科学

  美国科学家将从海藻中提取出的基因注入失明老鼠视网膜内的双极细胞中,让失明老鼠“重见天日”。科学家表示,人体临床试验将于两年内进行,新技术或将造福广大失明人士。研究将发表在《分子治疗》杂志上。

  视网膜包含感光细胞、双极细胞和神经节细胞。感光细胞将光量子能量转换成电信号并传到双极细胞,双极细胞将信号处理后经化学突触传递到神经节细胞,神经节细胞再将视网膜处理后的视觉信息编码为神经脉冲传输到大脑。全球约有1500万名失明患者的视网膜内感光细胞受损,导致大脑无法接收图像信息。

  南加州大学洛杉矶分校遗传医学研究所的神经学家阿兰·霍萨格团队所使用的方法基于基因疗法。在实验中,他们用一个“驯化”病毒将单细胞海藻的一种基因运送至失明老鼠的双极细胞内,让其制造出了第二型离子通道视紫质蛋白(ChR2,海藻使用该光敏蛋白帮助它们朝光移动)。修改后的双极细胞能感光并将信号传送给神经节细胞,让实验老鼠恢复了感知光和黑暗的能力。

  霍萨格团队使用三组实验鼠测试了该技术:一组实验鼠视力正常,另两组实验鼠失明。科学家对其中一组失明实验鼠使用了基因疗法,向双极细胞注入了包含有海藻基因的病毒;另外两组实验鼠不使用任何疗法。10周后,研究团队发现,双极细胞制造出了ChR2蛋白。

  实验中,科学家将失明老鼠放入一个水迷宫的中央,该水迷宫有六条可能的通道,其中一条通路内包含有一个有助于老鼠逃跑的突起物,一束引导光照耀在该通路的终点,最终,接受基因疗法的老鼠发现逃逸平台的速度是没有接受基因疗法的失明老鼠的2.5倍。重复该测试10个月后,该团队发现,接受基因疗法的老鼠视力明显有所改进。

  科学家认为,随着全球老龄化趋势不断加剧,失明人士将与日俱增。科学家正着手治疗失明,其中包括研制电子植入设备、用干细胞培育新的视网膜组织等,但目前,这些方法在商业上都不太可行,霍萨格希望最新研究能改变这种状况。

  以前,人们一直担心基因疗法的安全性,尤其是通过病毒运送基因的疗法。霍萨格表示,海藻基因仅在视网膜的双极细胞中表达,实验鼠没有出现免疫反应,这表明,外来基因仅被限于转运到双极细胞内。然而,科学家在老鼠的其他组织内发现了少量的ChR2基因,美国先进细胞科技公司的首席科学家罗伯特·兰萨表示:“监管机构会非常在意双极细胞外发现的ChR2基因。”

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一些孩子正面临更大患上心脏病等健康问题的风险

  科学网(kexue.com)讯 北京时间4月6日消息,科学家们警告说,一些孩子正面临更大患上心脏病等健康问题的风险,因为他们被允许每天花太多时间看电视或是玩电脑。

  据国外媒体报道,一项涉及1,492名小学生的调查研究发现,那些经常长时间盯着电视屏幕的孩子,眼球后部的视网膜血管宽度更窄。这部分血管的变化会增加他们长大后患上心脏病和高血压等疾病的风险,而那些每天锻炼时间超过一小时的孩子则明显的更加健康。


经常长时间盯着电视屏幕的孩子,眼球后部的视网膜血管宽度更窄

  澳大利亚悉尼大学的巴米尼-戈皮纳特(Bamini Gopinath)博士和他的研究团队进行了此项调查。这些孩子们的父母填写了调查问卷详述了自己的孩子在看电视,玩电脑游戏,阅读和室内外运动的情况。研究者们收集了每个孩子眼睛后部的血管情况,及身高,体重及血压等数据。

  研究人员发现,平均而言,那些经常参加户外体育活动的儿童,其视网膜小动脉(retinal arteriolar)要比那些每天看电视或玩电脑的时间约1.9小时,而仅有36分钟左右的体育活动时间的儿童更加健康。戈皮纳特博士表示,用一小时的身体运动来代替看一小时电视,将能够产生完全不同的健康影响。

  (科学网-kexue.com 大平)

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  科学网(kexue.com)讯 北京时间4月23日消息,学习乐器对于很多孩子来讲是件枯燥的事情,但其也有令人意想不到的好处。最近的一项研究发现,一个人在童年时学习音乐,或许可以有助其在年老时的思维更加灵活。

  据国外媒体报道,研究人员发现,童年时有过学习音乐经历的人,老年后的智力测试表现要比其它人更好些。并且学习音乐的时间越长这种情况就越明显。来自堪萨斯大学领导此项研究的布伦达(Brenda Hanna-Pladdy)博士称:“音乐在人的一生中可以作为一个具有挑战性的认知活动,能使你的大脑更灵活。学习一种乐器需要多年的练习和学习,这样可能有助抵消由于年龄增长而造成的认知能力下降。”


有很多研究表明音乐能够有利于儿童的成长

  之前曾有很多研究表明音乐能够有利于儿童的成长,但此项研究是首次探讨音乐带来的益处能否影响人的一生。研究人员对70名年龄在60~83岁的志愿者进行了调查,根据他们曾经的音乐经验而分成不同的小组。

  研究发现那些有过音乐经历的人在各种认知测试中的成绩要好于那些没有学习音乐背景的人。所有的志愿者都是业余接触音乐,在大约10岁时开始接触乐器,有超过一半的人是弹钢琴,其他还有吹笛子和单簧管等乐器。

  布伦达博士表示,根据以往的研究和此次研究结果表现,童年学习音乐能够有益人的一生,在某个年龄时由于大脑的可塑性,学习音乐可能会更容易,从而可能对大脑的发展产生较大的影响。

  (科学网-kexue.com 大平)

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卡西尼探测器发现土星极地出现的紫外光极光是土星和土卫二之间磁场作用形成的

  【搜狐科学消息】 据美国太空网报道,科学家发现土星北极闪烁着瑞典面积大小的极光现象,这一壮观景象是由土卫二巨大带电粒子流产生的。

  在地球上,来自太阳的带电粒子流与地球磁场碰撞,产生南极光和北极光。类似的异常光现象也存在于木星,是由木卫一火山活动性产生电子和离子流的作用结果。

  土星也有自己的极光现象,它是由太阳喷射的粒子与该行星的磁场发生交互。目前,这项最新研究是天文学家首次拍摄到土星的卫星在环状土星上形成极光。土卫二是一颗活动异常的卫星,其表面的“冰火山”喷射水蒸汽和有机微粒进入太空,研究人员长期以来猜测这是导致土星表面极光的原因之一,然而太空望远镜聚焦土星多年进行观测,未曾发现该现象的确凿证据。

  目前,天文学家使用美国宇航局卡西尼探测器最终探测到由土卫二带电粒子流引起的土星极光,土卫二表面冰火山喷发形成巨大的带电等离子云,电子和离子沿着土星的磁场线延伸24万公里至土星北极。土星极光所覆盖的范围是长1200公里,宽400公里,覆盖区域略大于美国加利福尼亚州,科学家认为与瑞典的面积相近。

  当它最明亮时,紫外线极光远不及土星极地极光强烈明亮,但比地球上昏暗的极光明亮,地球上的极光无法通过望远镜进行观测。科学家强调,最新观测到的土星极光变量等级相当于3级,暗示土星以非常不稳定的等级喷射物质。

  美国约翰•霍普金斯大学卡西尼研究小组科学家阿比盖尔•拉梅尔说:“电子束闪烁的频率以分钟为单位,这是一种非常动态化交互过程。”

  虽然科学家尚无法确定土卫二表面冰火山是如何形成的,但拉梅尔在接受记者采访时说:“可以明确的一点是,土卫二并不能持续喷射带电粒子流,科学家非常想知道该带电粒子流喷射是否是可变的,这些最新观测数据将证实这一切。”

  科学家现将这项研究报告发表在4月21日出版的《自然》杂志上。(卡麦拉)

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座头鲸拥有着“超强导航能力”

  科学网讯 北京时间4月22日消息,座头鲸每年洄游距离达上万英里,但从来不会迷路,而且路线几乎是直线行进的。科学家发现,座头鲸的这种超强“导航能力”可能利用了太阳,月亮及星星来为其导航。

  据英国《每日邮报》报道,坎特伯雷大学的专家指出,座头鲸可能结合太阳的位置,地球磁性和星图来导航。科学家曾在16只座头鲸身上安装跟踪设备,利用卫星技术跟踪其踪迹。这些座头鲸从南大西洋和南太平洋向北游动了数千公里,但科学家仍无法破解它们如此精确导航的秘密。座头鲸偏离洄游路线不会超过5度,在2003~2010年间跟踪的鲸鱼,尽管受到天气及洋流影响,但几乎维持着直线,偏离角度竟小于1度。

  一直有观点认为很多动物在远距离迁移时利用地球磁场或太阳方位进行导航,但科学家表示这两种方法都无法解释座头鲸的导航能力,因为地球磁性变化太大,无法解释座头鲸的直线洄游,而在水里也无法找到太阳导航参考点,因此怀疑座头鲸采用组合导航的方式。

  座头鲸夏季在极地水域捕食,冬季会迁移到热带海洋,在那里进行交配及分娩。座头鲸的游动速度相对较慢,具有精确的远距离导航能力。据了解,研究报告已经发表在英国皇家协会《生物学快报》中。

  (KT)

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  科学网(kexue.com)讯 北京时间4月22日消息,一跃而起跳进河中,啃着鲜嫩的青草或是采摘可口的黑莓。这些水田鼠们看起来像是生活在一个无忧无虑的世界中,但其实它们在英国已经属于最濒危的哺乳动物之一了。

  据国外媒体报道,由于栖息地的不断丧失,水田鼠的数量已经在过去30年内骤降了约90%。它们体长约3~7英寸(约合7.6~17.7厘米),经常被误认为是老鼠或是鼹鼠,很多看到其踪迹的人其实没有意识到,它们就是英国童话作家格拉姆(Kenneth Grahame)的经典作品《柳林风声》(Wind In The Willows)中那聪明伶俐的水田鼠。

  拍摄这些作品的,是54岁的野生动物摄影师特里-怀泰克(Terry Whittaker)。近九年来他一直在英国肯特郡梅德斯通(Maidstone, Kent)附近的小溪边,关注这群水田鼠的情况,拍摄了许多优秀的作品。特里先生经常穿着防水胶靴,准备好相机在水田鼠群的附近耐心的等上几个小时,以期望能够抓拍到完美的瞬间。

  水田鼠主要生活在水速缓慢的河流,小溪或其它水道岸边。这些游泳健将同样擅长打洞,它们的洞穴分为好几层,既能防洪又能居住,还可以储存食物。水田鼠是很多食肉动物的口中美食,美国水貂是其主要天敌。

  (科学网-kexue.com 大平)

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细菌生物膜会引起尿道炎、前列腺炎、肾结石、中耳炎、龋齿、牙周炎、口臭等多种疾病,它们往往会反复发作,极难彻底治愈。
“只要条件适宜,任何细菌均可形成生物膜,而至今尚无药物能有效防治此类感染。”近日,由华西口腔医学院口腔疾病研究国家重点实验室举办的“2011年国际微生物生物膜学术研讨会”召开,大会执行主席、微生物学家施文元接受了《科学时报》采访。
在自然条件下,细菌以浮游和生物膜两种生长状态存在。为抵抗环境中的各种不利因素,如抗生素的杀菌、过酸或过碱的环境、被宿主免疫细胞吞噬等,单一或多种细菌会聚集成团块,形成与单个游走态细胞对应的生物膜。
在细菌生物膜中,细菌本身只占不到1/3的体积,余下的空间则由细菌分泌的“胞外基质”的粘性物质占据。正是这些粘性物质将成千上万个细菌连接在一起。施文元将其比喻为一个国家“有着严密的社会组织”。
据美国疾病预防与控制中心专家估计,人类65%以上的细菌感染与细菌生物膜有关。施文元介绍,生物膜的形成是一个循环往复的动态过程。细菌先要粘附于人体组织或物体表面,然后通过“酰化同丝氨酸内酯”分子进行相互间的信息交流,引来同类细菌聚集。当酰化同丝氨酸内酯的浓度升高时,细菌体内的某些基因被激活,分泌出构成胞外基质的蛋白成分,从而形成完整的生物膜结构。
强生公司亚太地区研发部总监俞大鑫以蛀牙为例,描述细菌生物膜的致病原理。牙齿上的菌斑生物膜会产生大量的酸,酸溶解牙齿就会形成蛀牙。因此要控制蛀牙,首先需把菌斑生物膜控制住,以减少酸的产生。“只有把菌斑控制住,氟才能强化牙齿生长。这就是为什么防蛀牙膏里不但含有氟,还有一些杀菌成分。”
随着现代医学的发展,新型生物材料的应用日益增多,生物材料相关感染率逐年上升。据流行病学调查数据显示,99%的机械通气患者气管插管处有细菌定植并反复感染,导尿管相关泌尿系统感染发生率为92%~93%。
“生物膜细菌对于抗菌药物具有天然的抵抗能力,它的耐药机制与单个细菌迥然不同。”生物膜之父、加拿大皇家科学院院士Bill Costerton告诉《科学时报》记者,不携带耐药基因的敏感菌形成生物膜后,对抗菌药物的敏感性会降低,但当细菌脱落为浮游菌后,又很快恢复对抗菌药物的敏感性。“当感染部位的细菌或生物材料污染的细菌一旦形成生物膜,即使使用正常剂量成百倍甚至上千倍的药物也不易治愈。”
施文元认为,生物膜细菌强大的耐药性与生物膜的结构息息相关。如何应对生物膜细菌的耐药性?他给出了两种办法:一是研发新的抗生素;二是打碎生物膜,让细菌分割开来。“但无论哪种办法,都必须清楚了解生物膜的形成机理和结构。”
在最近的研究中,Bill Costerton正尝试向细菌群体发送错误信号,使其通过接受错误信号自动解离。他希望,通过阻断信号通道,破坏细菌生物膜结构。比如,放正负微电流在生物膜两端,让电流扰乱生物膜细菌。“当然,还可以再加入一些抗生素,这样才有去除生物膜的可能。”
《科学时报》 (2011-04-21 A1 要闻)
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据中国科学院广州地球化学研究所网站消息,中国科学院边缘海地质重点实验室2011年度开放课题现已开始申请,截止日期为2011年6月30日。
中国科学院边缘海地质重点实验室是以南海及其邻区为主要研究对象,重点开展边缘海海陆岩石圈地质过程与动力学、边缘海形成演化的古环境与古海洋学、边缘海矿产资源形成与分布规律等三个方面的研究。申请具体事项请见:中国科学院边缘海地质重点实验室--2011年度开放研究基金课题申请与管理指南
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据美国物理学家组织网近日报道,在两项最新的研究中,研究人员首次详细地描述了生产蛋白质的核糖体如何将刚形成的蛋白质嵌入到细胞膜内,并首次获得蛋白质进入膜的图片。
第一项研究发表在《自然—结构与分子生物学》杂志上。美国伊利诺伊大学的理论与计算化学科学家同德国慕尼黑大学的研究人员通力合作,利用低温电子显微镜研究了核糖体、细胞膜、膜通道及刚形成的蛋白质之间的相互作用,并拍摄了核糖体驻留在膜通道上,蛋白质分子逐渐进入到细胞膜的瞬间,此前尚没有科学家成功地拍摄过这一过程。
德国慕尼黑大学贝克曼研究小组采用了一种名为纳米小碟的最新膜蛋白研究技术。这种纳米小碟是一种脂质体的超微小碟,与天然细胞膜的组成一样,由两层磷脂层组成,每个磷脂分子都有活跃的亲水头部基团和长长的疏水尾部,能成功地将特定膜结合蛋白嵌入其中。这种技术的应用前景非常广泛,有助于解开膜蛋白的生化行为模式,并能帮助获得膜蛋白的结晶,从而应用X射线晶体衍射技术获得其原子水平结构图。伊利诺伊大学的研究小组则使用冷冻电镜图像技术获取了核糖体及其他分子的原子水平结构信息。
分析显示,膜通道会进到核糖体E位点来帮助蛋白质进入通道。不同类型蛋白质的膜通道以或分泌或开侧门的方式,引导蛋白质进入膜内。研究人员还首次发现,核糖体与膜表面会在此过程中发生直接的相互作用。此外研究人员还发现,蛋白信号序列能通过通道将蛋白固定在膜内,而此前的研究认为,信号序列负责“告诉”核糖体形成何种蛋白,并引导蛋白到达细胞内外的最终目的地。
第二项研究发表在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上,舒顿、谷巴特及研究生克利斯朵夫发现蛋白质进入膜的过程分为两个阶段。首先,核糖体从细胞内的高能分子获取化学能,然后将蛋白质“推”入膜通道,最后蛋白质进入膜内。(来源:科技日报 何屹)
 
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周三, 20 4月 2011 13:39

科学家制造出DNA链环形物


 
科学家可能已经制造出了迄今为止最复杂的DNA“手工折纸”:仅为70纳米高的一个微型3维花瓶。
5年来,研究人员已经能够制造出DNA纳米结构,但大多数的形状都相当乏味,例如盒子或多边形,这是因为研究人员需要沿着DNA的格钉或“像素”进行折叠。
在4月14日发表于美国《科学》杂志网络版上的一篇论文中,研究人员描述了一种新的折纸技术,即用不同半径的DNA链形成的环形物。
研究人员将这些环形物堆叠起来,从而形成了基本的3维形状,随后嵌入“交叉点”使DNA链与毗邻的环混为一体,最终将这一结构连在一起。
他们希望这个花瓶——上图为一张原子力显微图像以及一张计算机生成图像——能够用于医学研究,例如将药物或酶投递到身体的特定部位。(来源:科学时报 赵路)
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