北大院士等论文登Nature研究亮点

　　

生物通报道：2007年自然出版集团宣布《Nature》出版集团的新出版物、名为Nature China的网站（www.naturechina.com.cn）正式启动。这一网站致力于聚焦中国大陆地区和香港的优秀科学成果，每周都会针对最新发表的论文，在此网站撰写摘要和评述。本期推荐研究文章包括：

Stem cells: Full pluripotency

Published online: 12 August 2009 | doi:10.1038/nchina.2009.160

Original article citation:
Kang, L., Wang, J., Zhang, Y., Kou, Z. & Gao, S. iPS cells can support full-term development of tetraploid blastocyst-complemented embryos. Cell Stem Cell doi:10.1016/j.stem.2009.07.001 (2009).

北京生命科学研究所的研究人员在《Cell Stem Cell》杂志上在线发表题为“iPS cells can support full-term development of tetraploid blastocyst-complemented embryos”的文章。该文章首次报道了通过四倍体囊胚注射得到完全由iPS细胞来源的小鼠。

领导这一研究的是北京生命科学研究所的高绍荣博士，其早年毕业于山东农业大学，从事动物克隆的研究。其实验室主要研究方向集中在研究哺乳动物体细胞克隆胚胎发育过程中再编程(Reprogramming)的分子机理。参与研究的还有康岚博士，王瑊玏博士，技术员张郁和寇朝晖。
在这篇文章中，研究人员通过慢病毒诱导系统，将四个转录因子Oct4, Sox2, c-Myc及Klf4转入小鼠体细胞获得的诱导多能干细胞(iPS cell)植入四倍体囊胚中，从而分离出了5个新的iPSC系。之后研究人员发现，利用其中一个细胞系，他们能够培育出存活到出生的四倍体互补胚胎，而且一个胚胎还存活到了成年。

研究人员决定在四倍体互补实验中测试这个iPSC系是因为当它注射到胚泡中的时候，它表现出了高得不同寻常的嵌合水平，因此它可能拥有许多其他iPSC系没有的独特性质。正如高绍荣强调说：“尽管这些发现是重要的原理验证，认定iPSC细胞是否通常在功能上等同于普通ESCs，这还为时过早。”正如这组作者在他们的论文中指出的，确定这个特定的细胞系成功、而其他的细胞系都失败了的具体原因将是很有趣的。

证明小鼠iPSCs确实可以通过最严格的多能性测试增加了一种希望，即重编程的过程可能有朝一日克服破坏胚胎以获得研究和可能的疗法所需的多能细胞的需求。然而，从这些发现获得的经验是否能够应用于人类细胞、以及人类iPSCs是否能够成为在所有情况下替代人类ESCs的可行方法，这还有待研究。


Neurobiology: The mediators

Published online: 12 August 2009 | doi:10.1038/nchina.2009.161

Original article citation:
Tong, X. P. et al. Ca2+ signaling evoked by activation of Na+ channels and Na+/Ca2+ exchangers is required for GABA-induced NG2 cell migration. J. Cell Biol. 186, 113–128 (2009).

2009年7月13日国际杂志《细胞生物学期刊》（Journal of Cell Biology）发表了中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所段树民实验室童小萍等的研究论文“GABA通过激活钠通道和钠-钙交换通路而引起的钙信号对NG2胶质细胞迁移的作用”。同期杂志在“本期新闻”栏目以题为“脑修复细胞对GABA的跟随反应”的短文对该论文给予重点介绍。

NG2胶质细胞又被称为少突胶质前体细胞，在脑发育早期产生少突胶质细胞以形成中枢神经的髓鞘。在成熟脑内也有大量的NG2细胞, 可能对脑损伤后的髓鞘修复起重要作用。NG2胶质细胞的一个重要特征是象神经元一样表达钠通道，但这些钠通道却不能产生神经元那样的动作电位，因此NG2胶质细胞所表达的钠通道的功能一直不清楚。童小萍等应用多种手段研究表明NG2胶质细胞表达的钠通道有一种慢失活成份。进一步研究发现NG2胶质细胞对神经递质GABA的反应和非成熟神经元的反应一样，都是产生兴奋性去极化反应，并使细胞内钙升高。与非成熟神经元的反应不同的是，GABA引起的NG2细胞钙升高并不是通过钙通道的激活，而是由于激活了钠通道的慢失活成份，从而使细胞内钠升高，继而通过钠-钙交换体使细胞内钙升高。进一步研究表明这一新颖的钙升高通路对GABA引起的NG2胶质细胞在脑内的迁移起关键作用。这些发现不但揭示了NG2胶质细胞新颖的钙信号机制，对理解发育早期NG2细胞在脑内的迁移机理及脑损伤后NG2细胞向损伤区迁移并参与髓鞘修复的机理也具有重要意义。



Biodiversity: Trees have a story to tell

Published online: 12 August 2009 | doi:10.1038/nchina.2009.162

Original article citation:
Wang, Z., Brown, J. H., Tang, Z. & Fang, J. Temperature dependence, spatial scale, and tree species diversity in eastern Asia and North America. Proc. Natl Acad. Sci. USA doi:10.1073/pnas.0905030106 (2009).

北京大学城市与环境学院生态学系，美国新墨西哥大学的研究人员报道了他们在物种多样性分布规律的机制性解释方面的最新研究结果。这项研究成果公布在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。

领导这一研究的是北京大学环境学院长江特聘教授方精云博士，其毕业于安徽农学院林学系，现任中国生态学会副理事长及美国生态学会主办刊物《Frontiers in Ecology and the Environment》等国内外多个学术刊物的副主编或编委。

物种数量（或物种多样性）由低纬度向高纬度递减的变化趋势是地球表面最显著的生态特征之一，对其规律和机制的探讨可以追溯到19世纪的达尔文时期。最近20年，随着国际社会对生物多样性问题的高度关注，物种多样性的分布规律及其机制的研究也随之成为生态学，环境科学和保护生物学的研究热点。

方精云院士课题组近年来致力于中国生物多样性分布规律及其机制的研究。他们在对全国近60座重要山地的植物多样性进行调查的同时，与各地的植物学专家合作，建立了含有多达11000余种的中国木本植物分布数据库。最近，他们基于这些物种的分布数据，并结合北美的物种分布数据，检验了James Brown研究小组提出的生态学代谢理论（Metabolic theory of Ecology, 简称“代谢理论”）对解释物种多样性分布规律的有效性。代谢理论的本质是认为环境能量控制着生物的代谢速率和个体大小，从而控制着物种数量的多少。方精云课题组研究发现，中国和北美地区的物种数量确实如“代谢理论”所预测的那样受能量制约，但空间尺度的大小极大地影响着这种能量与多样性之间的关系，也就是说，“代谢理论”具有极强的尺度依赖性。研究还发现，东亚地区物种多样性随纬度递减的速率比北美地区要大得多。这个结果推演出一个重要结论：温暖的东亚南部其物种数量比同气候的北美南部要丰富，但寒冷的东亚北方地区要低于北美的寒冷地区。该结论也得到了实测数据的支持。这一结论改变了人们长期以来普遍认为的“东亚地区的物种数量要比北美丰富”的观点。

该研究解释了东亚和北美生物多样性的分布规律，并发展了“代谢理论”，被认为是向物种多样性的机制性解释迈出了重要一步。研究结果以“Temperature dependence, spatial scale, and tree species diversity in eastern Asia and North America”为题，发表于近期的PNAS Early Edition上。论文的第一作者王志恒是方精云教授的博士研究生，现在瑞士苏黎世大学从事博士后研究。其他合作作者包括美国新墨西哥大学James Brown教授和北大城环学院唐志尧副教授，方精云教授和Brown教授是共同通讯作者，本研究获国家自然科学基金资助。

（生物通：万纹）