科学家成功让蠕虫长出新头:人类肢体再生有望
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自然界十五大不可思议的神奇生物!在浩瀚的自然界中,有一些神奇的生物,它们的技能远远超越人类的想象,有的力大无穷,有的长生不老,每一项能力都让人类羡慕不已,梦寐以求!本人研究自然探索十多年,为大家盘点整理小编个人认为最牛的神奇生物!1.最强防弹衣:盲鳗这是一种生活在深海海底的低等脊索生物,主要以将死或已死的鱼类为食。
它最神奇的地方在于,能瞬间从身体吐出大量生物纤维,把周围的海水变成凝胶状态。
根据科学家的检测,这种纤维比世界上最坚韧的蜘蛛丝还要强韧,如果用这种纤维制造成衣服,普通手枪的子弹无法打穿!2.最厉害的枪手:枪虾这种身长不过5厘米的小东西,却能用它体长近一半的螯制造出世界上最大的自然界噪音。
它在猎食时或者防御的时候会将巨螯迅速合上,喷射出一道时速高达100km/h的水流,将猎物击晕甚至杀死。
这样高速的水流会发生气穴现象,形成一个极小的低压气泡,这些气泡从发出到破裂只有十亿分之一秒的时间,而且爆破的时候温度会达到4700度,对,你没有看错,4700摄氏度!联想:未来奥运射击运动员转移枪虾的基因,他将百发百中,轻易打破世界纪录!3.最强大力神:蜣螂俗称屎壳郎,一生都在为推粪球忙忙碌碌(屎壳郎滚屎球)。
虽然名字不好听,但是这家伙却是自然界最大力的动物,能搬动自己身体1141倍的东西。
这相当于一个成年人搬动80吨的重物(两臂一晃有千钧之力的大力神)!联想:未来奥运举重运动员转移蜣螂的基因,他将力大无穷,轻易打破世界纪录!4.最牛拳击手:螳螂虾俗称作虾蛄,色彩斑斓,性情凶猛,视力锐利,这是自然界的超级拳击手,是世界上出拳最快的生物。
攻击时施展臂力可高达体重2500倍、加速率为10公斤。
虾蛄前脚的撞击力可轻易打穿甲壳类动物的外壳。
有记录大型虾姑在被捕获后曾一击把困着它的水族箱的玻璃击穿后逃走。
联想:未来奥运拳击运动员转移螳螂虾的基因,他将拳霸天下,轻易打败世界拳王!5.最牛神射手:射水鱼射水鱼属(学名:Toxotes;英文名称:Archer Fish):是分布于印度洋——太平洋地区的射水鱼科七种鱼的统称,以其能从口中射出水滴,射猎水面悬垂植物上的昆虫为食而闻名世界。
65 个有待解决的生物学问题生物化学与生物物理进展Prog.2005 ;32(8)Biochem.Biophys.编者按:在美国《科学》杂志(Science)创刊125周年之际,2005年7月1日出版的Science 杂志刊登了今后有待解决的25 个重大科学问题和100 个较小的重要问题(Science,2005,309 :78~102),涉及从宇宙本质到人类和社会本质的广泛科学领域.在25 个重大问题中,与生物学相关的有15个(本文所列问题1~15),其中处于前10 位的,生物学问题占8个. 在总共125个问题中,有65个与生物学相关. 本刊邀请唐捷研究员等将这65个问题编译发表于此(部分内容有删节),以飨读者.1 为什么人类只有如此少的基因?10 年之前的传统观念认为,我们需要大约10万个基因才能完成细胞内的无数反应和代谢过程,才能发挥我们个体的正常功能. 但是事实证明,我们只有大约25 000 个基因--- 这些基因数目几乎和拟南芥(一种微小开花植物,经常作为研究的模式生物)一样多,还比不上秀丽隐杆线虫(一种蠕虫,经常作为研究的模式生物). 这个惊奇的发现使遗传学家对人类基因组有了更加深刻的认识:人类和其他哺乳动物的基因组比我们以前所认识的更灵活、更复杂,许多基因可能编码不止一个蛋白质. 研究表明,调控蛋白、RNA、非编码DNA片段、甚至染色体本身化学或结构的改变等许多因素协同作用,调控着基因何时、何地、如何表达. 通过比对进化树上各个不同分枝上生物的基因组,生物学家们正在对调控区进行定位,进而阐明这些调控区是如何起作用的. 影响基因表达的这些元素是如何协同作用,使个体发挥正常功能的?这个中心问题的解决可能需要很长时间.2 意识的生物学依据是什么?目前有关意识的科学观点普遍认为,肉体和精神是同一个物体的不同方面,两者之间有联系. 根据这种观点,意识来源于肉体,来自大脑中的神经元,来自于神经元的性质和组织形式. 但是,习惯于进行客观观察和测量的科学家们,如何才能够解释我们的主观意识呢?目前正在进行中的一些实验或者研究,一般仅仅只能说明意识难题中的一些细枝末节,很少能够论及人类精神中最神秘的地方:自我意识. 科学家最终想要了解的,不仅是意识的生物学依据,而且还有它为什么会存在,什么样的选择压力导致它的发展,有多少种生物存在意识等. 一些研究者认为,意识是人类仅有的. 这种论断的得出,当然是依赖于对意识概念的定义. 意识的生物学标签可以应用在此方面的研究,帮助解决我们所提出来的问题,也可以帮助解决在生命发展早期的意识是如何发展的等问题. 同时,这种标签也可以帮助内科医生对无应答能力患者制定医疗方案.3 遗传变异和个人健康的联系有多大?在药物的代谢中病人的一些差异可以与遗传学联系起来,这解释了为什么同一种药物使有些病人受益匪浅,对有些病人没有疗效,而对另一些病人却会产生毒副作用同样,这类变异,目前也证明与老年性痴呆症以致乳癌等越来越多的疾病的风险系数有关. 这些发现引发了一种希望--- 我们接近于一个个性化医药的时代,在这个时代中遗传测试将决定疾病风险和指导预防策略和治疗. 但是发掘起作用的DNA---如果事实上DNA确实起作用--- 并且把这些知识转化为医生能够使用的基因测试仍然是一个强大的挑战. 癌症、心脏病、红斑狼疮和抑郁等疾病是一种特定的基因组合与一些环境因素(例如尼古丁或者油腻的饮食) 相冲突时产生的. 这些多基因的相互作用比那些单基因导致的疾病(例如血友病和囊肿性纤维化)更精细,更难解决. 确定这些多基因的相互作用需要统计学的突破和一遍遍重复的严格实验,从而避免把未证实的基因测试引入临床中. 下一步将是设计DNA测试来指导临床决策的制定.历史经验证明,把这些测试整合到标准的实施中将花费较长一段时间.在紧急情况时- -- 心脏病发作,急性癌症或者是哮喘发作--- 只有在很快产生结果的前提下,这些测试才很有价值.解读未来生命科学65 个有待解决的生物学问题4 人类寿命能延长多少? 人类寿命预期值正在不断提高,今天,在工业化的国家中每10 000 个人中有 1 个人可以成为百岁老人. 一些实验成功地延长了从酵母到老鼠不同物种的寿命,使一些科学家确信人类将会不费劲地活到100或者110岁.而其他人却说人的寿命会受很大限制,在其他物种中发现的寿命弹性不适合于我们人类. 延长寿命的一些成功的方法主要集中在以下几方面:限制热量摄入、降低胰岛素样生长因子1(IGF-1) 的水平和防止对身体组织的氧化损伤. 这三个方面可能是互相联接的,但是至今为止这种联接还没有被证实. 这些策略能帮助人类活得更长吗?热量限制是否在人体中起作用是一个引人入胜的问题,现在正在灵长目动物中做测试,并且美国国立老年化研究所(National Institute on Aging inBethesda ,Maryland) 正资助在人体中的短期研究. 志愿者在那些测试中进行长达 1 年的严格节食,同时研究者监视他们的新陈代谢和其他能够暗示他们衰老速度的指标. 另一些数据来自对百岁老人的遗传研究,他们的长寿可能遗传自他们的父母. 很多科学家相信人类的平均寿命有一个固定的上限,尽管他们对这个上限到底是85 岁,100岁或者150岁还没有统一的意见.5 地球上的生命是何时何地产生的?科学家通过对岩石的化学分析,发现光合作用生物早在37 亿年前就已经存在. 但研究者怀疑那些生命是否具有今天的生物所必需的基本特征. 现在几乎所有自然生长的生物都是通过DNA编码遗传信息,用蛋白质来催化化学反应的. 由于DNA和蛋白相互依存的关系极其紧密,无法想像其中之一能够独立提前进化. 但要说它们在生命出现之前同时出现,同样难以置信. 实验表明早期生命形式可能是基于RNA 而存在的. 由于没有其他类别的分子可以作为胞内信使,RNA表现出令人称奇的通用性,它不仅可以编码遗传信息,还可以发挥类似蛋白质的功能.一些RNA分子可以调节基因的开关,而另一些则结合蛋白质和其他分子.RNA可以自我复制,并承担其他的一些必需功能而维持细胞的基本生存. 许多科学家都认为,只有当生命经历过这样的"RNA世界" 才转变成为我们现在所熟悉的情形. 其他一些科学家则致力于研究在生命出现之前,那些化学物质是如何过渡到RNA世界的.目前许多科学家认为,早期大气的成分富含二氧化碳,与现代很不相同,而在这种条件下可以形成许多构成生命的基本分子. 同时彗星和流星也可能从宇宙空间给地球送来有机化合物.6 器官再生是由什么控制的?再生医学--- 器官和组织的重构--- 在21世纪中的地位可以与20 世纪的抗生素相当但在器官重构成为事实之前,科学家们必须先知道控制再生的信号是什么. 动物主要采取三种方法再生器官. 第一种,在蝾螈心脏中,正常情况下不分裂的器官细胞能够复制和生长以补充在受伤中损失的组织. 第二种,专职化的细胞通过一个被称之为去分化的过程,回到一种可塑的形态,再专职化成为不同的细胞以重建丢失的那部分组织. 蝾螈和水螈采取这种方法治愈和修复受伤的肢体,斑马鱼也采用这种方法修补剪短的鳍. 第三种,干细胞群按需要分化成不同形态的细胞. 涡虫在修复自己的时候采用这种方法. 揭开再生这个谜的关键点,在于如何区分人的损伤修复的过程和动物的器官再生. 它们间的区别可能不会很大,因为科学家们发现,一株老鼠能够在几星期内修复耳洞,而其他株的鼠却不能. 既然相当少的遗传差别就能造成这种影响,也许改变少数几个基因就能使我们成为有超级修复能力的人类. 如果科学家们成功地使人类具有这种能力,还会产生新的问题. 怎样控制细胞疯狂的生长?如何保证再生的部分具有合适的大小和形状,并在正确的位置和方向?如果科学家们能够解决这些难题--- 这是个很大胆的假设--- 那么人们就可以通过订购替换他们自己的部分器官了.7 怎样使皮肤细胞变成神经细胞? 科学家们现在已经能够通过转移细胞核的方式造出牛,猫,鼠,绵羊,山羊,猪甚至人的胚胎干细胞.他们希望进一步研究使干细胞能够治疗以前不能治疗的疾病. 但是现在的干细胞生物学家并不完全了解他们工作的过程,卵母细胞如何重新启动核的发育过程仍然是个谜. 在细胞分化的时候,它们的DNA都堆得紧紧的,不需要的或不应该表达的基因被封闭了.DNA缠绕在组蛋白上,基因随后被甲基化,这样就阻止了细胞中蛋白质复制的组件靠近它们. 研究表明去甲基的酶对核转移很重要,但这还远远不够必需的条件. 几十年的发育生物学的工作发现了控制细胞发育成骨和肌肉细胞的一些主要的基因. 但是单个基因缺失所造成的后果较容易观察,了解许多基因怎样协同控制细胞分化就难得多. 大约25 000 个人类基因是如何一起工作去形成组织?这个问题将会使科学家们再研究几十年.8 合作行为是如何进化的?进化生物学家和动物行为研究人员正在研究合作行为的遗传学基础和分子基础,以及生理、环境和行为因素对社会化的推动作用. 通过对从田鼠到鬣狗等哺乳动物的研究,神经科学家发现在大脑化学分子和社会策略之间存在着关键的相互关系. 而其他的一些数学爱好者,通过运用不断发展的博弈论和经济学中的建模方法,来确定合作的数量并且预言在不同环境下的行为结果. 博弈论(一种关于竞争、合作和游戏规则的数学理论)已经开始揭示人们对公平的渴求与向往:博弈者会联合起来,花费大量的时间与精力去惩罚一些不公正的行为,即使这种行为对他们自己没有什么直接的好处. 但是,通过这些博弈发展起来的模型仍然不是非常完美的,因为这里没有考虑情感对合作的影响. 不过,随着博弈论复杂性的增加,研究人员希望获得一个管理复杂社会的更加明确的规章. 希望随着研究的深入,人们最终能够知道是什么激发了合作精神.9 是什么决定了物种的多样性?在某些区域,有成千上万个物种存在,相反,在另外一些地区,只有很少的物种存在.比如,热带地区比起高纬度地区来说是一个物种更为繁杂的乐土. 生物学家正在努力揭示这种现象的原因. 正如人类的动乱、食肉动物的掠食以及其他食物网之间的关系一样. 在决定鼓励还是抑制物种多样性的方面,环境和生物体之间以及生物体自身之间的相互作用起了关键性的作用. 但是,各种影响因素是怎样互相协同作用形成多样性还是一个巨大的奥秘. 古生物学家跟踪了数千年间各种各样的生物体生存范围的扩张和收缩,他们发现在物种形成中,地域分布是主要的决定因素. 进一步的研究应该侧重于揭示更大规模的分布,或者研究物种大规模灭绝的原因以及这些大灾难在新物种形成中所起的作用. 研究者从野外的动植物中发现,栖息地能够影响他们的形态和行为,尤其对性别的选择上有很大影响,从而加速或减慢物种的形成. 进化生物学家也发现物种的形成会停止,当隔离的种群重新交流,原本趋异的基因组可能产生均质化. 分子水平的推动力,像低突变率或者某些基因位点有更大的可能代代相传,也同样影响着物种形成的速率. 所有这些因素是如何对不同种的生物体通过不同方式相互作用,是当今急切需要解决的课题.10 是什么遗传变化使我们成为独特的人类? 和其他物种一样,人类有一个由进化所形成的独特基因组. 科学家们现在能够在一个新的水平解决人类学的这个基本问题:使我们成为人类的遗传变化是什么?尽管统计显示我们的DNA中仅有 1.2%与黑猩猩的DNA有差异,但是其中所暗藏的人类与黑猩猩之间的遗传差异很可能是非常深奥的.每100个碱基中有一个变化就会导致成千上万个基因的改变,如果你将插入与删除算在内,这个差别会变得非常大. 但即使我们证明了人类与黑猩猩存在约4 000 万序列差异,我们又如何知道它们意味着什么呢? 一种方法是研究那些在人类中被优先选择的基因. 在人类以及其他灵长类动物的DNA中,已经发现了大量的基因存在选择的细微迹象,尤其是那些与宿主- 病原体相互作用,繁殖,感官系统如嗅觉和味觉相关的基因.并不是所有的这些基因都能使人与我们的猿类表兄弟区分开来. 我们的基因组显示,人类是在抵御疟疾的过程中进化的,但抵御疟疾的能力并不足以使人类区别于其他动物. 一些研究者从一些改变人类关键特征的临床突变着手探索基因的进化,用这种方法确定了几个可能的基因. 例如,发生突变时,MCPH1和ASPM会导致头小畸形,FOXP2则会导致语言缺陷,在这三个例子里,是人类而不是黑猩猩的进化过程中显示了选择压力存在的迹象. 因此,它们可能在人类的大脑和语言的进化过程中发挥着作用. 即使是像这样的基因,通常也很难完全确定它们到底在发挥什么作用. 基因敲除实验,这一揭示基因功能的经典方法,因为伦理道德的原因不可能在人类和猿身上来进行. 因此需要对人类和猿的基因组和表现型进行大量的比较分析工作.11 记忆是如何存储和提取的?记忆使我们每个人都很独特,同时也使我们的生活具有连贯性. 理解记忆在我们大脑中是如何存储的对于理解我们自己是必不可少的. 通过在动物身上的实验以及人类大脑成像科学家现在能够知道各种记忆的分类,并知道他们属于大脑中哪一部分的功能. 海马状突起所处的内颞叶对于产生新的记忆是非常重要的. 然而,内颞叶并不是陈述性记忆的最终贮藏室. 这样的记忆很明显是在大脑皮层长期存贮的,但记忆在皮层是如何存贮的,是如何表现的仍不清楚.短期记忆(持续几分钟)涉及到化学变化,该变化增强了神经元突触间的连接,而长期记忆(持续几天或几周)需要蛋白质合成以及新的神经突触的构建.最近的研究发现,动物学习一个新任务时经历的神经系统活动在后来睡觉的时候又会重复一遍. 这一过程是否在凝固记忆时发生作用呢?另外一些研究显示我们的记忆并不像我们通常想象的那样值得信任. 为什么记忆如此容易发生变化呢?这些都是有待解决的问题.12 一个体细胞如何发育成为整个植株?许多植物进化出一些修复机制和生殖策略,使它们能通过长出茎、根、和球茎来繁殖,其他的植物更为激进,能够通过单个的体细胞产生新的胚胎. 科学家还不能确定哪一个细胞具有胚胎生成的能力,近来的证据表明只有一小部分细胞能转化成胚胎. 在实验室中,除草剂2,4-D 能够促进细胞在培养基生长,形成一个新的细胞壁并且开始分化形成胚胎. 这种除草剂是一种被称为茁长素的植物激素的类似物,这种激素能够控制从植物对光和重力的反应以至果实成熟等许多步骤. 茁长素可能对自然个体胚胎生成也很重要. 研究无性胚胎繁殖可能帮助科学家们理解细胞的"开关" ,使植物保持灵活的生长方式同时用又不让生长失控. 进化生物学家急切地想知道这些机制在动物植物之间的差异,事实上控制某些体细胞胚胎发育的过程可能和动物克隆或肢体重建的机制相同. 在实践水平上,科学家们很想将实验室繁殖技术应用于玉米等还需要正常授粉的农作物. 这将提高繁育新的品种的速度和杂交幼苗的产量,使得农民和消费者都受益.13 如何从海量的生物学数据中得出全面的结论?生物学的数据变得越来越丰富. 大规模检测样品的方法,如DNA测序、微点阵芯片、自动化基因功能研究,都在增加数据库的容量. 科学家是否可以从海量的分子数据中推断出整个系统和整个组织是如何运行的?这是现今所有生物学领域面临的一个中心问题. 需要有一种方法将所有这些信息联系起来,使得研究者可从中总结出一些基本原理并以此为基础作出预测. 系统生物学家如今仅仅开始解密相对简单的网络. 他们发现了酵母中半乳糖分解代谢的途径,构筑出细胞中和简单大脑线路的信号网络模型. 从生物形式转换为计算机模式是一个艰难的过程,限制了这些研究的进度. 世界范围内,由生物学家、数学家和计算机专家所组成的新机构正在整合,以发展系统生物学的新方法.14 我们能否有选择地关闭免疫反应?长期以来,科学研究者试图在不削弱整个免疫系统的防御功能的前提下,诱使免疫系统耐受外来移植物. 但至今,他们只取得了很有限的成功.免疫学家们以小鼠为研究对象,已经揭示了几种耐受的精细机制. 免疫系统能够利用"调节性"细胞去抑制针对自身的免疫反应,也可以使有害的免疫细胞自杀,或者进入一种不应答状态. 研究者现已确切知晓驱使这些过程的基因、受体、及细胞间通讯的详尽细节. 然而了解免疫系统如何工作是一回事,如何以一种安全的方式调控它又是另一回事. 移植研究者们利用三种主要策略诱导免疫耐受. 研究者们给患者注射器官捐献者的骨髓,期望捐献者的免疫细胞可以教会宿主去耐受移植物. 第二个策略是使用药物训练T 细胞进入不应答状态,或是当它们在移植组织中遇到外源抗原时自杀. 第三个方法是提高调节性T 细胞的数量,如此可以防止特异性免疫细胞的繁殖,并通过分泌细胞因子来抑制排斥. 如果研究者能够成功地诱导特异性免疫耐受,成千上万的器官移植病人的预后将大大改善,同时对治疗自身免疫性疾病也会大有帮助.15 制造有效的HIV 疫苗是否可能? 一些怀疑者认为找到预防爱滋病毒的疫苗是不可能的. 他们认为HIV 复制如此之快,且在复制过程中出现如此多错误,以致于疫苗不可能挡住所有HIV 的攻击.HIV 用糖覆盖它表面的蛋白质以隐藏它可被抗体识别的脆弱部位.HIV 也可制造蛋白质挫败其他免疫分子的生成. 怀疑论者指出结核芽孢杆菌是最好的例子,它们像HIV 一样总是一再战胜免疫系统. 但现在研究者已从感染人群中分离出许多可以在试管实验中阻断HIV 感染的抗体,下面的关键是搞清楚引发抗体的特殊抗原是什么. 很多人想做的是开发一种AIDS疫苗,既要刺激抗体的产生也要引发细胞免疫. 也许关键在于在黏膜表面诱导免疫反应,因为黏膜表面是HIV 病毒典型入侵的地方. 甚至研究者由此发现一种全新的免疫反应也不是不可能的.16 植物细胞是如何形成细胞壁的? 围绕细胞的纤维素和胶质壁,可以帮助细胞吸收水分,支持树木长高. 这个生化过程蕴含着生物物质转化成燃料的秘密.17 为什么植物不是对所有疾病都有免疫能力呢? 植物有一些非特异的免疫效应因子,也有一些针对特异病原体的分子"狙击手". 植物病理学家不禁要问一个问题:为什么不同种属的植物,甚至是亲缘关系非常近的植物,都有自己特异的免疫效应分子?这个问题的答案将有助于开发更加抗病的农作物.18 植物适应逆境胁迫而产生变异的基础是什么? 我们需要农作物有更好的抗旱、抗寒等对付恶劣环境的能力. 但是有如此之多的基因通过复杂的相互作用参与调解这些抗性,以至于到目前为止还没有人能说清每个基因是如何工作的.目前认为是地球受到的一次剧烈撞击导致了恐龙的灭绝,但是除此以外还没有找到其他物种灭绝的诱因. 要找到这些更微妙更隐蔽的诱因,我们还有相当长的一段路要走.20 我们能阻止物种灭绝么? 要找到性价比高、政治上可操作的方法来保护濒危物种,需要我们创造性的思维.21 生态系统将会如何适应全球变暖? 如果我们想预计持续增强的温室效应所产生的后果,气候模型专家们应将精力集中在地域性变化上,而生态学家则应致力于研究环境变化的正确组合.22 在近代到底有多少个人种共同生活在一起,他们之间的关系又是怎样的呢?在印度尼西亚境内新近发现的侏儒人化石说明,在距今100 000 年前世界上至少存在 4 个人种. 不过我们需要更准确的时间数据和附加材料来证明或修订这个假说.23 近代的人类行为是如何形成的呢? 近代智人是逐渐获得抽象的思维、语言和艺术的,还是像40 000 年前的欧洲那样发生了一场文化大爆炸?来自人类发源地--- 非洲的数据可能是揭开谜底的钥匙. 24 人类文化的根源又是从何而来的? 没有一种动物能够像人类一样很早就有了发明创造并把他们传承下来. 知道是什么决定了这种区别将会帮助我们理解人类文化的发展历程.25 端粒和着丝粒在基因组功能中起什么作用?这些染色体的特性仍然未知,除非有新的技术能对他们进行测序.26 为什么有些基因组非常巨大而有些则非常小?河豚基因组为4×108 碱基,肺鱼则为 1.33 ×1011碱基. 重复和复制并不能解释这种大小差异.27"垃圾" 序列在我们的基因组中起什么作用?基因间的DNA对基因组的功能和新物种的进化很重要. 比较测序,芯片研究和实验室工作正帮助基因组学家在" 垃圾" 中发现许多遗传基因.28 新技术能够将测序成本降低到什么程度?新工具和新概念的突破正以数量级为单位降低测序成本. 这种降低促进了个性化医疗研究以及进化生物学的成长.。
青出于蓝而胜于蓝作者:蒋华良来源:《科学》2016年第01期2015年度诺贝尔生理学或医学奖,颁发给中国的屠呦呦,以及爱尔兰的坎贝尔和日本的大村智。
屠呦呦因“有关疟疾新疗法的发现”分享一半奖金,另两位科学家因“有关旋盘尾线虫感染新疗法的发现”获得另一半奖金。
他们的发现对一些最具毁灭性的寄生虫疾病的治疗做出了革命性贡献,为拯救人类生命,为改善人类健康、减轻病痛带来的功德不可估量。
中国的屠呦呦、爱尔兰的坎贝尔(William C.Campbell)和日本的大村智(Satoshi Omura)三人共享2015年诺贝尔生理学或医学奖。
坎贝尔和大村智的贡献是发现了一种治疗由旋盘尾线虫和淋巴丝虫寄生引发的感染的新药物——阿维菌素,屠呦呦则是发现了一种治疗疟疾的新药物——青蒿素。
他们的发现使得每年因此从中受益的患者可达数以百万计。
很多寄生虫会导致疾病发生。
据统计,全世界有1/3的人不同程度地受到寄生虫的感染。
其中在撒哈拉以南非洲,南亚以及中南美洲情况尤为严重。
盘尾丝虫病和淋巴丝虫病是两种由寄生虫感染导致的严重疾病。
盘尾丝虫病也称“河盲症”,患者出现持续的角膜炎症并最终导致失明:淋巴丝虫病感染超过l亿人,患者出现全身肿胀症状,其引发的临床症状令人难堪且会导致患者失去生活自理能力,如象皮病和阴囊淋巴积液等。
疟疾是一种主要通过蚊虫叮咬而传播的疾病,病原体侵袭红细胞,引发患者发热,严重时导致大脑损伤甚至死亡,寄生于人体的疟原虫会出现周期性规律发作,不同疟原虫产生的问题还有差异,可多次、反复发作。
全世界有超过34亿人面临感染疟疾的风险,每年有超过45万人被疟疾夺去生命,其中很大一部分是儿童。
长期以来,人类对抗这些疾病的药物并没有出现较大的突破,但是这三位获奖者的工作从根本上改变了这种状况。
作为微生物学家的大村智擅长从微生物中分离药物,他从土壤样品中分离出链霉菌菌株,并在实验室中培养,最终提取到一系列抗菌物质。
坎贝尔是寄生虫生物学家,他在大村智提取的抗菌物质中,经深度挖掘、提炼,发现其中一种成分可有效杀死家畜和农场动物的寄生虫。
生命科学的前沿进展生命科学是当前世界范围内最具活力的科学领域之一,这个领域中不断涌现出各种革命性的技术和理论。
本文将介绍五个当今生命科学的前沿进展。
一、基因编辑技术基因编辑技术拥有无限可能,这个技术可以创造出新的真核生物,让人可以自由地操纵生物体的遗传物质。
这个技术一旦成熟,或许就可以完全治愈我们许多现在被认为是不治之症的疾病,如癌症、艾滋病等。
基因编辑技术对未来的医疗,特别是个性化治疗方向,注定将有深远的影响。
二、干细胞技术干细胞可以被转化成成体细胞,如心脏细胞、神经细胞和肝脏细胞等,其可用于治疗多种疾病。
干细胞技术也为人们提供了一种可以代替器官捐献的方法,因为它可以培养出个性化的匹配器官。
未来,干细胞技术对细胞治疗和组织工程学的成功将会有重要的贡献,可能使治愈那些目前还无法治愈的疾病成为现实。
三、人工智能人工智能技术正在被应用到生命科学中,例如,人工智能可以为药物发现提供有效的方法。
在药物发现中,人工智能可以发现传统方法难以发现的药物。
研究人员已经用人工智能成功地开发了许多新的药物,特别是肿瘤治疗方面。
人工智能还能够帮助提高病人的医疗保健水平,例如通过智慧医疗管理患者的电子病历,篡改药品管理等。
四、脑机接口技术脑机接口技术让人们可以通过大脑波来控制物体,例如,运动假肢等。
同时,脑机接口技术也可以学习思维和行为模式,可以让我们更好地了解大脑工作的方式。
这个技术一旦成熟,将会推动整个医疗行业向前发展。
未来的治疗趋势可能会像"黑镜"中一样,实现一些令人难以想象的操作,例如,通过脑机接口来直接传递感官体验,通过“黑镜”传递的信息,实现参与其中。
五、纳米技术纳米技术是一种利用微观材料的性质来设计、制造和操作材料和装置的技术。
在生命科学中,纳米技术可以用来制造人工器官和药物,纳米技术的效率相比传统的技术大大提高。
另外,纳米技术还可以用于控制药物的释放时间和合成方法,有望为治疗癌症等疾病带来新策略。
什么动物有再生功能有再生功能的动物是指能够恢复或再生已经损失的身体部分的动物。
在自然界中,有一些动物拥有惊人的再生能力,让我们来了解一下。
首先,我们来介绍两种可以再生的动物:蜥蜴和星鱼。
蜥蜴的再生功能体现在尾巴上。
当蜥蜴的尾巴被捕食者咬断时,它们可以再生一条全新的尾巴。
这是因为蜥蜴体内的细胞具有再生的能力,可以重新分裂和生长。
星鱼的再生功能则表现在互动的身体部分,若身体的一部分被损伤,星鱼可以再生一个新的身体。
接下来,我们来看一下蛇。
蛇的再生功能主要体现在它们的皮肤上。
当蛇的皮肤老化或受伤时,它们可以蜕皮,将老旧的皮肤彻底剥落掉,并生长出一层新的皮肤。
这让蛇看起来焕然一新,焕发出新的生机。
除了蜥蜴、星鱼和蛇,还有一种再生功能很出众的动物是海星。
海星的再生能力令人惊叹。
当海星的身体被切断或受伤时,它们可以再生出一个完整的新身体。
甚至只需一个非常小的身体碎片,也能够再生成为一个全新的海星。
这种再生功能使得海星在海洋生态系统中占有重要的地位。
最后,我想介绍一下脊椎动物中的两个再生能力很强的动物:脱壳的蛤和变形的蝾螈。
脱壳的蛤是指蛤蚌的外壳被摧毁或受损后,蛤蚌可以再生一个新的外壳。
而变形的蝾螈则具有让人惊叹的再生能力。
当蝾螈的身体受到重创时,它们可以再生出全新的身体,甚至包括内脏器官和四肢。
这种再生能力让蝾螈成为了再生动物中的巅峰之作。
总结起来,有再生功能的动物包括蜥蜴、星鱼、蛇、海星、脱壳的蛤和变形的蝾螈等。
它们的再生能力让我们惊叹不已,也让我们对自然界的奇妙能力有了更深的认识。
这些再生动物的存在证明了自然界的神奇和多样性,也让我们更加热爱和珍惜这个美丽的地球。
生物学家在发育生物中发现神奇的再生现象自然界充满了各种神奇的现象,其中再生现象就是一个备受关注的热点。
人们对于再生现象的研究自古以来就没有停止过,从古希腊哲学家亚里士多德到现代科学家们,都对再生现象进行着深入的研究。
而最近,一项新的研究也引起了人们的极大关注——生物学家在发育生物中发现了神奇的再生现象。
再生,指的是生物在受到外部伤害或自身器官退化的情况下重新生长或再生的过程。
在许多生物中,再生现象非常普遍,比如一些动物能够重新生长断掉的尾巴或脚,有些植物则能够把自身的根、茎、叶等部分再生出来。
然而,要想实现人工的再生,仍然是一个巨大的挑战。
为此,许多科学家们致力于研究生物体内再生的物质和机制,以期能够为人工再生提供新的思路和方法。
最近的研究结果显示,在某些发育过程中的生物体内可以发现非常神奇的再生现象。
这项研究首先开展于盲肠细胞的研究中,盲肠细胞是一种细胞按照先天编码和环境信号决定细胞发展方向的某个发育过程中的重要细胞。
通过对一些实验样本的研究,研究团队发现,在某些发育过程中,一部分细胞会出现再生现象,即已经失去发展方向的细胞重新回到了发展轨迹中来。
这样的再生现象非常罕见,但发现这个现象对于我们了解生物发育过程中这些神秘的机制至关重要。
事实上,对于再生现象的研究一直是生物科学中的一个重点和热点。
通过深入研究发现,再生现象涉及了细胞的再生、细胞分裂和细胞分化等多个环节,而这些环节又与基因调控、细胞信号传导等多个生物学领域密切相关。
因此,只有多领域、跨学科的深入研究,才能够为人们解开再生现象的许多谜团。
而在这项新的研究中,生物学家们发现了在发育过程中再生现象的新领域,这也为生物学研究打开了新的局面。
通过样本的研究,研究团队发现,在盲肠细胞的发育过程中,细胞中一种叫做Klf4的基因会被激活,从而导致细胞的再生现象。
这个发现让生物学家们惊喜不已,他们认为这项研究结果有望为人类的再生疾病带来新的希望。
正如一个著名的科学家所说的那样:“探索自然世界的奥秘是我们永恒的课题。
龙源期刊网 蝾螈断肢再生的奥秘作者:徐娜来源:《科学之友》2009年第28期为了让人类也能获得断肢再生的能力,或者开发出催化断肢再生的药物,科学家一直在努力寻找低等动物断肢再生的真相。
最近,德国和美国的科学家利用获得过诺贝尔生物学奖的荧光蛋白技术,初步揭示了蝾螈断肢再生的奥秘。
所有生物都有让身体一些部位重新生长的能力,但是蝾螈再生的灵敏度在生物界是数一数二的。
哺乳动物可以再生肌肤,或是让断骨重新接回,不过蝾螈的能力更胜一筹,它们可以在几星期内长回断掉的肢体。
更加鲜为人知的是,蝾螈还可以让受损的肺部重新生长、修复断掉的脊椎,甚至重新生长出部分损伤的大脑。
科学家一直在猜想这种小小的两栖动物到底如何具有这么高明的本事。
研究人员曾经推测,这是蝾螈体内的“多能干细胞”在运作,这种细胞会在蝾螈的肢体截断时重新分化成不同的细胞,让蝾螈长出新的肢体。
多能干细胞就像人类胚胎干细胞,会受到体内激素的诱导,分化成组成皮肤、骨头、神经、肌肉等等的特别细胞组织。
但是,德国与美国科学家在近期宣称,蝾螈的再生并非是多能干细胞的功劳,而是由一种普通的细胞来完成的。
7名研究人员先抓来墨西哥蝾螈,接着把一些海洋荧光鱼的发光基因移植到蝾螈的染色体中。
墨西哥蝾螈长相十分可爱,它们有一张娃娃脸,全身粉嫩粉嫩的,它们的红色腮部露在外面,像珊瑚一样。
携带荧光基因的墨西哥蝾螈细胞在紫外线的照射下会变成亮绿色,因此研究人员可以立即找出新生肢体细胞的来源和生长情况。
研究人员先把其中一些墨西哥蝾螈的肢体弄断,观察它们的肢体再生过程。
接着,它们把具有绿色荧光基因的成年蝾螈的肢体细胞移植到蝾螈胚胎中,接着观察这些细胞在胚胎中将会有什么样的变化。
结果,研究人员发现,蝾螈的器官再生并非之前所想的通过多能干细胞,而是通过可以“记忆细胞来源”的普通细胞。
研究人员发现,蝾螈断肢之后,血脉快速收缩以减少流血,皮肤细胞很快掩盖伤口,肢体残留的细胞即所谓的“胚轴原”,最终成为身体新部位。
儿童动物科普小知识_动物的趣味知识小朋友们,虽然你们喜欢动物,但是你知道动物的科普知识吗?下面给大家带来一些关于儿童动物科普小知识,供大家参考。
动物科普知识1苍蝇为什么不拉稀?苍蝇的一生,要经过卵、蛆、蛹、成虫四个时期,繁殖非常快。
炎炎夏日,它们8天就可生产一次,一只雌蝇一次能产1千多枚卵,5个月后,后代的数量可高达1.9万亿亿只。
仅一只苍蝇身上就能够携带六百多万细菌,可以传播肠炎、结核、痢疾、伤寒等30多种疾病。
但是“惹祸上身”这个词用在这里可不合适,因为苍蝇自己不会感染上这些疾病。
科学家们发现,在苍蝇生长发育的过程中,幼虫会合成一种特殊的蛋白质,称抗菌活性蛋白,使其对病原具有免疫作用,成为苍蝇身上各种病菌的克星。
据测定,这种抗菌蛋白只需要万分之一的浓度就杀死多种病菌,这种效力超过了青霉素。
许多对人有害的细菌,在苍蝇的消化道内也只能生活五六天。
动物科普知识2丹顶鹤丹顶鹤身体高大,直立时1.5米左右,全身洁白如雪,长而弯曲的双翅盖在身上,翅尖部分的羽毛为黑色,黑黝黝的颈部映衬出头部鲜红的丹顶,好象一顶小红帽,故而得名“丹顶鹤”。
丹顶鹤素以“三长”著称,即长腿、长颈、长嘴,婷婷玉立的身材,使丹顶鹤显得更加高雅、华贵。
丹顶鹤生活在浅滩、沼泽地带,迈着它那细长的双腿,漫步在水中,寻找着鱼、虾和乌拉草、三楞草等食物。
春暖花开时,丹顶鹤迁飞至我国东北地区,在浅水滩的草丛中造巢、产卵。
天气慢慢转冷时,丹顶鹤便飞到日本海岛过冬,是一种典型的候鸟。
迁飞时的丹顶鹤,常常排成“v” 字或“Y”字形,远远望去,潇洒而飘逸的身姿,映衬在蓝天白云之下,怪不得古代神话中的神仙总是把它做为坐骑呢!也许“仙鹤”之名,就是因此而得来得吧!每年的4—5月是丹顶鹤的繁殖季节。
丹顶鹤的巢大多建在四周环水的浅滩上。
在巢的旁边多有一米多高的野草作为掩盖。
巢呈浅盘形,用干枯的芦苇做底,先铺在下面,再用柔软的芦花、草叶垫在芦苇上,筑成一个既隐蔽又舒适的巢。
科学家的最新发现科学是不断进步和发展的过程,每时每刻都有科学家在不遗余力地探索未知领域,探索自然界的奥秘。
最近,科学家们又取得了一些惊人的发现,让我们一起来看看吧。
一、太阳系外行星的发现人类一直在探索地球之外的星球,通过地面和天文望远镜观测国外的行星,但很难看到其他恒星系之外的行星。
然而,最近科学家们利用特斯拉电动车的热季节探测了一个星球,这是一种先前所未有的方法。
这颗行星位于离地球约600光年的一颗橙色矮星旁边,这个星球看起来像是冰冻的地球,距离星座猎户座大约3.5亿英里,大约是地球的2倍大小,被称为“托勒密星”。
二、基因编辑技术的研究进展在基因工程领域,科学家们一直在探索基因编辑技术。
最近,研究人员发现一种名为“Crispr”的新基因编辑技术不仅被用于改变植物物种,还能被用于改变狗的毛发颜色和大小。
此外,这种技术还能用于治疗肌肉萎缩症等疾病,使患者能更好地恢复肌力。
三、人类的认知能力人类一直想要进一步掌握自己大脑的功能和认知能力,最新的研究表明,人类大脑拥有许多未知的认知功能,值得我们进一步探索。
例如,人类大脑可以在确认某个图形的一部分后,自动填充这个图形,表现出类似于记忆的能力。
此外,人类视觉皮层的神经细胞对不可察觉的图像的反应可能对于认知起到了重要的作用。
四、微生物的研究微生物是我们居住环境中不可或缺的组成部分,科学家们一直在探索这些有利或有害的显微生物。
最近的研究发现,有一些细菌会在我们的肠道中产生类似于胆固醇的化学物质,这可能有助于保护我们的大脑,从而减少阿尔茨海默病等慢性疾病的发生。
五、量子计算的突破量子计算是计算机科学领域的一个新领域,最近的研究表明,量子计算机有可能会在未来的10年内解决世界上各种问题。
例如,它们可以运行计算机模拟程序,帮助科学家们更好地研究蛋白质,预测化学反应和发现新材料。
结论科学是永无止境的,每个发现只是我们不懈探索的开端。
无论是太阳系外的行星,基因编辑技术的发展,人类大脑的认知能力,还是微生物的研究,每一次的突破和发现都代表了我们不断革新和进步的路线。