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人類不孕症治療研究取得新進展

2013年06月25日08:56         手機看新聞

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選自美國Science雜志2013年6月14日出版

魚的生活方式及供氧機制

3則新的報告揭示了負責輸送氧的呼吸色素是如何在脊椎動物中演化以幫助它們在更高的水平進行運作的。

在由Scott Mirceta及其同事撰寫的一篇報告中,研究人員對深潛海洋哺乳動物的肌紅蛋白在2億年中的進化史進行了追蹤,這些深潛哺乳動物是那些目前僅生活在陸地上的哺乳動物的親緣動物。在對現有潛水哺乳動物的最大骨骼肌的這種色素濃度進行評估,並且在發現它與某種特殊的分子特征——即肌紅蛋白表面電荷增加——密切相關之后,他們用祖先序列重建來推斷這些物種的遠古親族動物體內的肌紅蛋白濃度。

在第二則研究中,Chandrasekhar Natarajan及其同事在生活於高海拔地區的鹿鼠體內發現了氧結合過程中的一種適應性的變異。以往對來自落基山脈的高地鹿鼠與來自大平原地區的低地鹿鼠的比較揭示了它們在血紅蛋白—氧親和力上的遺傳差異﹔這些差異可歸因於自然發生的血紅蛋白亞基的突變。這項研究可幫助解釋為什麼鹿鼠會有這樣的地域分布特征。

在第三個報告中,Jodie L. Rummer及其同事也對血紅蛋白進行了研究。研究人員對一個令生理學家們長期困惑的謎團進行了闡釋:為什麼一種僅在輻鰭魚中發現的,且對酸高度敏感的血紅蛋白會引起魯特效應。Rummer 及其同事讓虹鱒接觸CO2含量增高的水——這不是一種理想的狀態——並用光纖傳感器來監測魚肌肉組織中的氧濃度,他們發現氧濃度增加了65%。這表明,在應激時魯特血紅蛋白通過魯特效應來增加對魚肌肉的氧輸送。氧合良好的肌肉可幫助魚更有效地沖刺,協助它們覓食或逃跑。這是對魯特效應的一個作用的發現,該發現可幫助確認在早期魚類中影響形成這一復雜反應的選擇性壓力。

綜合來看,這些研究揭示氧輸送增強的演化如何在不同物種中改善了它們的表現,而且這些研究還就處於不同環境中的脊椎動物其適應性是如何改變它們相應的呼吸色素分子結構的提供了見解。一則由Enrico L. Rezende撰寫的論文對這些發現的含義作了進一步的闡釋。

南極冰架由底而上融化

據一項新的研究報告,由於海洋變暖而導致的冰從底部融化的現象可能是南極冰架不斷縮小的一個主要的原因。這些發現顯示,海洋與冰的相互作用對冰架的質量平衡起著一種核心作用,且某些冰架因為海洋暖化及海平面的上升正在發生著迅速的變化。最近的研究顯示,因為海洋暖化所致的底部融化可能同樣重要。Eric Rignot及其同事利用衛星觀察及冰表面積累重建對目前存在的所有南極冰架進行了勘測以確定它們在海洋中融化及斷裂的速度有多快。研究人員發現,冰架崩裂並不是佔主導地位的冰喪失過程。相反,由於冰架底部的冰融化所致的冰架縮小程度與冰架崩裂所致的縮小程度一樣多。

對麻風病發病的研究

研究人員將採自古代人骨骼及當今患者的麻風分枝杆菌——這是引起麻風病的病原體——基因組進行了測序以求了解該細菌是如何在漫長的時間中演化的。這種中世紀前在歐洲流行的疾病每年仍然會在世界各地感染大約22.5萬人。Verena Schuenemann及其同事對古代及現今的麻風杆菌菌株作了並行比較並發現,該細菌實際上在過去的1000年裡並沒有發生多大的基因改變。

研究人員使用DNA 捕獲技術及高通量測序技術從曾於10世紀至14世紀間生活在英國、瑞典和丹麥的5名麻風病人的遺骨中獲取了幾近完整的麻風杆菌的基因組。他們還獲取了來自世界各地麻風病患者的最近的活檢,他們總共得到了16個古代及當代的麻風杆菌基因組。他們的分析顯示,在這16個基因組中隻發生了大約800個突變,而來自美洲和中東的不同的菌株可能源自中世紀的歐洲。

Schuenemann及其他的研究人員提示,16世紀歐洲麻風病的下降並非因為其病原體失去了致病力,而是因為其他的如鼠疫或結核病等傳染性疾病開始出現或因為改善的社會條件限制了其傳播。他們提出,本研究從古代骨骼中獲得的高質量的麻風杆菌可能被用於日后的研究,以進一步往前追溯麻風病的傳播路徑。

生殖要素研究獲進展

研究人員發現,沒有特殊類型小RNA的小鼠不會排卵,這一發現可能有一天會指導對人類不孕症的治療。小鼠及其他哺乳動物的排卵受到了由下丘腦垂體—卵巢軸分泌的激素的控制,該系統包括下丘腦、垂體腺及性腺。生理學家將這些腺體放在同一組中是因為它們常常以合作的方式運作。下丘腦垂體—卵巢軸會表達微RNAs(miRNAs),而微RNAs會在各種生物過程中發揮作用。為了研究miRNAs在生殖中的作用,Hidetoshi Hasuwa及其同事制造了miRNA受到破壞的基因敲除小鼠,首先被敲除的是miR-200b,這是在雄性生殖器官中發現的一種微RNA。

他們還制造了一種敲除了miR-429的小鼠,而miR-429在小鼠基因組中位於miR-200b的附近。這兩種敲除對雄性小鼠的生殖力都沒有影響,但這兩種敲除對雌性小鼠產生了影響——當它們與野生型(即沒有受到敲除處理的)雄性小鼠交配時,它們隻有9%的機會懷孕。進一步的研究披露了在敲除處理過的雌性小鼠中黃體生成素含量有了顯著減少﹔黃體生成素水平的上升會觸發排卵。

這項研究顯示,下丘腦垂體—卵巢軸需要有miR-200b和miR-429來支持排卵﹔它揭示了這些miRNAs在哺乳動物生殖中的作用。由於miR-200b簇也存在於人類中,其在維持小鼠正常排卵中的作用可能也適用於人類的生殖過程。

來源:《中國科學報》

(責編:席旭(實習)、趙竹青)

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