《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、物理和社会科学，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：

News Feature: Animals that self-medicate

鸟类，蜜蜂，蜥蜴，象与黑猩猩等都拥有这样的生存技能：它们都会“自我治疗”。它们总会吃些什么来缓解症状，预防疾病，杀灭体内寄生虫、细菌或病毒，或者纯粹帮助消化。哪怕有些大脑小若图钉帽的物种，都会不可思议地在需要的时候专门去找来特定的植物吃下去，或用其他特殊方式对其加以利用。

遛狗时看到过狗吃草吗？那就是一种自我治疗。狗狗如果吃草，那说明它可能肚子不舒服或者生了寄生虫。吃草能够帮助狗狗通过呕吐减轻症状或把寄生虫随着粪便排出体外。

动物的自我药疗有一个专业术语：动物生药学（Zoopharmacognosy）。 这个词由词根：“动物”（Zoo），“药物”（Pharma）和“知识”（Gnosy）构成。这其中到底有多少学问还不清楚，但貌似许多动物都演化出了从植物中找疗效的本能。证据并不确切，不过案例的确非常多。这种行为在动物界中随处可见，有时还很出人意料。

Experimental evidence of massive-scale emotional contagion through social networks
PNAS 2014 111 (24) 8788-8790; published ahead of print June 2, 2014, doi:10.1073/pnas.1320040111

一项研究发现，阅读脸谱网（Facebook）上的积极的帖子可能增加积极情绪；类似地，消极的帖子可能引起消极的情绪。Adam D. I. Kramer及其同事探索了出现在了689,003 名脸谱网用户的“信息流”（News Feed）功能上的积极和消极的内容的变化如何影响这些人发布的内容的类型。情绪可能以一种称为情绪传染的现象从一个人无意识地传给另一个人。此前测量了情绪传染的实验是基于人与人的相互作用，这导致一些科研人员质疑情绪传染是否取依赖于人际相互作用的线索，诸如非言语身体语言。社会网络已经表现出了情绪传染的观测证据，然而缺乏实验证据。

在当前这项研究中，在2012年1月的1周时间里，一些受试者在他们的信息流中看到的积极的帖子少于平常数量，而其他一些受试者看到的消极的帖子少于平常数量。这组作者发现，受试者随后在脸谱网的张贴量比那些信息流未受影响的用户下降了至多3.3%。此外，那些看到积极帖子少于平常数量的人发出的消极内容多了0.04%，积极内容少了0.01%。同样地，那些看到消极帖子少于平常数量的人发出的积极内容多了0.06%，消极内容少了0.07%。这组作者说，这些结果提示，尽管该研究的效应尺寸较小，情绪可能有能力通过社会网络传播。

Evening use of light-emitting eReaders negatively affects sleep, circadian timing, and next-morning alertness

一项研究发现，在睡觉之前使用发光的电子书阅读器和其他电子光线可能改变昼夜节律并且对睡眠和警觉性有负面影响。夜间较暗的光线是昼夜节律的一个提示，能够促进调节睡眠的褪黑激素的制造。为了研究诸如发光的电子阅读器等设备制造的明亮的人造光对于睡眠的这种影响，

Anne-Marie Chang及其同事比较了在受试者睡觉前使用一个电子书阅读器之后获得的睡眠质量与睡觉前阅读一本印刷书之后的睡眠质量。在一个为期14天的研究期间，12名受试者使用一个发光的电子书阅读器在睡觉前在较暗的光线下阅读了4小时，连续阅读了5天，在类似的条件下他们还连续5天在睡觉前阅读了一本印刷书。当受试者用电子书阅读器阅读而非阅读一本印刷的书的时候，受试者的晚间睡意减少，用了更长的时间入睡，并且报告说早晨觉醒度降低。当使用一个发光的电子书阅读器的时候，受试者表现出了夜间褪黑激素水平受到抑制和改变的睡眠/觉醒昼夜节律，这会影响到入睡的时间和第二天的觉醒度。这组作者说，这些结果提示电子书阅读器和其他发光电子设备的普遍使用可能影响警觉性和健康。

Life cycle air quality impacts of conventional and alternative light-duty transportation in the United States

关于车用燃料替代品对环境健康影响的一个模型提示，由风力、水力和太阳能等可再生能源驱动的车辆的增加可能减少车辆带来的污染，而被玉米乙醇和煤电驱动的车辆可能增加污染。交通车辆产生温室气体排放，这会促使全球变暖，但是车辆也产生颗粒物（PM）与臭氧，这可能影响人类健康。

Christopher W. Tessum及其同事使用气象学与化学输运模拟，估计了到2020年如果使用汽油的车辆的10%被一种替代能源技术取代，那么颗粒物（PM）与臭氧会发生什么变化。这组作者研究了汽油燃料的10种替代物，包括柴油、压缩天然气、玉米乙醇或纤维素乙醇，以及由煤炭、天然气、玉米干草燃烧、风力、水力或太阳能驱动的电动车辆。这个模型预测了利用玉米乙醇的内燃机车辆或者利用煤电驱动的车辆可能比燃烧汽油的车辆使与环境健康影响有关的成本增加超过80%。然而，使用来自天然气、风力、水力或者太阳能的电力的电动车辆比汽油车辆可能减少至少50%的影响。

Bodily maps of emotions
PNAS 2014 111 (2) 646-651; published ahead of print December 30, 2013, doi:10.1073/pnas.1321664111

这是一篇十分有趣的文章，关于人体情绪地图，在此前的研究中科学家已经发现，外界刺激致使人们情绪发生变化时，身体总能先一步做出反应。经由植物性神经系统，我们的身体能够对血液流速，神经递质分泌量等因素进行调节，进而使身体产生变化，然后更好应对接下来发生的状况。而在最近的一项研究中，来自芬兰的科学家则进一步根据人们在经历某些情绪时的反应，绘制了人体的“情绪地图”。

研究人员发现，在感受不同的情绪时，胸部区域和头部区域的变化是最为明显的。科学家推测这一变化可能与呼吸、心率和面部表情的改变相关。在经历愤怒、开心、悲伤和绝望时，人体的上臂感觉会得到不同程度的激活或抑制。而恶心则明显的引起消化系统的不适。而人们似乎只有在经历开心时，全身的所有区域都能得到激活。

在未来，科学家或可通过将“情绪地图”与脑电图结合，来进一步探索情绪产生和发展的整个过程。这一研究成果同时将为某些由器质性病变引发的精神疾病的治疗提供参考。

Long-term effects of marijuana use on the brain
PNAS 2014 111 (47) 16913-16918; published ahead of print November 10, 2014, doi:10.1073/pnas.1415297111

一项研究提出，长期使用大麻对大脑结构的影响可能取决于首次使用的年龄以及使用的时间跨度。Francesca M. Filbey及其同事研究了大脑结构与连通性的改变，考虑到了诸如性别、年龄、民族、首次使用大麻的年龄，以及使用的时间跨度等可能的偏差。

这组作者研究了48名成年大麻使用者与62名性别和年龄匹配的非使用者，他们报告了大脑灰质容量和白质连通性方面的几个差异。这些发现提示长期使用大麻可能与灰质容量减少以及眶额叶皮质（OFC）这个结构中的结构与功能性连通性增加有关联。额外的测试揭示出了定期使用大麻出现得早可能与白质的功能连通性增加有关联，而长期使用大麻可能与结构连通性的减少有关联。

这项研究提供了一个初步的迹象，表明就大麻对精神起作用的主要成分δ-9-四氢大麻酚而言，眶额叶皮质（OFC）的灰质可能比白质对其表现得更脆弱。

这组作者说，这项研究提示，长期使用大麻可能调控复杂的神经适应性过程，但是需要进一步的研究从而确定这些变化在结束使用大麻之后是不是可逆的。

Impact of HLA-driven HIV adaptation on virulence in populations of high HIV seroprevalence

英国牛津大学的研究小组认为，随着人体免疫系统对HIV病毒的适应，随着服用抗逆转录病毒药物的感染者日益增多，艾滋病病毒的毒力有减弱的迹象。研究报告指出，HIV感染后需要更长的时间引发艾滋病，而病毒本身出现的变化可能有助于对这一感染性病毒的控制。

有些病毒学家甚至认为，随着病毒不断演化，有朝一日甚至可能成为“无甚危害”。目前全世界超过3500万人感染了HIV病毒，在他们体内，免疫系统和病毒之间展开一场旷日持久的消耗仗。HIV病毒可谓伪装大师，迅速而且轻易地就发生异变，从而适应人体的免疫系统。即便如此，常常会出现免疫系统特别好的人也感染HIV病毒的情况。

Human preferences for sexually dimorphic faces may be evolutionarily novel
PNAS 2014 111 (40) 14388-14393; published ahead of print September 22, 2014, doi:10.1073/pnas.1409643111

以往大量的文献都指出，对于夸大了的人类性别面孔图片(男性化/女性化)的偏好反映了人类性别和社会选择的优良传统。这篇文章认为，二态性对于在祖辈生存环境范围内(也就是我们通常所说的老家)个体吸引力和个性特征的判断很重要。然而，想要量化这一现象很困难，因为来自大范围的、工业化的和城镇人群的数据很难获得。在本研究中，研究者报告了来自12个不同经济发展水平的居民集中区的数据分析结果。意外的是，研究发现，对于夸大了的性别特质的推断仅仅只在高度发达的地区出现。特别地，在城市化发达地区的结果表明，男性化的男性面孔让人觉得更具有攻击性。这样的结果有力地挑战了以往关于面孔二态性是可遗传的配偶品质的信号的假设。研究者认为一个可能的解释是，高度发达的地域为人们提供了许多辨别面孔特征和个体行为的机会。具体而言就是将个体暴露于大量的陌生面孔之中，让个体在众多小样本的微妙面孔图片中揭示出显著的差异。

Rescuing US biomedical research from its systemic flaws

4名美国著名科学研究管理者在PNAS上发表一篇长篇评论性文章，提出一个论断。美国生物医学研究正走在一条不可持续的道路，如果不进行根本性改革，将会导致长期衰退。这一文章相对比较难理解，但其中心思想是认为美国生物医学领域大量使用廉价劳动力的现象十分普遍，这一恶劣行径将给年轻科学家带来很大伤害。文章呼吁应该对科研经费资助模式、人才培养的规模等问题提出一系列建议。主题思想是希望给改善年轻学者的经济收入，优化生物医学科研领域的职业环境，降低职业压力，提高科研效率。

四名作者分别是前美国科学院院长和前《科学》杂志主编Bruce Alberts、哈佛大学医学院系统生物学系主发起者Marc W. Kirschner、现任国家肿瘤研究院院长诺贝尔奖获得者Harold Varmus（1989年，Varmus和Bishop 因发现逆转录病毒癌基因的细胞学起源而获得诺贝尔医学奖），在文章中他们呼吁，生物医学研究人员要正视困难，应重新思考对科学研究进行资助、组织和开展研究进行系统改革。

生物医学研究主力是有抱负的青年人如研究生和博士后人员完成的，这种模式培养了很多新科学家，但是结果年轻科学家数量已经大大超过学术机构、政府和私人企业能提供职位的能力。科学家数量过剩必然导致对有限资源抢夺，必然导致科学家职业的吸引力下降，让新老科学家都难以满意。

这些作者提出应该逐步压缩进入生物医学领域哲学博士的数量，以形成新科学家数量补充和将来机会的良性匹配。不过这些建议和目标大部分都曾经出现在美国2012年度生物医学研究劳动力资源报告中，1998年美国国家学术委员会报告也有类似论调。

他们的建议包括压缩科学家队伍中受培训人员的比例，以达到减少培训规模提高培训质量的目的。建议提高研究生培训基金的比例，减少教授研究经费。建议给研究生提供更好的职业信息，提高博士后工资，修改基金评审方法，削弱导致大学盲目扩大规模以获得更多经费的动力
（生物通：万纹）