2014年06月13日《科学》杂志精选

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封面故事：上皮干细胞的可塑性
Plasticity of epithelial stem cells in tissue regeneration
鳞状细胞癌（SCC）的免疫荧光显微镜图像。（DOI: 10.1126/science.1242281）

支离破碎的森林会给疾病敞开门户吗?
Ecological and evolutionary effects of fragmentation on infectious disease dynamics
一项为期12年的实地研究的结果提示，高度相连的植物种群比孤立种群更能抵抗真菌性病原体。由Jussi Jousimo及其同事所报告的发现似乎违反直觉，因为传统观念认为紧密簇集的种群会让病原体的定殖变得更为容易而不是变得更难。但是在对波罗的海奥兰群岛的茅尖状车前草这种野草的4000个不同种群对抗真菌性病原体——白粉菌——进行了10多年的观察之后，这些研究人员得出结论：高度连结的植物片块会进行更多的基因交互，并因此会比其孤立的对等植物更具抵抗力。他们的研究显示，连结良好的植物一般较难感染白粉菌，且能更有效地杀死白粉菌。此前，在动植物中的大多数类似的研究一直侧重于理解传染性疾病的爆发，但这种新的方法展示了研究疾病在野外持久存在的价值。据研究人员披露，但是需要进行分析地理空间的宿主-寄生物感染的研究以确定在这些零碎的种群中，生境破碎——这是目前广泛存在的情况——是否会增加疾病暴发的几率。他们的工作可作为一种自然疾病在野外持续存在的模型，并具有在生态学、疾病、生物学、环境保护及农业上的潜在用途。由Meghan Duffy等撰写的一篇《观点栏目》文章对该研究及其意义进行了更为详细的解释。（DOI:10.1126/science.1253621）

可像治疗人那样治疗焦虑的淡水螯虾
Anxiety-like behavior in crayfish is controlled by serotonin
一项对淡水螯虾所做的新的研究揭示了这些甲壳类动物会经验一种原始形式的焦虑，这种焦虑可能与更成熟发展的人类情感共有某些进化上的起源。研究人员说，最重要的是，一种叫做利眠宁（CDZ）的药物可让这种甲壳动物平静下来而后退；利眠宁可用于治疗人类的焦虑症。Pascal Fossat及其同事用温和但重复的电刺激来让某些淡水螯虾承受最大的压力，并接着与其它没有受到刺激的淡水螯虾相比，研究它们会有怎样的行为。由于淡水螯虾通常更喜欢黑暗的水域，研究人员设计了一种加号形状的水族箱，其中有2个从中央延伸出的光照良好的“支臂”以及另外2个仍然处于黑暗中的“支臂”。当他们将其淡水螯虾放入这一新的环境中时，他们观察到，尽管未受刺激的淡水螯虾会在水族箱的黑暗支臂中呆更多的时间，但它们也会探索光亮的支臂。但是，在该加号形状的水族箱内，受到刺激的淡水螯虾则有非常不同的行为，它们很少进入光照良好的水族箱支臂中。Fossat及其它研究人员确定，这些受到刺激的淡水螯虾的回避光亮的行为是由其脑内五羟色胺浓度升高引起的--且他们发现，他们可以通过给其注射这种神经递质而让任何淡水螯虾变得焦虑。然而，当研究人员给他们的受刺激的淡水螯虾一些CDZ，这些淡水螯虾会开始探索水族箱中的较亮区域，并不会有如此紧张的表现。鉴于这些发现，研究人员说，复杂的情绪——如内疚或感激——可能根本就不是哺乳动物和其它具有复杂认知功能的脊椎动物所特有的。（DOI:10.1126/science.1248811）

为医疗目的而细细梳理墨西哥人的遗传基因
The genetics of Mexico recapitulates Native American substructure and affects biomedical traits
研究人员对墨西哥人的遗传学进行了认真钻研；他们的精细尺度的研究是首个在该地区进行该类研究，该研究揭示了现代墨西哥人的基因组是如何受到古代美洲原住民的人口动态变化影响的；美洲原住民指的是那些在欧洲殖民前就住在该地区的人。据该研究报告指出，确实，尽管在过去的500年中发生了与欧洲殖民活动有关的人群混合——或异种交配，但原住民的基因痕迹在现代人群中仍很强劲。这可帮助医生为当今的医学遗传学研究进行定制和解读。墨西哥拥有世界上最大的美洲原住民群体之一，而美洲原住民只是促成目前拉丁美洲人群和美国西语裔人群的几个主要的民族群体之一。这一人群含有的某些遗传变异是所有大陆人群中所见的最少的，但在各个亚群之间则有着明显的差异；因此，有原住民血统的人可能含有十分罕见的遗传变异，其中包括那些与医学有关的遗传变异。
先前对本土墨西哥人遗传多样性的估计一直局限于小样本。如今，为了在了解精细尺度的墨西哥国内的基因组进化模式上取得进步，Andrés Moreno-Estrada 等人呈示了也许是迄今最大的有关原住民人群的基因组数据集。他们对来自20个原住民人群中的511个本土墨西哥人的基因组数据进行了评估。他们的分析代表了墨西哥大多数的地理区域；该分析侧重于被称为单核苷酸多态性的DNA序列变异。应用该分析，研究人员对欧洲殖民之前墨西哥内的多个人群的遗传学进行了描述，并指出他们中有许多具有非常独特的基因组成，其程度远远超过在欧洲的情况。这些差别中的某些甚至比欧洲人与亚洲人之间的差别还更高，提示墨西哥境内的早期人群是高度隔离的。在欧洲人到来后，墨西哥内的人口动态变化有了明显的改变。如今的墨西哥人大多数有着混合的血统。研究人员通过将来自墨西哥10个州的500名本土墨西哥人群中的欧洲与印地安人混血个体以及生活在更远的瓜达拉哈拉和洛杉矶的墨西哥人的人群资料进行结合来研究这种情况。他们进行了一个演算法来估测这些个体中的祖先基因比例，并发现，老的基因模式在现代墨西哥人群中继续存留着，例如，来自墨西哥北方各州的人显示出了最高比例的北部土著人的基因组成分。与此同时，墨西哥裔美国人则没有显示这一模式，这与他们是从墨西哥各地来到美国的这一事实是一致的。研究人员还基于地理揭示了在原住民血统程度与肺部健康之间的一种相关性。这项工作在精密医学中有潜在的功用；也就是说，它可用于发现可能会影响肺功能的遗传变异。这一努力超越了对疾病相关性变异株进行宽泛的观察；为了更好的临床转归，可专注于罕见、医学相关的人群特异性遗传变异。（DOI:10.1126/science.1251688）

恐龙的代谢率--不很快，也不很慢
Evidence for mesothermy in dinosaurs
据一项新的研究报道，恐龙的代谢率曾被认为是缓慢的，使得这些现已灭绝的动物在大地上行走的步伐笨重缓慢。恐龙的代谢率不能被定性为缓慢且变温的（它反映了一种从外部进行调节的体温）或者是高度活动及恒温的（其体温是从内部进行调节的）；相反，它们的代谢率处于两者之间的某个水平。恐龙可能是第一个广泛展示这种产能特征的分类学中的群体，但这种情况的存在提示恒温相对于变温的双歧性可能没有准确地代表动物世界中代谢状态的多样性。已灭绝分类群体的代谢率，尤其是恐龙的代谢率，让科学家们产生了广泛的兴趣，但要确定它们并不容易。在这项研究中，John M. Grady等人提出了一种分析该已灭绝分类群体代谢的新方法，这种方法不仅观察化石中以生长年轮体现的生长速度，而且还根据个体发育生长的模式（某动物从出生至成年过程中的体型变化）来估测代谢率。为了在许多动物中仔细分析生长与代谢率之间的关系，研究人员使用了一个大型的比较数据集，它涵盖了一个范围广泛的包括了已灭绝及现在仍然存在的各种脊椎动物。他们的最终结论是，恐龙代谢处于变温动物与恒温动物之间的某个水平，它最接近现有的如金枪鱼、鼠鲨及棱皮龟等的中温动物。尽管它们不算完全的恒温动物，但这些动物有时依赖于体内产生的代谢热量来维持体温，而在其它时候则受到外部温度的制约。Grady及其同事的研究可帮助科学家们更好地理解远古中生代的生态系统，并或可用来估测来自这一时期的其它生物能量学还不清楚的动物的代谢率。（DOI:10.1126/science.1253143）


出处：http://www.bio360.net/news/show/10515.html