《PNAS》八大热点文章

　　

生物通报道：《PNAS》（美国国家科学院院刊）是与Nature、Science齐名，被引用次数最多的综合学科文献之一，PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社 科学，主要内容包括具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。近期其最受关注的文章（生物类）如下：

Multiple health and environmental impacts of foods

明尼苏达大学和牛津大学的一项最新研究表明，健康饮食的广泛适应性能显著减少农业，粮食生产对环境的影响。

这是科学家们第一次将食品对健康的影响与对环境的总体影响联系在一起，相关研究发现公布在PNAS杂志上，他们得出的结论是，对健康有益的食品对环境的影响最小，其它不太健康的食品，如红肉对身体和环境都有害。

明尼苏达大学生态学，进化与行为学教授David Tilman表示：“构成我们饮食的食物对我们自身和我们的环境都有很大影响。这项研究表明，饮食健康也意味着饮食更加可持续。”

这一研究强调了联合国和其他机构关于人类饮食对环境影响的最新建议。联合国Intergovernmental Panel on Climate Change 8月的一份报告建议，个人应多吃植物性食品，以适应和限制日益恶化的气候变化。

明尼苏达大学食品，农业和自然资源科学学院的生物产品和生物系统工程学教授Jason Hill说：“这项研究表明，用更多营养的食品代替红肉可以大大改善健康和环境。”

“我们所有人都会考虑食用的食物对健康的影响。而我们现在知道，将营养作为优先考虑的方向，也将为地球带来益处。”

Extraterrestrial ribose and other sugars in primitive meteorites

从上个世纪60年代开始，人们就不断在陨石中发现DNA组件，但研究人员不敢确定这些成分到底来自太空还是源于地面的污染，” 美国航空航天局（NASA）戈达德空间飞行中心的迈克尔•卡拉汉说， “现在我们首次掌握了三方面的证据，确信这些DNA组成成分确实是在太空合成的。” 这项发现已经被写成论文发表在了《美国科学院院报》上，卡拉汉是论文的第一作者。

此前有证据指出，小行星和彗星内部的化学物质可以构成基本的生物分子。戈达德空间飞行中心的科学家曾经在很多富含碳元素的陨石中发现氨基酸，“星尘号”任务中，他们发现 “Wild 2” 彗星样品也有含氨基酸。

研究小组发现，无论是否具有生理功能，陨石中的碱基都不是通过生化反应合成的。“实验室中同样一套碱基和碱基类似物的组合曾经由氰化氢、氨气和水通过非生化反应制得，小行星母体中也很可能发生了同样的机制，这就支持了化合物来自宇宙的观点，”卡拉汉说，“其实似乎存在一类‘宜居陨石’，就是我们所说的富碳陨石，上面的条件尤其适宜生产生命原料。”

Electronic-cigarette smoke induces lung adenocarcinoma and bladder urothelial hyperplasia in mice

目前市场认为电子烟（E-cigs）可以替代烟草提供刺激性尼古丁，而且更为健康，在美国电子烟的使用正在增加，尤其是在年轻人更受欢迎。来自纽约大学医学院的研究团队，对电子烟的危害进行了深入研究。

该研究团队最近发现，短期（12wk）暴露于电子烟雾（ECS）中的小鼠在肺，心脏和膀胱粘膜中，有着广泛的DNA损伤，并在肺中减少了DNA修复，而且以往的研究显示，尼古丁及其亚硝化产物，尼古丁衍生的亚硝胺酮（NNK），对人肺上皮和膀胱尿路上皮细胞有害作用。这些发现提示我们，除尼古丁以外，电子烟雾可能是肺和膀胱致癌物。

研究人员发现，ECS确实能够诱导小鼠肺腺癌的发生。研究结果显示，暴露于ECS 54周的小鼠发生了肺腺癌（40只小鼠中有9只，占22.5％）和膀胱尿路上皮增生（40只小鼠中有23只，占57.5％）。这些损伤在暴露于媒介物对照或过滤空气的小鼠中极为罕见。

Single-cell transcriptomics reveals expansion of cytotoxic CD4 T cells in supercentenarians

来自日本理化学研究所和日本庆应大学医学院的科学家们通过利用单细胞RNA分析进行研究发现，超级百岁老人（年龄超过110岁的人群）机体中或许存在大量细胞毒性CD4 T细胞。

研究人员对来自两名超级百岁老人机体的血细胞进行了详细分析，结果发现，这些细胞起源于一种名为克隆扩增（clonal expansion）的过程，这意味着很多细胞都是单个祖先细胞的后代；研究者Kosuke Hashimoto表示，我们非常感兴趣研究超级百岁老人这个群体，因为其是健康老龄化的优良模型，而且对于研究机体衰老的机制也至关重要。

本文研究中，研究者揭示了利用单细胞转录分析如何帮助理解个体对某种疾病更加易感，CD4阳性的T细胞通常会通过产生细胞因子来发挥作用，而CD8阳性的T细胞则具有细胞毒性，这两种特性的组合或能帮助超级百岁老人保持健康。研究者表示，这类细胞在大多数人群机体中并不常见，甚至是年轻人机体中；其能用来抵御机体已经形成的肿瘤，对于免疫监视机制也至关重要；后期研究人员还将继续深入研究来阐明这些长寿人群保护自身免于多种疾病的分子机制，比如感染和癌症等。

A single combination gene therapy treats multiple age-related diseases

随着年龄的增长，我们的身体会出现诸如心力衰竭，肾脏衰竭，糖尿病和肥胖症等疾病，并且任何一种疾病的存在都会增加罹患其他疾病的风险。传统的药物开发仅针对每种药物的一种病症，在很大程度上忽略了与年龄相关的疾病的相互联系，而且要求患者服用多种药物，这增加了产生副作用的风险。

哈佛医学院（HMS）的Wyss生物工程研究所一项新研究报告说，一次基于腺相关病毒（AAV）的基因疗法，可将三种长寿相关基因的组合传递给小鼠，结果显著的改善或完全逆转了多种与年龄有关的疾病，这表明这种系统性方法可以改善整体健康状况和寿命。

Church实验室带来惊喜发现：专门针对衰老，提高寿命的基因疗法

Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal

蓝鲸在赫尔曼·梅尔维尔的小说《白鲸记》中被称为硫磺底（Sulphur-bottom），因为矽藻附着在蓝鲸的皮肤上，使得它们的下侧呈现橘棕色或淡黄色，因此其也称为磺底鲸。蓝鲸是地球上已知的生活过的最大的动物，平均体重为150吨，最大长度可达33米。

这个庞然大物有着令人难以置信的特征：幼鲸可达 8米长，重达90公斤，成年鲸鱼在喉咙和胸部有约100条长沟，仅仅其心脏就重达700公斤，但是，你是否好奇过，这么大的心脏到底能跳多快？了解蓝鲸的心跳等生理参数，可以让研究人员能够更好地了解其进化历程，以及更好地管理和保护该物种，该物种已被列入濒危物种名录。 为了弄清楚这么大的心脏到底能跳多快，来自加州斯坦福大学的研究人员尝试将心电图传感器放在蒙特利湾的蓝鲸身上。

鲸鱼的最高心率已经接近极限值，但是其最低心率却比研究人员估计的低了30-50倍。 处于极端生理条件下的动物有助于我们了解在该尺寸下的生物学极限。它们还有可能特别容易受到环境变化的影响，这些变化可能会影响它们的食物供应。因此这样的研究可能对诸如蓝鲸等濒危物种的保护和管理产生比较重要的影响。 研究人员认为，蓝鲸心脏所支撑的身体系统已接近极限，这也解释了为什么一直没有出现与蓝鲸相当或者比蓝鲸更大的动物了，因为再也没有心脏可以支撑起更大的身体了。

Ancient Maya wetland fields revealed under tropical forest canopy from laser scanning and multiproxy evidence

先前的研究表明，玛雅人先进的城市和农村基础设施改变了地球重要的热带雨林中的生态系统。然而，在第一次将机载激光雷达图像与湿地中的挖掘和年份测定证据相结合的研究中，研究人员发现天堂鸟（the Birds of Paradise） 湿地复合体比之前发现的要大五倍，并在伯利兹（Belize）发现了另一个更大的湿地复合体。

总而言之，这项研究表明，玛雅人对全球重要的热带雨林的“更早、更密集和更广泛的人类活动影响”比之前所知的更早，这为人类纪早期和更广泛的人类活动对地球环境产生重大影响，提供了证据。

该研究的主要作者蒂姆·比奇(Tim Beach)说：“我们现在开始了解在热带森林中的全部人类印记。这些庞大而复杂的湿地网络可能早在工业化之前就已经改变了气候，这些可能是一个长期存在的问题的答案，即一个伟大的热带雨林文明是如何养活自己的。”

Transient induction of telomerase expression mediates senescence and reduces tumorigenesis in primary fibroblasts

马里兰大学和美国国立卫生研究院的一项新研究揭示了端粒酶的新作用。

端粒酶在正常组织中唯一已知的作用是保护某些经常分裂的细胞，如胚胎细胞，精子细胞，成体干细胞和免疫细胞。科学家认为端粒酶在所有其他细胞中被关闭，除了癌症肿瘤中，在癌细胞中，它能促进无限细胞分裂。

这项新研究发现可以使癌细胞“永生”的端粒酶也可以预防肿瘤，减缓正常细胞死亡的关键阶段。也就是说在衰老过程关键时刻，正常成体细胞中的端粒酶会重新激活，缓解细胞老化的压力，减少可能导致癌症的DNA损伤。

（生物通）