10月25日《科学》杂志精选

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基因对脸的影响

她被他英俊且轮廓分明的下巴所吸引，而他则被她心形的脸颊所吸引；这些脸形的细微差异是受遗传影响的，但直到现在，在一项新的报告中，科学家们才取得了进展来确认它们。脸形中的细微差异对人类而言常常是十分重要的。但基因是如何进行微调来驱动这些细微差异的则一直是一个谜。科学家们已经发现了引起像唇裂或腭裂等问题的基因中的变异。但Catia Attanasio及其同事希望能更好地了解基因是如何被调整以影响更加细微的变化的，这是一个一直没有被很好地理解的过程。先前在哺乳动物中的研究显示，增强子——这是将基因表达进行上调或下调的短链DNA——可影响不同身体结构的形状。Attanasio及其同事开始着手确认以脸部基因作为特别标靶的增强子；他们先从正处于脸部发育的小鼠的胚胎组织开始，并发现了数千个可能有关系的增强子。为了解增强子活性中的自然变化能够如何改变脸部的形状，通过设计缺乏3个已知会影响颅面基因的增强子的小鼠，科学家们对3个已知会影响颅面基因的增强子进行了研究。他们接着用微型计算机断层成像来获取这些动物在 8周大时头颅的详细的3D图片。与平常的小鼠相比，这些转基因小鼠的头颅比普通小鼠的头颅要长或短些，或显得更窄或宽些。至关重要的是，删除这些增强子不会引起腭裂、下巴突出或其他有害的发育——其所引起的只是细微的调整。这项研究提供了某些第一批的显示当增强子序列改变时脸形也会有点改变的实验数据。且这一相同的概念——许多增强子中的每一个都会进行小幅的调整——可能在人类中得到保守，这项工作也为帮助科学家们更好地理解人类脸形差异的努力铺平了道路。

石墨烯的生长因氧而变得复杂

为什么产生的石墨烯——即单原子厚度的碳层，它已经成为纳米尺度研究的主干——在每个实验室之间会有如此显著的差异？传统上，铜表面一直被用作生长石墨烯的支架，但一项新的研究显示，在这些铜表面的氧含量可影响石墨烯生长的大小和速度。具体地说，Yufeng Hao及其同事发现，在铜表面的氧原子会中断石墨烯的成核并会特别促使大型的具有粗糙、多分支边缘的石墨烯晶体的生长。他们说，或者，将氧原子从铜表面去除可带来更紧凑的具有锋利边缘的晶体的生长。Hao及其他的研究人员在不同的时间长度里让不同的铜表面与氧接触以观察在它们上面生长的石墨烯晶体之间的差异。正如所预计的，铜表面接触氧气的时间越长，其上所生长的石墨烯晶体的速度就越快且越大。据研究人员披露，这些石墨烯晶体的品质——无论其是在无氧或富氧表面生长的——与机械剥离的、符合工业标准的石墨烯晶体的品质相似。基于他们的发现，他们提示——连同改变气体压力及让铜表面变光滑——用氧来处理铜表面可以是科学家们用来调整石墨烯晶体生长的另外一种方法。

小鼠何以抵御疼痛

树皮蝎已知会造成动物界最疼痛的蜇伤，而沙居食蝗小鼠对此却丝毫不知。据研究人员披露，这些食蝗小鼠已经演化出了一种针对该蝎子毒液的独特抵抗力，使得它们能够大啖该蛛形纲动物而不会感觉到被蜇痛。这种类型的演化是罕见的，因为疼痛信号一般来说在警示动物组织损伤或其他健康问题中扮演着如此重要的角色。（这就是为什么如此少的捕食动物会费力演化出针对它们的猎物所用的致痛性防御毒液的抵抗力。）Ashlee Rowe及其同事对树皮蝎毒液对食蝗小鼠及普通的家鼠的作用进行了研究。他们发现，这些特别的毒素会抑制食蝗小鼠的感觉神经元进行放电，而其在家鼠中则会强烈地激活其感觉神经元的放电。Rowe及其他的研究人员设置了一系列的实验来探索该蝎子毒素是如何影响两种知名的哺乳动物的疼痛受体的——它们是被称作NaV1.7和NaV1.8的电压门控钠通道。它们发现，该蝎子毒液会激活家鼠（以及其他许多哺乳动物）而不是食蝗小鼠的NaV1.7。在进行更仔细的观察之后，研究人员发现，食蝗小鼠的NaV1.8通道含有某些可与树皮蝎毒素结合的氨基酸变异株并能抑制附近包括NaV1.7的钠通道。研究人员说，实际上，将该食蝗小鼠独特的防御机制与裸鼹鼠的防御机制进行比较，裸鼹鼠的机制使其能抵御疼痛水平的二氧化碳，该树皮蝎毒液似乎能暂时性地麻醉食蝗小鼠而使其不会感受所有类型的疼痛。一篇由Gary Lewin撰写的文章更为详细地解释了这些发现及其在临床上的一些意义，凸显了诸多制药公司希望能够生产出新的止痛药品的愿望，而且他们希望这种新药品能够像树皮蝎毒素在食蝗小鼠身上那样起到同样的作用：即防止疼痛。

（本栏目文章由美国科学促进会独家提供）

《中国科学报》 (2013-11-05 第2版 国际)