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即将过去的2006年,科学家们在生物学研究方面取得了一个又一个突破,尽管这一年也出来了黄禹锡学术告假丑闻,但总的说来,在生物学上的进步仍值得认真回顾。《探索》杂志认为以下12项重大发现不能不提:

  1.干细胞研究新方法层出不群

  2006年是克隆羊“多利”诞生十周年,这本该是值得庆祝的日子,然而,克隆羊技术在年初便遭重创。一些患者、科学家和政治家过去一直希望,克隆技术可用于培育同捐助者相匹配的、具有治疗功能的干细胞。在得知韩国科学家黄禹锡有关人类胚胎干细胞的研究论文造假之后,《科学》杂志分别撤销了黄禹锡在2004年和2005年发表在该杂志的两篇“里程碑意义”的论文。黄禹锡在论文中宣称他领导的研究小组从克隆胚胎中成功提取从第一个人类胚胎干细胞。


  然而,黄禹锡造假丑闻仅仅过去六个月,干细胞研究再遭打击。七月十九日,美国总统布什否决了美国国会通过的H.R. 810议案 ——《干细胞研究加强法案》,这项法案在美国参众两院受到大部分议员的认可。然而,在这些挫折面前,科学家并没有气馁,开始将研究重点转向不破坏胚胎的干细胞系。传统上,这一过程涉及从五天大胚胎(称为胚泡,相当于150~200个沙粒大小细胞的圆球)中抽取内细胞群,这势必会破坏胚胎。

  但今年3月,德国研究人员报告说,他们把从成年老鼠睾丸提取的可生成精子的细胞转化成同胚胎干细胞十分相像的细胞。实际上,德国研究人员面临的政治氛围比美国还严峻。一周后,美国科学家宣称利用人体细胞也成功做到这一点。今年7月,意大利科学家宣布,从孤雌生殖体 (parthenote)上成功提取了第一个人类胚胎干细胞。孤雌生殖体是在卵子开始自我分裂时,形成的胚胎似机构,这一过程不涉及精子。在哺乳动物身上,孤雌生殖体无法被植入子宫之中,完成怀孕,因此,并不认为具有生成生命的潜力。孤雌生殖体目前所产生的干细胞同卵子捐献者的基因轮廓极为匹配。

  8月,日本科学家公布了另一个无需克隆制造“个性化”细胞的方法:他们用四个在胚胎干细胞中十分活跃的基因产物处理老鼠的皮肤细胞,把皮肤细胞转化为类似干细胞的细胞。一个月后,一个欧洲研究小组宣布,他们从一个“遭逮捕”的试管受精胚胎中培育出人类胚胎干细胞。这种受精胚胎是指在到达孤雌生殖体阶段之前停止分裂的胚胎,结果自然而然“寿终正寝”。

  之后,美国生物科技集团——先进细胞技术公司公布的一份研究报告描述了从一个来自三天大、只有八个细胞的人类胚胎的个体细胞中培育干细胞的过程。这一消息在科学界引发了热议。先进细胞技术公司负责此项研究的副总裁罗伯特·兰萨(Robert Lanza)介绍说,个体细胞活组织检查通常在实验室进行,并不会破坏胚胎,从而使研究“合乎伦理”,“让总统没了反对干细胞研究的借口。”



  2.老鼠身上发现新器官

  老鼠是最为常见的实验动物,经常被开肠破肚,但生物学家从未想到会在几乎每天都要接触的老鼠身上发现新器官。2006年4月,德国乌尔姆大学免疫学家汉斯-雷默·罗德瓦尔德(Hans-Reimer Rodewald)宣布,他在解剖胸部胸腺存在疾患的实验鼠时,发现了另一处胸腺 ——颈部胸腺。两个胸腺器官都要产生成称为T淋巴球的免疫细胞。新发现的器官位于颈部,只是老鼠胸部胸腺大小的几分之一。

  罗德瓦尔德说:“当我们第一次见到它时,我简直难以置信。”为了查看它是否真正发挥功能的器官,罗德瓦尔德的研究小组将正常老鼠身上的小胸腺移植到没有胸腺、发生过变异的动物身上。当他们向这些动物注射了一种来自B型肝炎疫苗的蛋白质时,它们就会产生免疫反应。生物学家目前正在展开大规模排查,试图发现第二种也许同样被忽视的人类器官。



  3.艾滋病病毒源于野生黑猩猩

  研究人员长期以来就怀疑黑猩猩艾滋病病毒HIV-1的来源,只不过一直缺乏证明这一观点的证据。由美国伯明翰市阿拉巴马州大学医学教授比阿特丽斯·哈恩 (Beatrice Hahn)领导的一个研究小组在野生黑猩猩的粪便中发现了HIV-1前体的抗体以及来自病毒本身的核酸。 HIV-1病毒显然源自中非喀麦隆南部森林,后来,顺着桑加河流向民主刚果首都金沙萨,科学家就是在那里发现人类第一例有据可查的艾滋病病毒感染病例的。


  4.娘胎决定男性性取向

  在过去十年里,大量研究表明男性性取向与血缘关系兄长个数之间存在关联。最新研究发现,这种关联一个重要因素是他们的生母是一个人。加拿大安大略省布鲁克大学心理学家安东尼·博加特(Anthony Bogaert)为了证明生物学及环境在决定一个性取向的重要性,进行了一项研究。在今年7月公布的针对944名男性的研究中,博加特发现,没有血缘关系的兄长确实不影响一个人的性取向。如果一个男孩同具有血缘关系的兄长在一起生活,这同样不影响他的性取向。

  据博加特估计,每七个同性恋男性当中,就有一个将这种性取向归因于拥有相同血缘关系的兄长。他们每个人成为同性恋的可能性增加三分之一,没有兄长的男性成为同性恋的比率估计在4%左右,而拥有一个血缘关系兄长的男性具有同性倾向的比率则为5.2 %。博加特说:“我对这种亲缘关系的影响备感吃惊。而更让我吃惊的是发现了有关某种出生前生物机制可能存在的证据。”这种影响可能是因为母亲的免疫系统对男性胎儿产生的蛋白质有所反应,博加特希望在今后的研究中对这种可能性进行深入研究。



  5.节肢动物:孢子植物的“蜜蜂”

  生物学课本称,雄性苔藓交配的方式十分独特:将精子流到周围雨水或露水薄雾上——在古代水生藻类身上显现出来的一种危险策略。但瑞典研究人员今年九月宣布,事实上,节肢动物可能在苔藓交配交配过程中起到了媒介的作用。这种辅助性繁殖被认为早在1.4亿年前便已出现,当时昆虫开始在开花植物之间收集并传递花粉。而现如今的研究则表明,这种 方法应用的年代可能更加久远,大概4.4亿至4.7亿年前,即植物最早开拓陆地疆土后不久。

  瑞典兰德大学植物学家尼尔斯·克隆伯格(Nils Cronberg)此前就猜测,藓类可能利用一种媒介进行交配,为此,他专门设计了一个简单的试验,对这一观点进行测试。克隆伯格将雄株和雌株银苔藓(Bryum argenteum)放置在涂有熟石膏的器皿中,从而能够捕获任何试图进行授精活动的生殖细胞。这些雌雄苔藓不是被放在一起,便是相距2到4厘米远。

  结果发现,如果不借助螨类或跳虫,雌苔藓只有在与雄苔藓接触的情况下才能形成孢子体。在另一次实验中,这些动物被放入器皿后,雌苔藓与距离2到4厘米远远的雄苔藓就能繁殖出自己的下一代。克隆伯格说:“节肢动物之所以愿意充当媒介作用,是因为它们得到了某些回报。这显然是一种与蜜蜂授粉相似的现象。”


  6.电流加快伤口愈合甚至再生

  在19世纪中期,德国著名生理学家埃米尔·杜波伊斯-雷蒙德(Emil du Bois-Reymond)在手臂受伤之后,测量到受伤处有电流经过,这表明伤痛诱发了电子信号。不过,从此以后,生物学家在研究何处电流适于同疗伤有关的无数化学和物理反应几乎无任何进展。今年7月,苏格兰阿伯丁大学生物医学教授赵敏(音译)宣布,电流可加快伤口愈合甚至再生。

  赵敏及同事利用电流,疏导上皮细胞(类似皮肤和粘膜中的细胞)出入老鼠角膜的受损组织。此外,他们发现上皮细胞移动的速度同所用电压数量成正比。赵敏说,他们的下一步将是研究电流在遗传层面的疗伤特性。他的研究小组已经确认了两个在细胞移动过程中发挥着重要作用的基因。今后,他们将寻找帮助感知电子信号及引起细胞对其起反应的分子和基因。



  7.蠕虫无肠胃系统也能存活

  Olavius algarvensis是一种海洋寡毛纲小蠕虫,生活于地中海沿海浅水沙子中,在漫长的进化过程中,它们的身体特征发生了引人注目的变化,不但没有嘴、胃和肠,还没有了排泄器官。相反,它们仅仅依靠寄生于其皮肤下面的多种细菌为生,更令人吃惊的是,宿主和寄生虫之间还形成了一种默契的合作关系。今年九月,德国马克思·普朗克研究所研究人员尼科尔·杜比勒(Nicole Dubilier)及同事宣布,他们已完成对寄生细菌四种基因的排序工作,详细揭示了它们同蠕虫之间的亲密关系。

  美国加州沃尔纳特克里克联合基因组研究所主任爱德华·鲁宾(Edward Rubin)表示:“它们提供了能量。一方面,它们把蠕虫喂得饱饱的,另一方面还帮助蠕虫打扫垃圾。”作为回报,细菌可以自由在蠕虫身上留宿或活动。这是首次对如此复杂的共生关系的基因组分析。寄生细菌的基因排序工作就是在联合基因组研究所进行的。

  8.坦桑尼亚发现新猴种

  生物学家今年又给我们的灵长目动物族谱增加了一个新分支。科学家对生活于坦桑尼亚的“奇庞吉”猴(kipunji)的基因研究后发现,它属于一个新的灵长目动物类属,这也是科学家83年来首次确认灵长目动物新品种。奇庞吉猴长着一身浅褐色毛发,身长三英尺左右,能发出类似雁叫的吠声,生活在大部分被科学家所忽视的丘陵地区,最初被称为高地白眉猴。目前它们的数量可能仅有一千只。国际野生生物保护学会生物学家蒂姆·达文波特 (Tim Davenport)表示,“如果我们现在没有发现它们,这种新猴种可能在科学界尚未意识到它们存在之前便会濒临灭绝。”


  9.南太平洋海底惊现长毛白蟹

  今年,科学家在南太平洋深达6500英尺的海底发现了一种满身披毛的甲壳类动物,调查后证实是新品种,并划分为一个新科 Kiwaidae。这个白蟹身长六英寸,没有眼睛,螯上覆盖着人发般细丝,里面到处是最有可能是共生细菌的东西。蒙特里海湾水生动物研究所的乔·琼斯 (Joe Jones)发现了这个长毛蟹,并将它命名为“雪人”(Yeti),一种传说中居住在喜马拉雅高山上的多毛类人动物。乔·琼斯在用“阿尔文” 号(Alvin)潜水器探测深海热液喷口时发现了它的踪影。

  10.超级蚂蚁“飞”起来

  好莱坞可能在如何塑造超人方面已经黔驴技穷,但大自然并没有失去这种能力。今年,生物学家在一项研究中发现了一种超级蚂蚁 (Super-Ant)。它们嘴部的咬力之大,甚至一使劲能让自己弹射到空中。为产生必要的力量,它们会将钳状下颚骨张开,拉紧肌肉,忽然放松。下颚骨的力量接着就会增至一个可怕的速度,就像一个人的手指在被咬到忽然松开一样。科学家利用每秒达70000帧清晰度的高速录像对蚂蚁的咬力分析后发现,它们拥有动物世界中速度最快的自我推动式攻击,甚至一口下去能咬断虾的筋骨。


  11.狗群中传播癌症

  英国伦敦大学学院的病毒肿瘤学家罗宾·威斯(Robin Weiss)二十多年前首次听说了癌症可以在狗身上通过性接触传播。而今天,他已找到了有关这种癌症在数百年或数千年前起源于犬科动物祖先的令人吃惊的线索。威斯发现的肉瘤长在狗的生殖器上,似乎在交配时传播,一些早期基因证据表明,这种肉瘤会在狗与狗之间传播。为了找到相关证据,威斯和经验丰富的兽医克劳迪奥·穆尔基亚(Claudio Murgia)从全世界的各种狗身上采集了肉瘤标本的DNA,随后展开分析。

  这些狗的所有肉瘤DNA都同他们所发现的肉瘤DNA不相匹配。相反,细胞证明它们源自于单个原始肉瘤,这个肉瘤通过体液和性接触在狗与狗之间传播,持续一代又一代。狗的肉瘤引起了医学界的好奇,它们成了已知现存最古老的哺乳动物的细胞系(cell line)以及一种新奇的寄生虫,这种寄生虫不同寻常,可能并不适于目前的任何划分标准。

  类似的癌症细胞系有可能存在于其它动物身上,包括人类,但威斯认为它们相当罕见。威斯表示,来自外国捐助者的大多数细胞(如在器官移植中的细胞)都会被免疫系统盯上,但“这种细胞却发现了长时间抑制宿主免疫细胞的诀窍,由于免疫细胞遭抑制的时间过长,它们得以闯关成功。”


  12.DNA测算大熊猫数量

  一项针对大熊猫粪便DNA分析的新研究表明,目前可能有大约3000只大熊猫生活于中国,这一数字比此前估计的数量多出一倍。在此项研究之前,估算大熊猫数量在很多程度上是一门艺术:检测大熊猫粪便中的竹子碎片,察看咬痕,辨别不同的大熊猫。但威尔士加迪夫大学遗传学家迈克尔·布鲁福德(Michael Bruford)指出,不同大熊猫细嚼慢咽对竹子造成的咬痕看上去都十分相似,因此,研究人员无意之中就低估了大熊猫的真正数量。他说:“我们并不是说大熊猫脱离了濒危状况,但随着保护力度的加大,从长期看,大熊猫的未来会更加光明。”
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