人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关

人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关大约8%的人类基因组是由人类内源性逆转录病毒(HERVs)序列组成的，它是几十万年前发生的古代病毒感染的产物。直到最近，人们还认为这些“化石病毒”只是垃圾DNA，在体内没有重要功能。然而，由于基因组学研究的进步，科学家们现在已经发现了这些化石病毒在我们DNA中的位置，使我们能够更好地了解它们何时表达以及它们可能具有的功能。这项新研究建立在这些进展的基础上，首次表明人类大脑中表达的一组特定的herv会导致精神疾病的易感性，这标志着在理解导致这些疾病的复杂遗传成分方面又向前迈进了一步。蒂莫西・鲍威尔博士是这项研究的资深作者之一，也是伦敦国王学院精神病学、心理学和神经科学研究所(IoPPN)的高级讲师，他说:“这项研究使用了一种新颖而有力的方法来评估精神疾病的遗传易感性如何影响现代人类基因组中古代病毒序列的表达。”我们的研究结果表明，这些病毒序列可能在人脑中发挥的作用比最初认为的更重要，特定的HERV表达谱与某些精神疾病的易感性增加有关。”该研究分析了涉及数万人的大型遗传研究数据，包括有和没有精神健康状况的人，以及来自800个人的尸检脑样本的信息，以探索与精神疾病相关的DNA变异如何影响herv的表达。尽管大多数与精神病诊断相关的遗传风险变异影响了具有众所周知的生物学功能的基因，但研究人员发现，一些遗传风险变异优先影响了herv的表达。研究人员报告了与精神疾病相关的五种强大的HERV表达特征，包括两种与精神分裂症风险相关的HERV，一种与双相情感障碍和精神分裂症风险相关，一种与抑郁症风险相关。第一作者、伦敦国王学院IoPPN研究员罗德里戈・杜阿尔特博士说:“我们知道精神疾病有很大的遗传成分，基因组的许多部分都在逐渐影响易感性。在我们的研究中，我们能够研究与herv相关的基因组部分，从而鉴定出与精神疾病相关的五个序列。虽然目前还不清楚这些herv是如何影响脑细胞从而导致风险增加的，但我们的研究结果表明，它们的表达调节对大脑功能很重要。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432213.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432213.htm

人类干细胞分化背后的关键机制被揭开

人类干细胞分化背后的关键机制被揭开人类多能干细胞（hPSCs）自我更新，分化并发展成专门的、更先进的细胞类型，是一个单向的过程。尽管之前的研究对影响这一过程的信号分子和基因进行了研究，但基本机制仍不清楚。然而，还有一个过程被称为去分化，在组织再生和癌症等疾病中出现。在去分化过程中，干细胞基本上是反向发展，从较多的分化状态转为较少的分化状态。一旦干细胞开始分化，如何阻断去分化是未知的。现在，来自POSTECH和UCSB的一个研究小组已经研究了去分化过程和驱动它的因素。他们首先绘制了基因转录起始点，这提供了关于基因表达的关键信息。研究人员发现，一种名为ZBTB12的转录因子参与了hPSC的分化，这是ZBTB12首次被报道参与分化过程。转录因子（TFs）参与了DNA到RNA的转换（转录），对控制基因表达至关重要。在进行单细胞RNA测序时，他们发现ZBTB12抑制了分化。缺乏ZBTB12的hPSCs分化为更原始的干细胞。他们被阻止分化成更高级的形式，证实了ZBTB12基因对干细胞分化至关重要。有了这些信息，研究人员发现，ZBTB12是抑制人类内源性逆转录病毒H（HERVH）表达的关键。人类内源性逆转录病毒约占人类基因组的8%，是DNA上的"化石病毒"，是数百万年来沿着灵长类动物种系传播的古代感染遗迹。尤其是HERVH，它是一个逆转录酶子，这是一组高度独特的可转座元素，占人类基因组的40%以上。逆转录基因使用一种"复制和粘贴"机制将DNA复制成RNA，然后RNA跳到基因组上的另一个位置，被一种叫做逆转录酶的酶复制回DNA。已经发现逆转录子在健康组织中被沉默，但在癌症中却被上调。研究人员说，这意味着ZBTB12作为一个分子屏障，防止hPSCs的去分化，这有可能指导未来的疾病治疗。"该研究的通讯作者JiwonJang说："我们的研究已经确定了阻止干细胞去分化的分子屏障，为单向干细胞分化的核心机制提供了见解，长期以来这一直是个谜。这一机制的发现对提高我们对与年龄有关的疾病和癌症疾病的理解和管理有着重大的希望，在这些疾病中，细胞的去分化经常发生。"这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352153.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352153.htm

科学家发现首个有两套DNA的动物

科学家发现首个有两套DNA的动物黄疯蚁是一种臭名昭著的入侵物种，主要分布在东南亚和大洋洲，对无脊椎动物甚至一些小型哺乳动物构成威胁。在爪哇南部的澳大利亚圣诞岛，黄疯蚁捕杀了大量该地区特有的红蟹。关于黄疯蚁怪异生物学特征的第一个线索来自对其基因组中散布的遗传标记的研究。雄性黄疯蚁似乎携带了两个版本的遗传标记。这是一个令人困惑的特征，因为在大多数蚂蚁中，雄性蚂蚁是由未受精卵发育而来，因此只有一个基因组拷贝。一些蚂蚁物种偶尔会有“二倍体”雄性，即有两个基因组拷贝，但这些雄性通常是不育的。德国美茵茨大学进化生物学家HugoDarras指出，黄疯蚁的所有雄性都是二倍体，这真的很奇怪，似乎完全说不通。为了确定发生了什么，Darras团队分析了从东南亚收集的黄疯蚁单个细胞。他们发现，每个雄性细胞只包含蚂蚁基因组的一个拷贝，但这种基因组在细胞之间是不同的。有些细胞拥有存在于蚁后中的谱系，由“R”染色体定义，而其他细胞则携带不同基因组的一个单独拷贝，由“W”染色体定义。蚁后的细胞中有两个W基因组拷贝，而不育的雌性工蚁的每个细胞中都有每个谱系的一个拷贝。Darras团队发现，雄性的嵌合体在蚂蚁的种姓制度中起着至关重要的作用。所有蚁后的卵细胞都携带R基因组的一个拷贝。如果这个卵子被具有R基因组的精细胞受精，就会产生一个蚁后。然而，如果卵子被W精子受精，则有两种可能的结果：如果两个含有基因组的细胞核融合，就会形成二倍体工蚁；如果细胞核不融合，卵子就会发育成一个嵌合的雄性，一些细胞携带R基因，另一些细胞携带W基因。美国洛克菲勒大学生物学家DanielKronauer说：“就我们所知，这是一种无与伦比的生物学现象。”黄疯蚁的嵌合体可能有助于提高该物种逃避生态系统不利影响的能力。蚁后有专门的器官储存来自多个雄性的精子。这意味着一个单独储存R和W精子的蚁后可以建立一个新的蚁群。澳大利亚詹姆斯·库克大学生态学家LoriLach想知道，研究人员是否可以利用它们奇特的生物学特性阻止蚂蚁种群扩大。黄疯蚁...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353973.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353973.htm

生物学家首次恢复了已灭绝物种袋狼的RNA分子

生物学家首次恢复了已灭绝物种袋狼的RNA分子塔斯马尼亚虎又称袋狼，是一种历史上的顶级食肉有袋类动物，曾经分布于澳大利亚大陆和塔斯马尼亚岛。这种非凡的物种在欧洲殖民统治后最终灭绝，当时它被宣布为农业害兽，到1888年，每捕杀一只成年动物就会得到1英镑的赏金。已知最后一只活着的塔斯马尼亚虎于1936年死于塔斯马尼亚霍巴特的博马里斯动物园（BeaumarisZoo）。最近拯救灭绝物种的努力主要集中在塔斯马尼亚虎身上，因为它在塔斯马尼亚的自然栖息地大部分仍然保存完好，重新引进它有助于恢复它最终消失后失去的生态系统平衡。然而，要重建一只功能正常的活体塔斯马尼亚虎，不仅需要全面了解其基因组（DNA），还需要了解特定组织的基因表达动态和基因调控方式，而这些只有通过研究其转录组（RNA）才能实现。科学生命实验室（SciLifeLab）的研究人员与瑞典自然历史博物馆和斯德哥尔摩大学合资成立的古遗传学中心（CentreforPaleogenetics）合作，最近在《基因组研究》（GenomeResearch）杂志上发表了一项研究，该研究的第一作者埃米利奥-马尔莫尔（EmilioMármol）说："复活塔斯马尼亚虎或长毛猛犸象不是一件小事，需要深入了解这些著名物种的基因组和转录组调控，而这一切现在才刚刚开始揭示。"这项研究背后的研究人员首次对斯德哥尔摩瑞典自然历史博物馆室温保存的130年前干燥的塔斯马尼亚虎标本的皮肤和骨骼肌组织的转录组进行了测序。结果发现了组织特异性基因表达特征，与现存有袋动物和胎盘哺乳动物的基因表达特征相似。恢复的转录组质量很高，可以识别肌肉和皮肤特异性蛋白质编码RNA，并根据MirGeneDB的建议对缺失的核糖体RNA和microRNA基因进行注释。斯德哥尔摩大学温纳-格伦研究所分子生物科学系副教授马克-弗里德兰德（MarcR.Friedländer）和科学生命实验室（SciLifeLab）说："这是我们第一次窥见一个多世纪前就已经灭绝的、专门针对泰加动物的调控基因（如microRNA）的存在。"这项开创性的研究为探索全球各地博物馆收藏的大量标本和组织提供了新的机遇和意义，这些标本和组织中的RNA分子可能正等待着我们去发掘和测序。斯德哥尔摩大学和古遗传学中心的进化基因组学教授洛夫-达伦（LoveDalén）说："将来，我们可能不仅能从已灭绝的动物身上恢复RNA，还能从博物馆收藏的蝙蝠皮和其他宿主生物身上恢复RNA病毒基因组，如SARS-CoV2及其进化前体。"这项研究的作者表示，他们对未来整合基因组学和转录组学的整体研究发展感到兴奋，希望能在DNA之外开创古遗传学的新纪元。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385249.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385249.htm

共生鱼类排泄的"益生菌"可帮助受到环境压力的珊瑚从白化中复原

共生鱼类排泄的"益生菌"可帮助受到环境压力的珊瑚从白化中复原这也为科学家们打开了一扇大门，他们可能会使用"粪便移植"来支撑那些已经驱逐了其有益共生体的受压珊瑚，就像在毁灭性的珊瑚白化现象中一样。莱斯大学海洋生物学家AdrienneCorrea说，他的实验室发现了这种大便益生菌，"这个信息是，'移开食草动物，不只是你在帮助维持珊瑚的优势，这些吃珊瑚的鱼可能也在通过传播有益的珊瑚共生体来帮忙。""当许多小珊瑚在礁底定居时，它们必须从环境中获得它们的共生体，"Correa补充说。"我们已经看到水和沉积物中的共生体，以及珊瑚礁上的大丛生藻类，但我们还没有真正研究过这些微生物是如何到达所有这些地方的。"这个惊喜的发现是研究人员在对法属波利尼西亚的莫奥雷亚珊瑚礁长期生态研究站的考察中注意到的，在考察期间，研究小组跟踪了食珊瑚动物和食草动物。绘制排泄地点并采集粪便样本，科学家们发现了一些令人难以置信的珊瑚礁共生的真正运作方式。事实上，研究人员对在华丽蝶鱼（Chaetodonornatissimus）和网纹蝶鱼（C.reticulatus）的粪便样本中发现的共生体的数量感到吃惊。每个物种在一个只有六个停车位大小的珊瑚礁上传播了估计1亿个活体共生体。就像蜜蜂给植物授粉一样，这种营养丰富的光合作用的施肥服务对珊瑚礁的生存至关重要。莱斯大学的卡斯滕-古鲁斯特拉在莫奥雷亚跟踪珊瑚捕食鱼时做笔记虽然科学家们已经知道共生体已经被包装在鱼的粪便中，但这项研究揭示了良好的生物体的数量庞大。虽然食珊瑚动物会吃掉珊瑚，但它们的总体影响似乎比其它草食动物更有益，因为后者的粪便也会在珊瑚上留下，并被怀疑含有病原体，形成珊瑚礁的病灶。"大多数[食珊瑚动物]小口咬着成年珊瑚，不会真的杀死它们正在吃的珊瑚群，"莱斯大学的研究生和该研究的主要作者卡斯滕-格鲁斯特拉说。"这告诉我们，我们并不真正了解发生在珊瑚礁上的所有相互作用，一些物种可能以我们没有想象到的方式对珊瑚礁保护很重要。"这一发现为调查吃珊瑚的鱼在支撑挣扎中的珊瑚礁的健康方面可能发挥的作用打开了大门。该团队计划在幼年和受压的成年珊瑚上进行实验，观察"粪便移植"是否能提供超越顺其自然的好处。珊瑚如何以及何时接受它们的共生体仍然是一个谜，但研究人员希望生物干预可以带来解决珊瑚白化的新方法，这是压力过大的珊瑚排出大量的共生体的结果，经常使它们没有颜色。Correa说："这扩大了我们对食珊瑚鱼在珊瑚礁上的作用的思考方式。它们不仅仅是破坏了珊瑚框架。它们还分散了珊瑚和其他生物所需要的共生体"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354745.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354745.htm

达尔文的珊瑚礁悖论已解 科学家揭开珊瑚在贫瘠水域获取营养物质的谜团

达尔文的珊瑚礁悖论已解科学家揭开珊瑚在贫瘠水域获取营养物质的谜团南安普顿大学的一项研究揭示，珊瑚以生活在其细胞内的微小藻类为食，从而获得了以前认为无法获得的营养源。这一发现解答了一个被称为"达尔文珊瑚礁悖论"的长期谜团，解释了珊瑚如何在缺乏营养的水域中繁衍生息。领导这项研究的南安普顿大学珊瑚礁实验室主任约尔格-维登曼（JörgWiedenmann）教授评论说：达尔文的珊瑚礁悖论"是关于为什么珊瑚礁会在营养物质匮乏的海洋中生长的问题，它启发人们发现了有助于解释这一现象的几个重要过程。我们现在可以为这一谜题增添缺失的部分，帮助解开这个长期存在的谜团"。珊瑚礁为许多生物提供家园和觅食地。图片来源：Wiedenmann/D'Angelo/南安普顿大学他介绍说，查尔斯-达尔文（CharlesDarwin）乘坐"小猎犬号"（HMSBeagle）起航时，他认为自己是一名地质学家，在热带海洋航行期间，他很快对珊瑚礁的形成地点和原因产生了兴趣。达尔文正确地预测了地壳下沉和珊瑚稳步向上生长是如何相互作用形成巨大珊瑚礁结构的。然而，这种蓬勃生长背后的生物机制仍未得到研究"。石珊瑚是一种软体生物，有些人可能觉得它们像植物，但实际上它们是动物。这些生物由许多单独的珊瑚虫组成，它们聚居在一起，秘密地形成石灰岩骨架，形成我们所知的'珊瑚礁'三维框架。珊瑚礁是重要的水下生态系统，造福于许多人类社区。珊瑚礁是无数生物的家园和觅食地，维持着全球海洋生物多样性的25%。它们为地球上大约5亿人提供食物和收入。珊瑚礁上的单细胞共生藻，显示其通过细胞分裂生长。图片来源：Wiedenmann/D'Angelo/南安普顿大学珊瑚动物依赖于一种"共生"关系，即与生活在其细胞内的微小藻类之间的互利关系。光合藻类产生大量富碳化合物（如糖），并将其转移到宿主珊瑚体内以产生能量。共生藻还能非常有效地从海水中吸收硝酸盐和磷酸盐等溶解的无机营养物质。即使在缺乏营养的海洋中，这些化合物也可以作为生活在附近的海绵等生物的排泄物而大量存在。它们还可以通过洋流转移到珊瑚礁上。与它们的共生体不同，珊瑚的宿主不能直接吸收或利用溶解的无机营养物质，直到现在，人们还不清楚这些营养物质是如何促进珊瑚生长的。不过，南安普顿大学的科学家与英国兰卡斯特大学、特拉维夫大学和以色列耶路撒冷大学等合作团队一起，已经确定了这些必要的生长营养物质转移到珊瑚动物体内的机制。他们的研究成果发表在《自然》杂志上。南安普顿大学珊瑚礁实验室的实验水族箱。图片来源：Wiedenmann/D'Angelo/南安普顿大学通过在南安普顿大学珊瑚礁实验室进行一系列长期实验，科学家们证明，珊瑚实际上消化了部分共生藻群，以获取共生藻从水中吸收的氮和磷。如果水中有足够的溶解无机营养物质，即使珊瑚没有获得额外的食物，这种机制也能让它们快速生长。在印度洋偏远珊瑚礁环礁的实地考察结果支持了实验室的研究成果，证明这种机制在生态系统层面上促进了野生珊瑚的生长。南安普顿珊瑚生物学副教授、主要作者之一塞西莉亚-达安杰洛博士评论说："多年来，我们一直在实验水族箱系统中繁殖共生珊瑚，我们观察到，即使不喂食，它们也能生长得很好。根据目前的知识水平，我们无法解释共生双方是如何交换养分的，因此我们认为我们缺少了重要的一环，并开始系统地分析这一过程"。海鸟为印度洋的珊瑚礁引入营养物质。图片来源：兰卡斯特大学尼克-格雷厄姆（NickGraham珊瑚礁实验室的研究员洛雷托-马多内斯-韦洛佐博士（LoretoMardones-Velozo）进行了关键的实验，他补充说："我们可以预料到，动物会死亡或在珊瑚礁中发现营养物质，人们会认为，如果不吃东西，动物就会死亡或停止生长。然而，如果我们把珊瑚放在溶解无机营养物质水平较高的水中，它们看起来非常快乐，而且生长迅速。"研究人员使用一种特殊标记的化合物来追踪共生伙伴之间必需营养元素氮的移动。实验中使用的化学形式的氮只能被共生体整合到它们的细胞中，而不能被珊瑚宿主整合到细胞中。南安普顿大学稳定同位素质谱实验室经理巴斯蒂安-汉巴赫（BastianHambach）解释说："我们利用同位素标记技术，在提供给珊瑚的营养物质中'添加'比正常重的氮原子。这些同位素使我们能够利用超灵敏检测方法追踪珊瑚对营养物质的使用情况。"CeciliaD'Angelo博士在南安普顿大学珊瑚礁实验室繁殖珊瑚。图片来源：Wiedenmann/D'Angelo/南安普顿大学南安普顿大学古海洋学家保罗-威尔逊（PaulWilson）教授解释说："通过这项技术，我们可以明确地证明，维持珊瑚组织生长的氮原子来自于实验中喂给其共生体的溶解无机营养物质"。南安普顿大学的约尔格-维登曼（JörgWiedenmann）教授补充说："我们使用了10种不同的珊瑚物种来量化共生体种群是如何随宿主一起增长的。利用共生体生长的数学模型，我们可以证明珊瑚消化了其共生体种群的多余部分，为其生长获取营养。我们的数据表明，大多数共生珊瑚可以通过这种'素食'来补充营养"。科学家们还对生长在印度洋岛屿周围的珊瑚进行了分析，一些珊瑚上有海鸟，一些则没有，结果表明珊瑚有可能在野外养殖共生体并以其为食。实验珊瑚Stylophorapistillata的生长。图片来源：Mardones-Velozo/D'Angelo/Wiedenmann/南安普顿大学兰卡斯特大学海洋生态学家尼克-格雷厄姆（NickGraham）教授解释说："其中一些岛屿周围的珊瑚礁有大量的养分，这些养分来自鸟粪，即在岛上筑巢的海鸟的排泄物。在其他一些岛屿上，海鸟的繁殖地已经被入侵的老鼠消灭殆尽。因此，相关珊瑚礁获得的养分也减少了。我们测量了有密集海鸟群和没有密集海鸟群的岛屿周围鹿角珊瑚群的生长情况，发现在有海鸟提供养分的珊瑚礁上，鹿角珊瑚的生长速度要快两倍多。我们计算出，在有海鸟栖息的岛屿上，珊瑚动物组织中约有一半的氮分子可以追溯到共生体的吸收以及随后向宿主的转移"。科学家监测印度洋珊瑚礁上的珊瑚生长情况，研究海鸟营养物质的影响。资料来源：兰卡斯特大学，尼克-格雷厄姆通常由人类活动造成的过度营养富集会损害珊瑚，并对许多珊瑚礁构成日益严重的威胁。然而，由于全球变暖可能会切断珊瑚礁的一些天然供应路线，未来一些珊瑚礁获得的养分可能会减少。南安普顿大学的D'Angelo博士解释说："变暖的表层水更不可能从深水层获得养分。水体生产力的降低会导致共生体的营养物质减少，进而导致珊瑚动物的食物减少"。科学家们的新发现表明，虽然珊瑚动物可以通过捕食其共生体来忍受短暂的饥饿，但在某些地区，由于全球变暖带来的更长时间的营养物质枯竭，一些珊瑚礁可能会面临饥饿的风险。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379619.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379619.htm