的数量正在增加。某些细菌种类与某些形式的人类癌症之间存在联系的流行病学证据十分丰富,但仍然难以提供证明广泛的预防策略所需的直接证据。Meyer的团队最近通过鉴定宿主细胞中的遗传签名大肠菌素叶,并证明可以在大肠癌亚组中检测到这种关联,首次提供了明确的证据。现在,他们通过利用类器官来观察转化本身,迈出了重要的一步。这项新技术使培养3D球形形式的正常原代结肠上皮细胞成为可能。这些空心的“微型器官”是由成年干细胞产生的,这些干细胞驱动结肠粘膜的快速周转。在该技术出现之前,体外感染实验需要已经部分转化的细胞系,因此不适合概括癌症发展的早期阶段。测试是否产生大肠杆菌素对宿主细胞有任何持久影响,研究小组将其类器官感染了三个小时。这已经足以诱发大肠癌的特征性变化。受感染的细胞不仅开始比正常细胞增殖更快,而且一部分细胞不再需要生长培养基中存在Wnt蛋白。生长因子驱动干细胞周转这个关键的“生长因子”存在于结肠腺底部干细胞周围的环境中,并促使其翻转。在健康条件下,一旦细胞离开了这个含有Wnt的利基,就可以防止细胞的不受控制的增殖。“然后它们停止增殖并接管消化功能,直到到达表面后才被腐烂,被连续不断的细胞流推动离开干细胞生态位,”最近建立其研究的资深作者之一迈克尔·西加尔(Michael Sigal)说。柏林Charité大学医院自己的实验室,对这一现象进行了更详细的研究。他进一步解释说:“在类器官培养物中可以观察到相同的现象:它们需要Wnt持续存在才能保持生长。没有它,细胞就会分化并在不久后死亡。”如对于受感染的类器官观察到的,这种生长因子独立性是早期结直肠癌细胞的特征。这些类器官的测序表明它们包含许多突变,包括大的结构变化,这些结构变化导致染色体的整个部分丢失,获得或重新排列。“令人惊讶的是,我们没有观察到直接参与Wnt信号转导的基因中的突变,已知这些基因会导致遗传突变的患者导致大肠癌。相反,我们发现了与p53信号转导有关的突变,”该新技术的第一作者Amina Iftekhar说。这种重要的肿瘤抑制因子被称为“基因组守护者”,到目前为止,只有很少的研究表明它也可能影响Wnt依赖性。p53信号通路中的突变托马斯·迈耶(Thomas F. Meyer)解释说,这些发现与大型癌症测序计划的证据十分吻合:“很明显,结直肠癌可以通过不同的机制产生。在慢性炎症驱动的情况下,例如结肠炎或克罗恩氏病,其中产生大肠杆菌素的大肠杆菌菌株尤为突出,p53的突变确实是早期事件。” 他们观察到的大的染色体重排在大多数大肠癌病例中都发现。迈耶认为,这具有重要意义:“尽管大多数结直肠癌患者携带产大肠杆菌素的大肠杆菌,我们感到困惑的是,只能以很小的比例(最多百分之十)检测到大肠菌素签名。现在,我们的新结果表明,特征标记是从DNA受损部位正确去除交联的结果。如果此修复过程受到威胁或修复机制过载,则当受损细胞试图克服DNA交联时,似乎会发生总体染色体变化和染色体畸变。这种不良修复的证据在大肠癌中很常见,表明大肠菌素的致癌作用可能大大超过仅通过签名提示的病例的百分之十。 点击查看:更多有关医学分类文章 更多生物学分类文章 使用文档翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:mpg
2021-02-23 16:25:26
人类基因组如何改变稀有疾病的研究
孟德尔疾病是由单个基因的突变引起的。人类基因组的第一版发表于2001年,对如何诊断,控制和预防这些疾病具有广泛的意义。 当人类基因组的第一稿公布1,2,预计会对医学革命性影响。关于药物转变成为个性化,预测性和预防性的范式转变做出了大胆的预测3。对于许多人来说,没有实现这样的转变,这可能是因为关注于糖尿病和冠状动脉疾病等常见疾病。但是这些预测是针对孟德尔疾病的预测的,孟德尔疾病是由单个基因突变引起的,例如遗传性癌症和儿童的多种发育迟缓。 在起草基因组之前,必须通过称为克隆的过程来确定有关突变基因的序列和基因组位置的基本信息,在克隆过程中,使用酶从人DNA上切割出短的染色体片段,并在细菌中复制以产生足够的数量,以用于分析。克隆是一项非常费力的工作,通常需要花费数年时间,并且只能由少数几个实验室执行。因此,大多数孟德尔疾病的遗传基础尚不清楚,从而使诊断极为困难。即使对于那些具有已知潜在遗传基础的人(例如脆弱的X综合征),由于该疾病的临床表现及其罕见性存在显着差异,专家仍然可能无法做出诊断4。 在1990年代,“定位图谱”方法的发展使鉴定与孟德尔疾病有关的
2021-02-22 19:47:45
生命起源:达尔文进化论是在生命本身之前开始的吗?
由 德国慕尼黑路德维希安大学 随机序列DNA 12-mers的模板化连接。(A)在细胞进化之前,最初的核酶被认为具有基本的细胞功能。在指数巨大的序列空间中,功能性核酶的自发出现是极不可能的,因此可能需要预选机制。(B)在我们的实验中,DNA链在低温下杂交形成三维复合物,该复合物可以在高温解离步骤中连接并保存。系统针对具有特定连接位点基序的序列以及继续充当模板的链进行自我选择。因此,发夹序列被抑制。(C)浓度分析显示在多个温度循环后逐渐出现更长的链。插图(A红色,T蓝色)显示,尽管12聚体(88,009链)具有基本上随机的序列(白色),较长的链(分析的60聚体,235,913链)中出现了各种序列模式。(D)样品在75°C至33°C之间经受不同数量(0至1,000)的温度循环。用SYBR后染色的DNA在PAGE上进行浓度定量。信用:美国国家科学院院刊(2021)。 Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)在慕尼黑的物理学家进行的一项研究表明,在合理的益生元环境中,分子大分子的基本特征(例如其亚基组成)足以触发选择过程。 在
2021-02-20 18:33:14
“扭曲的电梯”可能是理解神经系统疾病的关键
由 悉尼大学 悉尼大学领导的国际科学家团队揭示了谷氨酸转运蛋白是我们细胞中最重要的分子机器之一的形状,有助于解释我们的脑细胞如何相互交流。 谷氨酸转运蛋白是我们所有细胞表面上的微小蛋白质,可关闭和关闭化学信号,这些化学信号在确保所有细胞间对话顺利进行中起着重要作用。他们还参与神经信号传递,新陈代谢以及学习和记忆。 研究人员使用低温电子显微镜(cryo-EM)捕获了转运蛋白的精美细节,表明它们看起来像嵌入细胞膜中的“扭曲升降机”。 这项世界首创的发现开辟了一个全新的可能性领域,研究转运蛋白的缺陷是否可能是诸如阿尔茨海默氏病等神经系统疾病的原因。 研究结果发表在《自然》上。 博士说:“我第一次看到这张照片是惊人的。它揭示了这种转运蛋白的工作原理,并解释了多年的研究成果。” 是该研究的主要作者的学生Ichia Chen。 多任务转运车 研究人员能够通过使用冷冻-EM(一种高度敏感的显微镜)分析成千上万个被困在冰薄层中的图像来“拍摄”谷氨酸转运蛋白的结构,这使这项研究成为可能。 使用电子束拍摄生物分子,Cryo-EM可以使肉眼看不见的东西可
2021-02-18 20:00:05
SARS-CoV-2穗蛋白中的突变使传染性提高了八倍
由 纽约大学 PNG / CC0公共领域 SARS-CoV-2突触蛋白的突变是英国,南非和巴西出现的相关变体中的几种遗传突变之一,使该病毒在人细胞中的传染性比普通人高出八倍。根据发表在《eLife》杂志上的研究,该病毒起源于中国。 由纽约大学,纽约基因组中心和西奈山的研究人员领导的这项研究证实了D614G突变使SARS-CoV-2更易于传播的发现。 纽约大学生物学助理教授内维尔·桑贾纳(Neville Sanjana)表示:“自我们最初进行这项研究以来的几个月中,D614G突变的重要性不断提高:该突变已接近普遍流行,并已包括在所有当前关注的变异中。纽约大学格罗斯曼医学院神经科学与生理学教授,纽约基因组中心核心教员。“确认这种突变导致更多的可传播性,可能在一定程度上解释了为什么病毒在过去的一年中如此迅速地传播。” SARS-CoV-2穗状蛋白中的D614G突变(通常称为“ G变体”)可能在2020年初出现,现在是全美国SARS-CoV-2病毒中最流行和最主要的形式在全球许多国家 随着多个突变的传播,研究人员一直在努力了解这些突变的功能意义,以及它们是否有意义地改变了病毒的传
2021-02-18 19:39:28
识别面部形状的基因
由 伦敦大学学院一个国际研究小组发现,影响拉丁美洲人口唇形的基因似乎是继承自Denisovans的基因,Denisovans是几万年前的绝种古代人类群体。图片来源:UCL,艾克斯-马赛大学和开放大学研究团队UCL领导的研究小组发现了确定人的面部轮廓形状的基因。研究人员确定了32个影响面部特征的基因区域,例如鼻子,嘴唇,下巴和额头形状,其中9个是全新发现,而其他人则利用先前有限的证据验证了基因。来自拉丁美洲各地6,000多名志愿者的数据分析今天发表在《科学进展》上。由伦敦大学学院,艾克斯-马赛大学和开放大学领导的国际研究小组发现,其中一个基因似乎是继承自丹尼斯万斯家族的基因,该家族是几万年前的绝种古代人类群体。研究小组发现,有助于唇形的基因TBX15与Denisovan人的遗传数据相关,为该基因的起源提供了线索。丹尼索瓦人生活在中亚,其他研究表明他们与现代人类杂交,因为他们的某些DNA生活在太平洋岛民和美洲原住民中。共同通讯的作者Kaustubh Adhikari博士(UCL遗传学,进化与环境和开放大学)说:“我们发现,脸形基因可能是古代人类进化以适应其环境的进化产物
2021-02-08 19:15:01
气候变化可能推动了SARS-CoV-2的出现
剑桥大学 自1901年以来,由于气候变化导致地理范围的变化,蝙蝠的本地数量有所增加。放大的区域代表了SARS-CoV-2蝙蝠起源祖先的可能空间起源。图片来源:Robert Beyer博士 今天发表在《科学总数》杂志上的一项新研究,环境为气候变化可能在SARS-CoV-2(导致COVID-19大流行的病毒)的出现中发挥了直接作用的机制提供了第一个证据。 这项研究表明,在过去的一个世纪中,云南南部以及缅甸和老挝的邻近地区的植被类型发生了大规模变化。气候变化,包括温度升高,日照增加和大气中的二氧化碳(影响植物和树木的生长),已将自然栖息地从热带灌木地变为热带稀树草原和落叶林。这为主要生活在森林中的许多蝙蝠物种创造了合适的环境。 一个地区中冠状病毒的数量与存在的不同蝙蝠物种的数量紧密相关。该研究发现,在过去的一个世纪中,另外40种蝙蝠物种已迁入中国云南南部,其中藏有大约100多种蝙蝠传播的冠状病毒。这个“全球热点”是遗传数据表明可能出现SARS-CoV-2的区域。 研究人员罗伯特·拜尔(Robert Beyer)博士说:“上个世纪的气候变化使云南南部的栖息地更适合
2021-02-07 16:35:10
研究人员发现世界海洋中巨大的碳氢化合物循环
加利福尼亚大学 哈里森·塔索夫(Harrison Tasoff)撰写 -圣巴巴拉研究人员从Sargasso海中获取水样。图片来源:David Valentine 碳氢化合物和石油在环境科学中几乎是同义词。毕竟,石油储备几乎涵盖了我们遇到的所有碳氢化合物。但是,将其起源追溯至生物来源的少数几种碳氢化合物的生态作用可能要比科学家最初怀疑的更大。加州大学圣塔芭芭拉分校和伍兹霍尔海洋学研究所的一组研究人员对这个以前被忽视的海洋学领域进行了调查,以寻找被忽视的全球周期的迹象。他们还测试了海洋生物的存在可能如何影响海洋对石油泄漏的反应。“我们已经证明了海洋中发生了大规模而迅速的碳氢化合物循环,这与海洋对石油输入的反应能力不同,”地球部诺里斯总统主席大卫·瓦伦丁教授说。 UCSB的科学。由他的研究生Eleanor Arrington和Connor Love领导的这项研究发表在《自然微生物学》上。2015年,由剑桥大学的科学家领导的国际团队发表了一项研究,证明了碳氢十五烷是由海洋蓝细菌在实验室培养物中产生的。研究人员推断该化合物可能在海洋中很重要。Valentine解释说,这种分子似乎可以缓解弯曲膜的应力,因此在诸如叶绿体之类的东西中发现了这种分子,其中紧密堆积的膜需要极高的曲率。某些蓝细菌仍会合成该化合物,而其他海洋微生物则很容易将其消耗能量。瓦伦丁(Valentine)与伍兹霍尔(Woods Hole)的克里斯·雷迪(Chris Reddy)共同撰写了两页的评论文章,并决定与Arrington和Love进一步探讨这个话题。他们于2015年参观了墨西哥湾,然后于2017年参观了西大西洋,以收集样本并进行实验。研究小组从大西洋的营养贫乏地区采样了海水,该地区被称为Sargasso海,以从墨西哥湾涌入的浮游海藻海藻命名。情人说,这是美丽,清澈的蓝色海水,中间夹着百慕大水。获得样品显然是一项相当棘手的工作。由于十五烷是柴油燃料中的常见碳氢化合物,因此该团队必须采取额外的预防措施,以避免船舶本身受到污染。他们让船长将船转成风,以免尾气污染样品,并且他们分析了柴油的化学特征,以确保它不是发现的任何十五烷的来源。在海洋的上层生产并消耗了大量的十五烷。图片来源:David Valentine而且,当研究人员收集海水时,没有人可以在甲板上吸烟,做饭或油漆。“这很重要,”瓦伦丁说,“我不知道您是否在船上呆了很长时间,但每天都要油漆。这就像金门大桥:从一个起点开始结束,直到到达另一端,是时候重新开始了。”这些预防措施奏效了,研究小组回收了原始海水样品。共同首席作者洛夫说:“ 2017年探险之后,站在伍兹霍尔的气相色谱仪前,很明显样品是干净的,没有柴油的迹象。” “十五烷是无误的,即使在[我们]运行的前几个样本中,也已经显示出清晰的海洋学模式。”由于它们在世界海洋中的数量众多,洛夫继续说道:“仅两种类型的海洋蓝细菌每年向海洋中添加的碳氢化合物就比向海洋中其他所有类型的石油输入(包括天然油)的总和多出500倍渗漏,漏油,燃料倾倒和土地流失。” 这些微生物每年总计生产300-600百万公吨的十五烷,这个数量比所有其他来源释放的130万吨的碳氢化合物相形见war。尽管这些数量令人印象深刻,但它们有些误导。作者指出,十五烷循环跨越地球表面的40%或更多,并且载有超过一万亿个四环的十五烷的蓝细菌细胞悬浮在世界海洋的阳光照射下。但是,这些细胞的生命周期通常少于两天。结果,研究人员估计,在任何给定时间,海洋仅包含约200万吨的十五烷。情人解释说,这是一个快速旋转的轮子,因此在任何时间点的实际数量并不是特别大。他说:“每隔两天,您就会生产和消耗海洋中的所有十五烷。”将来,研究人员希望将微生物的基因组学与其生理和生态联系起来。该团队已经拥有数十种生物的基因组序列,这些生物成倍增加以消耗其样品中的十五烷。瓦伦丁说:“那里的信息量令人难以置信,而且我认为这揭示了我们对许多消耗碳氢化合物的生物的生态学知之甚少。”在确认了这种生物烃循环的存在和程度之后,研究小组试图解决其存在是否会引发海洋分解泄漏的石油的问题。Arrington解释说,关键的问题是这些大量消耗十五烷的微生物是否在溢油清理过程中作为资产。为了对此进行研究,他们在距墨西哥湾天然石油渗漏不同距离的海水中添加了戊烷(一种类似于十五烷的石油烃)。在海洋中循环的十五烷的数量使石油中碳氢化合物的输入相形见war。但是,参与十五烷循环的微生物不太可能处理来自石油的碳氢化合物的化学复杂性。图片来源:David Valentine 他们测量了每个样本的总体呼吸,以观察食用戊烷的微生物繁殖所需的时间。研究人员假设,如果十五烷循环确实也引发了微生物消耗其他碳氢化合物的作用,那么所有样品应以相似的速率繁殖。但是事实并非如此。来自油渗流附近的样品迅速形成水华。瓦伦丁说:“在加入戊烷的大约一周内,我们看到了数量庞大的种群。” “而且,距离越远,速度就越慢,直到在北大西洋外出时,您可以等待几个月,再也看不到花开。” 实际上,在马萨诸塞州伍兹霍尔的工厂进行考察之后,阿灵顿不得不留下来,继续对来自大西洋的样品进行实验,因为这些花的出现花了很长时间。有趣的是,研究小组还发现了证据,证明属于另一个生命领域的细菌古细菌也可能在十五烷循环中起作用。共同主要作者阿灵顿说:“我们发现,尚未在实验室驯化的一群神秘的,全球丰富的微生物可能会被表层海洋中的十五烷所刺激。”结果引起了一个问题,即为什么存在一个巨大的十五烷循环似乎对石化戊烷的分解没有影响。瓦伦丁说:“石油与十五烷是不同的,您需要了解它们之间的差异以及实际上组成石油的化合物,才能了解海洋微生物对它的反应。”最终,微生物通常消耗戊烷的基因与十五烷所使用的基因不同。阿灵顿说:“与蓝细菌产生的十五烷相比,生活在百慕大近海的清澈水中的微生物接触石化戊烷的可能性要小得多,因此携带戊烷消耗的基因的可能性也较小。”Valentine继续说,不同微生物的负荷可以消耗十五烷,但这并不意味着它们也可以消耗其他碳氢化合物,特别是考虑到石油中存在的碳氢化合物结构多样。海洋生物生产的普通碳氢化合物少于十二种,包括十五烷和甲烷。同时,石油包含成千上万种不同的碳氢化合物。更重要的是,我们现在看到能够分解复杂石油产品的生物倾向于大量生活在天然石油渗漏附近。当海洋中的微生物种群受到特定地理区域中特定能源的限制时,情人将这种现象称为“生物地理引发”。他说:“我们在这项工作中看到的是十五烷与石油之间的区别,这对于理解不同的海洋地区将如何应对石油泄漏非常重要。”象Sargasso海这样的营养贫乏的旋流占地球表面的40%。但是,无视土地,仍然留下了地球30%的土地去探索其他生物碳氢化合物循环。瓦伦丁认为,生产率较高的地区的过程将更加复杂,并且可能为石油消费提供更多的动力。他还指出,大自然的生物烃生产蓝图有望为开发下一代绿色能源做出努力。 点击:查看更多生物学文章 查看更多医学类文章 试用免费版文档翻译功能免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:phys
2021-02-05 19:59:47
研究发现儿童饮食对终身有影响
Study finds childhood diet has lifelong impact研究发现儿童饮食对终身有影响 by University of California - Riverside加州大学河滨分校 Study in mice finds high-fat, high-sugar diet has long-lasting effects on the microbiome. Credit: UCR对小鼠的研究发现,高脂,高糖饮食对微生物组具有持久的影响。信用:UCR Eating too much fat and sugar as a child can alter your microbiome for life, even if you later learn to eat healthier, a new study in mice suggests.一项新的对老鼠的研究表明,即使小时候吃太多的脂肪和糖,也会改变你的微生物组的生活,即使你以后学会饮食更健康。 The study by UC Riverside researchers is one of the first to show a significant decrease in the total number and diversity of gut bacteria in mature mice fed an unhealthy diet as juveniles.加州大学河滨分校的研究人员是第一批表明以不健康饮食作为未成年人喂养的成熟小鼠肠道细菌总数和多样性显着减少的研究之一。 "We studied mice, but the effect we observed is equivalent to kids having a Western diet, high in fat and sugar and their gut microbiome still being affected up to six years after puberty," explained UCR evolutionary physiologist Theodore Garland.UCR的进化生理学家西奥多·加兰德(Theodore Garland)解释说:“我们研究了小鼠,但是观察到的效果相当于孩子们吃了西方饮食,脂肪和糖分很高,而且肠道微生物组在青春期后的六年内仍然受到影响。” A paper describing the study has recently been published in the Journal of Experimental Biology.最近在《实验生物学杂志》上发表了一篇描述该研究的论文。 The microbiome refers to all the bacteria as well as fungi, parasites, and viruses that live on and inside a human or animal. Most of these microorganisms are found in the intestines, and most of them are helpful, stimulating the immune system, breaking down food and helping synthesize key vitamins.微生物组是指在人类或动物体内和内部生活的所有细菌以及真菌,寄生虫和病毒。这些微生物大多数都在肠道中发现,它们中的大多数对刺激免疫系统,分解食物并帮助合成关键的维生素很有帮助。 In a healthy body, there is a balance of pathogenic and beneficial organisms. However, if the balance is disturbed, either through the use of antibiotics, illness, or unhealthy diet, the body could become susceptible to disease.在健康的身体中,病原体和有益生物之间存在平衡。但是,如果通过使用抗生素,疾病或不健康的饮食来破坏平衡,则身体可能容易患病。 In this study, Garland's team looked for impacts on the microbiome after dividing their mice into four groups: half fed the standard, 'healthy' diet, half fed the less healthy 'Western' diet, half with access to a running wheel for exercise, and half without.在这项研究中,Garland的研究小组将小鼠分为四组,研究了对微生物组的影响:一半进食标准的“健康”饮食,一半进食较不健康的“西方”饮食,一半进食运动的跑轮,还有一半没有。 After three weeks spent on these diets, all mice were returned to a standard diet and no exercise, which is normally how mice are kept in a laboratory. At the 14-week mark, the team examined the diversity and abundance of bacteria in the animals.在这些饮食中度过了三周之后,所有小鼠都恢复了标准饮食并且不进行运动,这通常是将小鼠饲养在实验室中的方式。在第14周的时候,研究小组检查了动物中细菌的多样性和丰富性。 They found that the quantity of bacteria such as Muribaculum intestinale was significantly reduced in the Western diet group. This type of bacteria is involved in carbohydrate metabolism.他们发现,在西方饮食组中,诸如肠杆菌的细菌数量显着减少。这种细菌参与碳水化合物的代谢。 Analysis also showed that the gut bacteria are sensitive to the amount of exercise the mice got. Muribaculum bacteria increased in mice fed a standard diet who had access to a running wheel and decreased in mice on a high-fat diet whether they had exercise or not.分析还表明,肠道细菌对小鼠的运动量敏感。喂养进食了可以运行滚轮的标准饮食的小鼠中的鼠毛细菌增加,而无论是否运动,高脂饮食的小鼠中的鼠毛菌减少。 Researchers believe this species of bacteria, and the family of bacteria that it belongs to, might influence the amount of energy available to its host. Research continues into other functions that this type of bacteria may have.研究人员认为,这种细菌及其所属的细菌家族可能会影响宿主的可用能量。对这种细菌可能具有的其他功能的研究仍在继续。 One other effect of note was the increase in a highly similar bacteria species that were enriched after five weeks of treadmill training in a study by other researchers, suggesting that exercise alone may increase its presence.另一个值得注意的影响是,在其他研究人员的一项研究中,经过五周的跑步机训练后,高度相似的细菌物种增加了,这表明单独运动可能会增加其存在。 Overall, the UCR researchers found that early-life Western diet had more long-lasting effects on the microbiome than did early-life exercise.总体而言,UCR研究人员发现,早期西方饮食对微生物组的影响远比早期运动更为持久。 Garland's team would like to repeat this experiment and take samples at additional points in time, to better understand when the changes in mouse microbiomes first appear, and whether they extend into even later phases of life.Garland的团队想重复此实验,并在其他时间点进行采样,以更好地了解小鼠微生物群的变化何时首次出现,以及它们是否延伸到生命的后期。 Regardless of when the effects first appear, however, the researchers say it's significant that they were observed so long after changing the diet, and then changing it back.研究人员说,无论何时开始出现这种影响,很重要的一点是,在改变饮食然后再改变饮食之后,很长时间才观察到它们。 The takeaway, Garland said, is essentially, "You are not only what you eat, but what you ate as a child!"加兰德说,外卖实质上是:“您不仅是所吃的东西,而且还是您小时候吃的东西!”点击: 查看更多生物学文章 查看其他分类文章 查看更多双语译文文章 使用双语译文翻译免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:phys
2021-02-05 19:49:45
免疫细胞关闭的逆转可保护衰老的大脑
已经发现称为巨噬细胞的免疫细胞在衰老过程中会关闭主要的代谢途径。在这些细胞中恢复新陈代谢足以缓解小鼠与年龄相关的认知能力下降。乔纳斯·尼赫(Jonas J.Neher) 几乎在每个组织中都发现了被称为巨噬细胞的免疫细胞,对于维持器官健康和为抵抗致病生物提供第一道防线至关重要。巨噬细胞被激活后,其能量需求将急剧增加,因此它们会重新平衡或增强其两个主要的能量产生代谢途径(糖酵解和氧化磷酸化),从而迅速促进有效的免疫反应1。Minhas等人在《自然》中撰文。2报告指出巨噬细胞会在衰老过程中关闭这些代谢途径,严重损害巨噬细胞功能,进而损害大脑健康。这项工作不仅对保持衰老过程中的脑部健康有影响,而且对诸如阿尔茨海默氏病或败血症等可能适应不良的巨噬细胞状态很常见的疾病也有影响。 随着年龄的增长,大多数人都会出现慢性低度炎症3。一种不仅在衰老4期间而且在神经退行性疾病5期间都升高的炎症信号蛋白是前列腺素E 2(PGE 2)。Minhas等。着手研究PGE 2是否可能引起巨噬细胞与年龄相关的变化。有趣的是,作者们发现人和小鼠巨噬细胞自身中PGE 2的产量增加了,无论是在大脑还是在身体的其
2021-01-29 19:36:47
染色体如何进化以创造新的生命形式
染色体如何进化以创造新的生命形式约翰·休伊特(Phys.org) 贷方:PNG / CC0公共领域 3-D打印是一种通用过程,从某种意义上说,可以在CAD程序中绘制的几乎所有零件都可以被打印,至少在一定分辨率下即可。在铣床或车床上加工零件时,虽然具有更高的精度和材料选择的优势,但它的通用性略差一些,因为从理论上讲,许多可能的设计都无法进行加工。可以轻松地打印空心球,但是永远不能将球作为一个零件铣成空心球,除非您碰巧拥有一个可以装进球内的铣床。但是生物部分和整个动物呢?从设计的角度来看,增长有多普遍?我们在这里真正要问的是:遗传密码在确定可行和富饶的身体计划的能力方面有多普遍?昨天,我们讨论了一个名为“盒子里的基因组”的新项目,该项目旨在创建人工染色体从头开始,从原始的遗传序列开始,然后添加适当的组织蛋白以创建完整染色体的合理传真。这项工作的主要挑战之一是在正确的位置获得较大的结构,即所谓的拓扑关联域(TAD)。提出的问题是,是否可以在DNA中完全编码任何任意生物,例如龙。如果可以的话,那么染色体会是什么样子,此外,是否可以有不同的方法来编码同一生物?不幸的是,我们在化石记录中与龙(可能是已灭绝的翼龙或Brontornis的“恐怖鸟”)最接近的近似,并没有易于测序的基因组。但是,我们确实有足够的序列数据来寻找可能是其次的最佳选择,即它们的羽毛后代。除了原始序列之外,就基因组如何禁止真正的动物而言,我们真正想知道的是基因组如何变化以演化出新的形式。现已广为人知的是,简单的碱基对突变或表观遗传修饰可以微调次要物种的偶然性,例如着色,寄生虫抗性以及对温度或海拔高度的环境适应性。但是,真正的物种形成事件(那些冒犯他人的行为使代码从传统的人体计划中彻底脱离出来的重大侮辱)通常需要对核型进行更大的调整。换句话说,任何当前稳定的染色体表都必须通过重大的断裂,融合,倒位或重复来充分扰动,以使物种分叉。如果足够重要,那么这些过程可能会导致通用配伍性的丧失,其中所有新生成的后代不一定都能与所有其他新后代成功配对。在这种情况下,与亲本基因组的局部回交事件可能产生具有新物种身份的最小后代存活子。为了研究禽类基因组的进化,这只鸡被证明是无价之宝。由于它们的卵大且容易获得,因此小鸡也为发育研究提供了很好的模型。鸡基因组知识的一项非常实用的应用是通过工业化创造雏鸡,这些雏鸡很容易通过其羽毛的颜色进行性别鉴定。顺带一提,中国鸟类基因组的学生们决定深入研究鸭的基因组,因为用他们自己的话说,北京烤鸭令人赞叹。杭州浙江大学的研究人员在最近发表在《Gigascience》杂志上的论文中报道了整个鸭基因组及其所有相关TAD区的新图谱。就鸟类而言,鸭子基因组一方面介于雏鸡基因组之间,另一方面介于e基因组之间。就核型如何进化而言,真正重要的是性。换句话说,潜伏在大物种形成事件的起源后面的坚韧不拔的细节往往围绕着性染色体的细节。这些细节包括哪些常染色体片段融合在新的性染色体中,它们相对于互补序列的相对大小,其数目,假基因含量,重复区域和重组程度。就鸭子而言,性染色体不像鸡那样高度异质,也不像the一样完全同质。北京鸭的单倍体基因组约为1.4 Gb,其核型为9对大染色体(chr1-chr8,chrZ / chrW)和31对微染色体(chr9-chr39)。这些规格与大多数哺乳动物的规格有很大不同,但对于鸟类而言却是相当典型的。总基因组较小,Z / W性别决定系统和大量微型染色体也是有时在其他物种(如爬行动物,也许还有一些恐龙)中发现的特征。应该注意的是,鸟和蛇的Z / W是无关的,它们是从不同的常染色体进化而来的。Z / W系统不同于X / Y和X0系统,在X / Y和X0系统中,精子具有性别决定权。卵子控制着Z / W系统中的性别,其中雄性是同配性(Z / Z),雌性是异配性(Z / W)。Z染色体比W染色体更大,并且具有更多的基因,很像XY系统中的X染色体。奇怪的是,雄鸟是五颜六色的展示型,而雌鸟则通常更暗,更大。由于在禽类Z / W和哺乳动物X / Y染色体之间没有共享的基因,因此这两个系统可能共享一个共同的祖先,从而可以独立进化。Z染色体具有比人类X或Y染色体更能代表人类9号染色体的特征。对染色体如何进化的更多了解可能需要更仔细地观察系统的某些更极端点,例如鸭嘴鸭嘴兽。这种最极端的海狸鸟哺乳动物具有五对独立的XY染色体对,与海狸或鸭没有直接关系。在雄性生殖细胞减数分裂中,鸭嘴兽的性染色体形成一条由同源区域连接在一起的链,这些区域最终分离为XXXXX精子和YYYYY精子。该链中最鸟状的一对具有Z染色体特征,出现在链的相反两端。Z同源性较低的其他片段散布在X3和X5染色体上。从对鸭嘴兽和棘足动物基因组的最新研究中,研究人员能够推断出,我们自己的X染色体源自原始有锡安纳人X染色体与有袋动物分叉后的常染色体区域的融合。和鸟类一样,我们的性染色体是通过逐步抑制常染色体中的重组而形成的。该过程导致性别确定区域之间成对序列发散的模式,被称为“进化层”。基因组领域的另一个有用的关键点是澳大利亚肺鱼。最近的研究表明,它的基因组长超过430亿bps(比人类大14倍),使其成为已知的最大基因组。许多肺鱼染色体每个都比我们自己的整个基因组大。有较大的基因间区域和具有较高LINE元素重复含量(约90%)的内含子,与四足动物的内含子比射线鳍鱼的内含子更为相似。似乎肺鱼基因组仍在增长,并在其活跃的转座因子位点上不断扩展。由于肺鱼的身体计划代表着脊椎动物进化的主要转变,尽管细胞周期时间和核苷酸需求过高,但它们的染色体却围绕着许多额外的原材料,这并不奇怪。肺鱼的陆地化涉及在预先适应的叶状鳍中出现类似hoxc133和sall1的四肢样模式的基因新表达。编码表面活性剂的基因区域的重复使专心的呼吸得以实现,而嗅觉受体基因的增殖则允许检测到气味剂。回到最初的问题,即生长过程以及遗传密码在构建动物中可能有多普遍,一个有用的概念是可逆性。虽然可以打印任何3-D绘制的对象,但无法轻松预测用于打印该对象的特定G代码(G代码是用于移动工具的一系列“ Go”代码的转喻名称)。原因是可以使用许多可能的代码或刀具路径来制作相同的对象。因此,它不是一对一的,从这个意义上说是不可逆的。但是,从每个对象确实至少有一个对象的意义上讲,这是可逆的与之关联的G代码。但是,并非所有可能的G代码都有与之关联的真实对象。例如,一个人不能在同一地点两次放置塑料,也不能在稀薄的空气中在地球上打印。可能有人暗示,几乎所有可以在计算机上绘制的理论有机体或人体计划都永远不会真正地以DNA编码并生长。当然,某些没有出现在化石记录中的动物将来可能会在一定的时间和资源下进化,但是在系统停止运转之前它们实际上会变成什么样呢?在大小上限时,事情变得很无聊-要么是海中的巨型鲸类气瓶,要么是笨拙且对称的四脚架巨人。尽管时间和资源是真正的约束,但是最大的约束可能是代码本身。 点击:查看更多生物学文章 查看更多其他分类文章 使用文档翻译功能免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:phys
2021-01-28 19:35:19
脊椎动物获取肢体并移到陆地上时,前肢功能如何变化?
由哈佛大学 早期四足动物Pederpes的生命重建显示出皮肤下方的前肢骨骼。图片来源:Julia Molnar,2021年图像版权。 大约3.9亿年前,当四足动物(四足脊椎动物)开始从水移动到陆地时,它推动了蜥蜴,鸟类,哺乳动物以及当今存在的所有陆地动物(包括人类和鲸鱼等水生脊椎动物)的兴起。和海豚。最早的四足动物起源于泥盆纪时期的鱼类祖先,其年龄是最古老的恐龙化石的两倍以上。它们像一条巨大的sal和一条鳄鱼的十字架,长约1-2米,有g,蹼足和尾鳍,并且仍然与水紧密相连。他们的短胳膊和腿手脚上最多有八位数,他们很可能是伏击天敌,潜伏在浅水中等待猎物靠近。科学家知道鱼鳍如何变成四足动物的肢体,但是关于最早的四足动物使用其肢体的位置和方式仍存在争议。并且,尽管提出了许多假设,但很少有研究使用化石记录对这些假设进行严格的检验。在1月22日发表于《科学进展》上的一篇论文中,一个国际研究人员小组研究了两个已灭绝的早期四足动物和紧密相关的化石鱼的鳍,四肢的骨骼,关节和肌肉的三维数字模型,以揭示它们的功能。当鳍进化成四肢时,前肢发生变化。纽约理工大学整骨医学学院助理教授朱莉娅
2021-01-25 19:52:50