在拉丁美洲，每年大約有600萬人會患上恰加斯病（chagas disease，也稱為美洲錐蟲病），這也是該地區(qū)的主要死亡原因。這是一種由克氏錐蟲（Trypanosoma cruzi）引起的寄生蟲病，傳播媒介包括錐蝽和吻蟲。近期，在一篇發(fā)表于《科學·進展》的研究中，科學家發(fā)現(xiàn)生活在亞馬孫雨林的原住民對導致這種致命疾病的克氏錐蟲具有遺傳抗性，不會患上這種疾病。
為了確定各種疾病是否會在亞馬孫雨林原住民體內留下遺傳標記，研究人員比較來自亞馬孫雨林19個不同原住民社區(qū)的基因組信息，發(fā)現(xiàn)其中有3個基因非常突出：PPP3CA和DYNC1I1，它們與人體產生對抗克氏錐蟲的免疫反應有關；此外還有NOS1AP基因，它會影響人體對蚊子叮咬后的反應。研究人員還用克氏錐蟲感染了PPP3CA存在基因變異的人類心臟細胞，這種突變會使基因的表達減少。他們發(fā)現(xiàn)，平均而言，這些心臟細胞感染的寄生蟲數(shù)量減少了25%。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，PPP3CA在亞馬孫雨林的原住民中出現(xiàn)變異的正向選擇大約始于7500年前。這也與對該地區(qū)的考古發(fā)現(xiàn)一致。研究揭示，這些基因變異可能是為了保護亞馬孫雨林的原住民免受恰加斯病的侵害而演化出來的。
小石壩生物群找到的Protomelission新化石，顯示這種藻類附著在一個腕足動物的殼上。圖片來源：張喜光
化石記錄可以揭示寒武紀時期動物的演化，但一種水生苔蘚狀無脊椎動物——苔蘚動物（Bryozoa）——卻一直在該時期的地層中缺失?！蹲匀弧?021年發(fā)表的一篇論文將名為Protomelission的寒武紀化石鑒定為一種苔蘚動物。但是，最近一項發(fā)表在《自然》上的研究挑戰(zhàn)了這一觀點并指出，這些化石是藻類而不是動物。
研究人員描述了來自中國南部小石壩生物群（Xiaoshiba Lagerst?tte）的保存完好的Protomelission狀化石，并經過鑒定指出這些化石是一類底棲、光合藻類，屬于絨枝藻目。研究人員還比較了Protomelission狀化石與地理分布廣泛的小型脊髓形狀化石——寒武釘（cambroclaves），并認為某些寒武釘可能也是絨枝藻。這些發(fā)現(xiàn)共同表明，底棲的生物礦化藻類在寒武紀早期生態(tài)系統(tǒng)中的貢獻可能比之前認為的更大。然而，目前尚未發(fā)現(xiàn)明確的寒武紀時期的苔蘚動物化石。這項研究挑戰(zhàn)了我們對動物演化的認知，以及藻類在寒武紀生態(tài)系統(tǒng)中的作用。
新的吸附劑捕獲二氧化碳過程的示意圖。圖片來源：原論文
近日，一項發(fā)表于《科學·進展》的研究發(fā)展了一種新的直接空氣捕獲（DAC）技術，用于直接從空氣中捕獲二氧化碳。DAC往往會用一種固體介質作為吸附劑，與空氣中的二氧化碳結合來將其捕獲。但目前的技術需要一定的條件才能實現(xiàn)，比如較高的溫度以及真空環(huán)境，并且捕獲能力有限。因此需要開發(fā)新的技術。
研究人員設計了一種新的復合吸附劑——聚胺-銅（Ⅱ）絡合物[polyamine-Cu(II) complex]：這是由二價銅離子與含有多個氮原子的螯合聚合物，通過路易斯酸堿相互作用形成的。其中的二價銅離子未被中和，仍然可以與其他基團結合。與大氣中通常存在的氣體（包括氮氣、氧氣、水蒸氣）不同，二氧化碳呈弱酸性，溶解在水中后會形成弱酸。這時，如果增加pH值（如加入氫氧根離子），就可以使碳酸進一步解離為碳酸氫根離子和碳酸根離子——這些陰離子具有一定的堿性，可以與復合吸附劑結合來被捕獲。結果顯示，每千克吸附劑可以捕獲5摩爾二氧化碳，比迄今為止報道的大多數(shù)吸附劑的容量都高2~3倍。這項研究為開發(fā)新的DAC技術提供了新的思路。
健康飲食可能有助于降低阿爾茨海默病的癡呆風險，并減緩認知能力下降，但人們對于相關神經病理機制的了解仍然有限。在最近發(fā)表于《神經病學》（Neurology）的一項研究中，科學家發(fā)現(xiàn)兩種健康飲食法與更低的β-淀粉樣蛋白沉積相關，β-淀粉樣蛋白沉積是阿爾茨海默病的病理指標之一。
該研究共有581位被試，他們剛開始參加研究時平均年齡為84歲（均同意死后捐贈出大腦用于癡呆癥研究）。研究者通過年度問卷調查了這些被試的飲食結構，按照被試遵從兩種飲食法（MIND飲食法和地中海飲食法）各項指標的程度給他們打分，并按照得分將他們分為高、中、低三組。39%的被試者在死亡前被診斷患有癡呆癥，其中66%經死后解剖確認患有阿爾茨海默病。隨后，研究人員對他們腦中的淀粉樣蛋白斑塊和tau蛋白纏結的數(shù)量進行了評估：對于地中海飲食法，高分組的大腦平均比低分組年輕18歲；對于MIND飲食法，高分組大腦平均比低分組年輕12歲。同時，研究者發(fā)現(xiàn)，就大腦淀粉樣蛋白斑塊數(shù)而言，每周食用綠葉菜最多的被試，比食用最少的大腦年輕近19歲。不過這項研究只是相關性研究，并未建立因果關系，且被試大多為非西班牙裔白人，之后還需要對其他人種的研究。
圖片來源：Johns Hopkins University/University of Cambridge
大腦是由相互連接的神經元組成的復雜網絡，它們之間會通過神經突觸進行連接，而構建大腦的網絡結構，對于理解大腦功能至關重要。由于技術限制，利用電子顯微鏡（EM）對整個大腦成像，并重建較為復雜大腦完整的神經結構一直存在挑戰(zhàn)，目前只重建了3種包含數(shù)百個神經元的生物的腦連接組，分別是線蟲秀麗隱桿線蟲，Ciona nestiinalis（一種海鞘）的幼蟲，Platynereis dumerilii（一種海洋環(huán)節(jié)動物）的幼蟲。3月10日，一項發(fā)表于《科學》（Science）的研究報道了整個果蠅幼蟲大腦的連接組（突觸連接圖譜），顯示了其中每一根神經元的連接，這也是迄今最完整的昆蟲全腦連接組。
這張圖譜由約翰·霍普金斯大學和劍橋大學等機構的科學家繪制，顯示果蠅幼蟲大腦的連接組中共包含3016個神經元和548 000個神經突觸，比以前的連接組映射的組織要復雜得多?；谕挥|連通性，他們將其中神經元分層聚類為93種神經元類型，這些神經元類型在形態(tài)學和功能等其他特征的基礎上具有內部一致性。研究人員通過對連接組進行詳細分析，描述了果蠅幼蟲大腦不同的神經元和連接類型以及結構特征，揭示了廣泛的多感覺整合和跨腦半球的相互作用。其中，最常現(xiàn)的神經結構與參與大腦學習的輸入和輸出神經元有關。研究還顯示，果蠅幼蟲大腦有一個高度循環(huán)的結構，41%的神經元接受遠程循環(huán)輸入，此外其中還存在一些已確定的結構特征，包括多層快捷方式和嵌套循環(huán)，類似于最先進的機器學習網絡的突出特征。該研究能為未來神經回路和大腦功能的實驗和理論研究提供了寶貴的資源。
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