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2013年10月18日《科学》杂志精选

来源:生物360 / 作者:koo / 2013-10-18

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2013年10月18日《科学》杂志精选

封面故事:早期的原始人头颅提示某单一物种

A Complete Skull from Dmanisi, Georgia, and the Evolutionary Biology of Early Homo

对格鲁吉亚德马尼西(Dmanisi)的一具完整的大约有18万年历史的原始人头骨的分析提示,人属动物的最早成员——例如那些分类为 “能人” (Homo habilis)、“鲁道夫人”(Homo rudolfensis)及直立人(Homo erectus)等——实际上属于同一物种。据研究人员披露,这些早期的人类祖先可能只是在外观上看起来不同。David Lordkipanidze及其同事对这枚颅骨进行了研究,它是与另外4具早期人类祖先的遗骸一同被发现的,它们全部与相同的位置及地理时间阶段有关。但是,与其它的人科化石记录不同,这一被称作5号颅骨的颅骨,是一个小型脑壳与长脸和大颗牙齿的组合——这些特征在此之前还没有在早期人类的化石中被同时观察到。鉴于它们不同的身体特征,德马尼西(Dmanisi)的发现可与不同的人科化石进行比较,其中包括那些在非洲发现的距今约240万年前的化石及在亚洲和欧洲发现的其它距今180万年至120万年前的化石。研究人员在传统上利用这些人科化石中的差异来定义不同的物种,但Lordkipanidze和他的团队说,德马尼西(Dmanisi)各个化石间的差异并没有比在5种现代人或5种黑猩猩中所观察到的差异更大。鉴于这些发现,研究人员提出,起源于非洲的早期、多种多样的人科化石实际上代表了某个单一的、演化中的世系成员间的变异——而最符合这一情况的世系应该就是直立人。(DOI: 10.1126/science.1238484

对蛙类致命真菌的巧妙策略

The Invasive Chytrid Fungus of Amphibians Paralyzes Lymphocyte Responses

如地下忍者那样,一种特别的真菌细胞会偷偷地进入到世界各地的两栖类的皮肤之内并杀死它们,如今一项新的研究指出了为什么这种特别的真菌会这样厉害。在1998年,一种叫做Batrachochytrium dendrobatidis的壶菌的新品种被发现。研究人员认为,在近几十年中,它导致了几十种蛙的绝种。他们知道,真菌会插入到蛙类的皮肤内,使得它们需要得到水化的一层皮干掉,但是该真菌究竟是如何打出致命的一拳则一直不清楚。J. Scott Fites等人提出,B. dendrobatidis会跟随其它致病性真菌的脚步——即阻断其宿主的免疫系统。为了弄清这个真菌的分子部队中的哪一支会玩这一招,研究人员将真菌细胞与两栖类动物的免疫细胞——其中包括那些牵涉到两栖类的第一及第二线防御的免疫细胞(分别为其先天性及适应性免疫反应)——进行混合。该真菌对那些涉及先天免疫反应的细胞没有影响,但它会极大地抑制那些由B和T淋巴细胞作出的更具针对性的适应性免疫反应。(适应性免疫反应是清除真菌性感染所必须的。)科学家们在哺乳动物的淋巴细胞中开展了进一步的试验并发现了同样的结果。由于淋巴细胞抑制仅发生于当研究人员使用成熟的真菌细胞而不是年幼的游动孢子(它缺乏细胞壁)的时候,Fites及其同事提出,无论哪种真菌分子引起了对蛙类的致命性损害,它一定是在细胞壁中。为了确切地查明它还需做进一步的研究。这项研究——它显示了B. dendrobatidis是如何躲避两栖类免疫系统的——解释了为什么它会对两栖动物种群具有如此大的毁灭性;即使具有强大的先天免疫反应的蛙类也无法抵御它。在此描述的一般性感染机制可能还预示着一个范围更广的宿主-病原体系统。(DOI: 10.1126/science.1243316

亚马逊树木计数显示只有少数几种树占有优势

Hyperdominance in the Amazonian Tree Flora

研究人员说,亚马逊流域容纳了大约1.6万种不同的树种,但是其中227种——只有总数的1.4%——占了该雨林中树的几乎一半。这一发现意味着亚马逊生态系统——它是全世界最丰富及最多元化的生态系统——依赖于极小的一组物种。Hans ter Steege及一个超过100位同事的团队对在亚马逊流域遍布的1170个不同树区中的任何茎干粗过3.9英寸(10厘米)的树木进行了编目。他们的分析对整个亚马逊的树木物种的丰富、稀少及富有程度提供了新的细节。在此之前,在那部分世界中的有关树木物种的组成及分布的数据一直十分稀少,并局限于本地及区域性的尺度之内。(实际上,研究人员甚至一直不知道亚马逊最常见的树种是什么。但是,由于这项新的研究,人们如今知道它是串珠埃塔棕Euterpe precatoria棕榈。)由研究人员确定为“高度主宰的”227种树往往特别出现于某些栖息地,使得它们局限于1或2种森林——例如沼泽森林、陆地森林或白沙森林。总而言之,这些数据可在未来对保护工作及气候科学家的工作有帮助。(DOI: 10.1126/science.1243092

“水中垃圾车”在睡眠时工作最棒

Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain

对那些闹不清楚为什么睡一夜好觉会让我们能更好思维的科学家来说他们现在终于摸清点门道了。据一项新的研究报道,发生在就寝时间的独特的大脑变化可清除在白日积聚的有害毒素。当人类的睡眠被剥夺时,除了其它的行为方面的问题之外,他们还会表现出进行决策的问题和学习障碍。有一点很清楚的是人们为了要能每日正常的运作并保持健康就必须要休息,但是科学家们还不清楚为什么睡眠可诱导恢复性的效果。Lulu Xie及其同事应用一种叫做离子导入的技术来研究睡眠及清醒小鼠脑中的液体流动。具体地说,他们观察的是组织间隙——即脑细胞间的空白区域——内的液体流动。流经这些空间的液体很像一辆水中的垃圾车,在流经过程中可清除有毒代谢物——即清醒时进行日常作业中的脑细胞分泌的降解产物。Xie及其同事显示,在睡眠(或被麻醉的)小鼠脑中的组织间隙比那些在清醒时小鼠脑中的组织间隙要大60%;睡眠小鼠的脑子有着更好的清除废物的能力。这类废物之一是β-淀粉样蛋白——这是一个与阿尔茨海默氏病有关的蛋白;研究人员用荧光标记物来标记β-淀粉样蛋白并观察到,在睡眠小鼠中,β-淀粉样蛋白流出脑子的速度会快2倍。确实,Xie及其同事报告,在小鼠清醒态流出脑子的废物只是在其睡眠时的5%。他们的研究帮助解释了为什么我们的脑子在我们得到足够睡眠后会有更好的表现。而且,正如Suzana Herculana-Houzel在一篇《观点栏目》中所提出的,这一工作可被用来更好地定义那些于日间在脑中积累的会增加发生癫痫或偏头痛风险的废物。(DOI: 10.1126/science.1241224

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