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《科学》杂志2006年10月27日精选:蜜蜂迁徙、钚迁移、生命起源酶、炎症性肠病基因与海洋硫循环

2006-11-28 10:03 《科学》杂志 《科学》杂志 阅读 0
核心摘要: 本文精选2006年10月27日《科学》杂志的5项研究:蜜蜂基因组揭示迁徙与社会行为线索;最古老蜜蜂化石表明1亿年前已具现代特征;钚与氧化铁胶体结合可迁移4公里;铁镍粒子在高温高压下催化氨基酸形成,为生命起源提供新解释;IL23R基因变异与炎症性肠病风险相关;海洋微生物通过脱甲基化将硫保留在海洋中,影响全球硫循环。

蜜蜂研究为其迁徙和社会行为提供线索

蜜蜂与人类的联系源远流长,人类曾居住的山洞中留有几千年前采集野蜂蜜的描绘。蜜蜂为农业提供传粉服务,蜂蜜也是高价值产品。蜜蜂具有极强的社会性,其基因组可能揭示基因与社会行为的关联。2006年,《自然》杂志发表了蜜蜂基因组序列,同期《科学》杂志的三篇文章利用这些数据,为蜜蜂从非洲的迁徙、关键基因调控过程以及社会行为提供了线索。

最古老的蜜蜂化石

研究人员在迄今发现的最古老蜜蜂化石上找到了花粉颗粒。George Poinar和Bryan Danforth在简报中报告,这些化石距今约1亿年,属于白垩纪早期。此前已知的蜜蜂化石比这晚3500万至4500万年。这种名为Melittosphex burmensis的蜜蜂体长仅2.95毫米,但表明现代蜜蜂的许多特征在1亿年前已出现。这些化石发现于缅甸北部的琥珀中,具有分叉的毛等特征,被认为与采集花粉有关。蜜蜂作为重要传粉媒介,这一化石暗示它们可能在白垩纪早期至中期开花植物的快速多样化中发挥了作用。

钚的远距离旅行

研究人员报告,来自世界核污染最严重地点的钚可借助地下水中的微小粒子迁移相当远的距离。过去研究指出,核废料中的放射性核素不易溶于水,但可能通过与胶体粒子结合而被地下水运输。然而,这些粒子的迁移速度和距离以及哪种胶体起作用尚不清楚。Alexander Novikov及其同事研究了俄罗斯一处核废料点,那里钚盐的再加工污染了与地下水系统相连的湖泊。他们发现,在55年内,与氧化铁胶体结合的钚迁移了约4公里。文章作者指出,潜在核废物储存点的物理化学条件各异,因此每个地点需具体研究污染粒子的迁移方式。

建造生命的第一个酶

科学家提出,水下火山口的条件可能有助于解释生命起源的核心矛盾之一。进化中的一个长期问题是:在没有酶催化的情况下,氨基酸如何首次组装形成酶?热液喷口一直是生命起源的主要候选环境,因为那里的火山气体、水和地壳矿物结合产生的化学反应可能制造了生命的基础材料。德国研究人员Claudia Huber和Günter Wachtershauser揭示,在模拟早期地球火山口的高温高压条件下,铁和镍粒子能催化氨基酸的形成。这些金属粒子催化了涉及一氧化碳或氰化物的水合反应。作者认为,这一过程可能促进了含铁和含镍酶的形成。

与炎症性肠病有关的基因

科学家找到了一个与炎症性肠病(IBD)相关的基因,这类疾病包括溃疡性结肠炎和克罗恩病。IBD被认为是由对肠道某些细菌的不适当免疫应答引起的。家族研究指出这些疾病具有强遗传成分,科学家曾在两个染色体位置发现增加风险的基因序列变异。Richard Duerr及其同事通过全基因组筛选与克罗恩病相关的其他基因,发现了IL23R基因,该基因编码促炎性细胞因子白细胞介素-23受体的一部分。IL23R基因序列的多个变异被发现增加或降低IBD风险。有趣的是,对风险影响最强的变异能抵抗克罗恩病,但在一般人群中罕见。这些结果强调了IL23R信号通路在慢性炎症疾病中的重要性,并为治疗IBD提供了潜在线索。

微小生物体将硫留在海洋

两项新研究填补了地球硫循环的空白,揭示了海洋生物如何将硫保留在浮游生物食物网中,而非释放到大气。大气中的硫主要来源于海洋表面的二甲基硫(DMS)。进入大气后,DMS对云和气溶胶形成有重要贡献,从而影响气候。海洋浮游生物产生大量可转化为DMS的前体化合物,但影响DMS释放量的过程尚不清楚。Erinn Howard及其同事从海水基因信息样品中寻找涉及脱甲基化的基因,这是与DMS生产竞争的第一步,可将前体转化为留在海洋中的化合物。他们发现了一个新的硫循环基因,并报告在开阔海洋中,一组名为SAR11的浮游生物在此过程中起主要作用,而在沿海水域,玫瑰杆菌更为重要。另一项研究中,Maria Vila-Costa及其同事表明,蓝细菌和硅藻也将硫从释放到大气的过程改道。相关研究评述讨论了这些发现。

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