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2007年12月21日Science中文摘要

2007年12月14日  美国《科学》周刊318卷   第609期   提要


《科学》评出2007年度十大进展
2007年研究人员惊叹从一个人到另一个人的基因组差异的程度之大,开始懂得这些差异在疾病和个体特性中的作用。《科学》杂志及其出版者美国科学促进会(AAAS) 将“人类基因组差异”评为2007年首要进展,并在12月21日出版的杂志上列出本年度其他9项最重要的科学成就。 负责今年评选过程的《科学》杂志物理类科学新闻副主编Robert Coontz 说,“多年来,我们一直谈人与人如何相像,甚至人与猿如何地类似。2007年的几项前沿研究第一次将人与人的DNA也存在很大的不同讲透彻了。这是一个巨大的概念性跳跃,将会对所有的事情产生影响:从医生如何治病、到我们如何看待自己以及保护我们的隐私”。 2007年中几位个人的基因组被测序。随着技术的提高,我们中的许多人将会拥有部分的或全部的自己的基因组,也将了解自己有患哪些疾病的风险。 自人类基因组序列测出以来,生物学家一直在绘制基因组的一个碱基上的小差异,这种差异被称为单核苷酸多态性(SNPs)。这些差异是2007年十几个研究项目的关键,研究人员在这些被称为基因组范围关联研究(genome-wide association studies)中比较几千位患病或无病个体的DNA,来确定哪些小的基因差异带来疾病风险。这种信息能帮助研究人员发现疾病基因,比如近年发现的几个2型糖尿病的基因。 今年的基因组范围关联研究为许多疾病提供了线索,包括心房颤动、自身免疫疾病、 双相障碍、大肠癌、1型和2型糖尿病、心脏病、高血压、多发性硬化症、以及风湿性关节炎。 2007年中,生物学家还了解到在DNA上亿个碱基中,成千到上百万的碱基可能丢失、增加、或以某种方式被拷贝,这些变化在几代人内能改变基因的活性。这些被成为“拷贝数差异”的影响在高淀粉饮食的人群中有表现,这些人群比有狩猎采集社区的成员有更多的消化淀粉DNA的拷贝。研究患或没有患自闭症的儿童的遗传学家发现了导致患自闭症风险增加的一个新的DNA修饰。 名列《科学》2007年10大进展第二的是重新编程细胞的技术。日本和美国小组分别在6月宣布他们用小鼠皮肤制造了诱导性多能干(iPS)细胞,这些iPS细胞能产生身体的所有细胞,包括卵子和精子,从而演示iPS细胞具有胚胎干细胞的能力。11月份,两个小组分别报告了用人类皮肤细胞制造iPS细胞的研究。这项研究可能改变干细胞研究的科学与政策。 Coontz说,“与首要的进展一样,一旦科学家能清除几个障碍,重新编程细胞可能为生物医学研究开辟新方向。虽然这项工作与首要进展不相上下,但是我们还是认可了人类基因组差异研究,因为该领域进展很快、势不可挡。 《科学》评选出的其它8项进展如下: 跟踪宇宙射线: 来自阿根廷击Pierre Auger天文台的研究人员报告说,击入我们大气的宇宙线看来来自天空中存在着许多活跃星系核的区域。这些宇宙线可能是经过黑洞附近的磁场时获得加速度的。 受体结构: 研究人员确定了人类Beta2-肾上腺素能受体的结构,这是一个重要的G蛋白偶联受体,它通过传递体内的激素、血清素、以及其它分子的信息管理人体内部系统。从抗组胺剂到beta阻滞剂等一系列药物以这些受体为靶标,结构知识可能会带来新的药物。 超越硅电子器件? : 过渡金属氧化物研究的进展也许预示了下一个材料革命,2007年中几个研究小组将两种氧化物生长在一起,制造了带有各种有用的电子和磁性性能潜力的界面。 量子霍尔效应: 理论和实验物理学家产生了预测的量子霍尔效应,这是电子从某些材料中流过时在外加电场作用下的奇怪行为。如果这一效应在室温下工作,它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算的设备。 分而治之: 研究揭示与病毒和肿瘤作战的T细胞有立刻保护和长期保护的分工,改进的疫苗也许使这项研究成果得到应用。研究人员发现,当他们捕捉到刚刚分化的T细胞时,在T细胞相反的两极有两类蛋白质被生成,一边的蛋白带有“战士”的分子标记,另一边的显示“记忆细胞”的特征,记忆T细胞能潜伏多年以防备未来的入侵。 以少胜多: 合成化学家研制了一个高效、低成本的制造药物和电子化合物的技术。 返回未来: 用人和大鼠做的研究提出,记忆和想象扎根于大脑的海马区,该区是记忆的一个关键中心。研究人员推测,大脑的记忆也许重新整理过去的经历来产生未来的情景。 游戏结束: 一个人工智能编程的精心杰作使双陆棋成为迄今为止计算机解决了的最复杂的游戏。研究人员显示,如果竞技双方不犯任何错误,双陆棋将以平局结束。 2008年应该注意的领域包括microRNA、人工制造的微生物、新的计算机芯片材料、人类细菌以及尼安德鲁人 的基因组、人类神经回路、以及来自CERN的Large Hadron Collider的数据。
英文摘要:Breakthrough of the Year,The News Staff


罗马尼亚的家庭寄养比孤儿院好
研究人员发现把儿童从罗马尼亚的孤儿院移到家庭寄养环境中,改善了这些儿童的认知发育,这项研究也许对没有稳固的家庭给养系统的国家提供公共政策上的指南。在罗马尼亚,对机构和家庭寄养儿童的文化态度通常与比如美国等国家的不同,这项研究第一次科学地研究了机构照顾幼儿对儿童的影响。 研究开始的时候,罗马尼亚还没有弃儿的家庭寄养系统。受罗马尼亚政府邀请,Charles Nelson和同事与罗马尼亚的社会工作者紧密合作,在布加勒斯特建立了这样一个系统。他们随机地把一些孤儿院的儿童移到寄养家庭中,然后用一系列的标准测试对这些儿童与留在孤儿院的儿童进行了比较。总体上,42个月和54个月后的测试表明,家庭寄养的儿童比留在孤儿院的表现得更出色,但是仍然不如从来没有在机构照顾下生活过的儿童。这些结果还表明,儿童进入家庭寄养系统越早,他们发育的改进越大。文章作者指出,他们将研究早期的发现向罗马尼亚政府做了汇报,之后,该国通过一项法律,禁止把2岁以下的儿童放到孤儿院这样的机构,除非该儿童有严重的身体或智力障碍。一篇相关的研究评述讨论了这项研究的生物伦理问题,结论是该项研究的设计成功地保护了参与的儿童。
英文摘要:Cognitive Recovery in Socially Deprived Young Children: The Bucharest Early Intervention Project,Charles A. Nelson, III, Charles H. Zeanah, Nathan A. Fox,el al.
英文摘要:The Ethics of International Research with Abandoned Children,Joseph Millum and Ezekiel J. Emanuel


甲虫的进化与多样性
新研究显示,当生物学家试图系统地重建甲虫家族树时,他们发现了许多甲虫群体之间过去不知道的关系,从而重新定义了甲虫的主要家族。鞘翅目是亚里士多德给甲虫的名字,因为这些昆虫有硬的类似盾的翅膀。甲虫占几乎所有被描述的物种的四分之一,但是该分类目内物种的关系不是很清楚。Toby Hunt和一个国际研究小组用先进的计算生物学技术对甲虫的进化关系做了更新分析,为几乎所有甲虫科建立了系统发生树。这些研究人员还仔细分析了整个分类目中甲虫的多样性模式,确定出大多数现代甲虫系的侏罗纪起源,家系的高成活率、以及能对各种生态位的适应能力是甲虫多样性的原因。
英文摘要:A Comprehensive Phylogeny of Beetles Reveals the Evolutionary Origins of a Superradiation,Toby Hunt, Johannes Bergsten, Zuzana Levkanicova, el al.


硫是火星之谜的答案?
新研究提出,火星的大气也许曾经富含二氧化硫,这也许能解释该行星古老海洋的一个存在已久的迷。在早期火星的表面有液态水的证据意味着该行星气温曾经相对地暖。研究人员曾提出该行星早期被二氧化碳大气环绕,向地球上一样,二氧化碳大气能使火星有较暖的温度。但是火星表面没有石灰岩和其他碳酸盐石一直是个迷,这类岩石在地球上到处可见,它们通常在浅海中沉淀出来。Itay Halevy和同事现在提出,如果早期火星具有高浓度的来自火山爆法的二氧化硫和氢化硫,就能解释这个表面的矛盾。与二氧化碳类似,二氧化硫是一种高效的温室气体。但是二氧化硫增加海洋酸性阻止了碳酸盐矿物质的形成,从而解释了火星上为什么没有这类岩石。这样的机制可能在地球上也存在过,这也许能解释为什么地球上没有来自大约40亿到25亿年前的太古宙的碳酸盐岩石。
英文摘要:A Sulfur Dioxide Climate Feedback on Early Mars,Itay Halevy, Maria T. Zuber, and Daniel P. Schrag

 
    
 


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