《PNAS》八大熱點文章

　　“RNA世界”的理論認為生命的起源是RNA，但具體的材料是什么尚未有定論。最新研究指出含有肌苷（I）而不是鳥嘌呤（G）的RNA具有高復制能力。

　　 《PNAS》（美國國家科學院院刊）是與Nature、Science齊名，被引用次數最多的綜合學科文獻之一，PNAS收錄的文獻涵蓋生物、物理和社 科學，主要內容包括具有高水平的前沿研究報告、學術評論、學科回顧及前瞻、學術論文以及美國國家科學學會學術動態的報道和出版。近期其最受關注的文章（生物類）如下：

　　Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans

　　對于大多數哺乳動物來說，線粒體和線粒體DNA都是只通過母系遺傳。盡管其他生物偶爾會經歷父系遺傳，但之前關于人類父系遺傳線粒體的報道大多是因為污染或樣本混淆。

　　然而，美國辛辛那提兒童醫院的黃濤生博士和梅奧診所的Paldeep Atwal博士稱他們在三個家庭中發現了mtDNA雙親遺傳。研究人員還在獨立實驗室中通過不同方法證實了他們的成果。

　　“這篇論文深刻地改變了人們對線粒體遺傳的普遍看法，有望在線粒體醫學領域開辟一個新天地，”研究人員在文中寫道。

　　Microbiome interactions shape host fitness

　　來自卡內基科學研究所的科學家們通過研究發現，生活在胃腸道系統中的不同微生物之間所發生的相互作用或許對機體健康有著巨大且不可預測的影響，腸道微生物組是存在于人類機體中由成千上萬種微生物組成的微型生態系統，人類腸道微生物組的多樣性常常為科學家們分類并理解其對機體健康的影響帶來一定挑戰。

　　我們對細菌種類的經典看法就是，在非黑即白的環境中，細菌就是疾病的媒介，要么有，要么沒有；這項研究中研究人員發現微生物組或許并非如此；特殊微生物群體所產生的效應或許依賴于其它微生物也存在的環境。長期以來科學家們對果蠅的研究發現，腸道菌群或會影響宿主的環境、生育力和長壽；1927年，研究人員發現，通過從實驗室果蠅機體中簡單地移除腸道菌群或許就能將果蠅壽命延長14%。

　　這項研究中，研究人員重復了相關實驗，結果發現，當移除果蠅機體中特殊的微生物組時，其壽命大約會延長23%。但研究人員并不清楚其中有多少影響歸咎于果蠅腸道中存在的單一微生物，以及多少歸咎于其整體的微生物生態環境。研究人員對果蠅機體的腸道微生物組進行了深入剖析，同時更好地理解了這些微生物群體影響昆蟲宿主的壽命。

　　Synergistic neuroprotection by coffee components eicosanoyl-5-hydroxytryptamide and caffeine in models of Parkinson's disease and DLB

來自Rutgers Robert Wood Johnson醫學院的M. Maral Mouradian團隊試發現，只有咖啡因和EHT聯合時才能夠提高催化劑PP2A的活性，從而有助于防止有害蛋白質在大腦中積聚。

　　他們認為，這兩種化合物的結合有望成為減緩大腦神經衰退的一種治療選擇。M. Maral Mouradian強調，還需要進一步的研究來確定這一策略對于人類大腦的保護作用。

　　Testing the Empathizing–Systemizing theory of sex differences and the Extreme Male Brain theory of autism in half a million people

　　科學家們分別用衡量EQ、SQ、AQ （Autistic quotient，自閉癥特質商數）和SPQ（Sensory perception quotient，感官知覺商數）的量表讓納入研究的人做自我評估，計算出EQ 、SQ 、AQ 、SPQ以及SQ與EQ之差D-score。該研究發現男女性別在EQ和SQ得分具有顯著差異，且自閉癥患者的大腦有EMB的傾向（圖2）。過去人們對自閉癥普遍存在誤解，認為他們完全失去共情能力。該研究則發現，盡管自閉人群的認知共情很弱，他們的情感共情卻是完整的，也就是說他們會關心別人。心理變態和反社會人格的人則不同，他們通常有完整的認知共情能力，但情感共情并不完整，因而其行為通常不顧及后果，甚至有些殘忍。

　　此外，研究還發現，男性在自閉癥特質評估中得分高于女性，且在STEM（科技工程與數學的總稱）領域中工作的人的SQ和AQ也更高，反之亦然。這似乎可以解釋男性通常在STEM領域有更優秀的表現。

　　Genetically encodable bioluminescent system from fungi

　　俄羅斯科學院的研究者及其英國、西班牙、巴西、日本和奧地利的同事們共同在PNAS發文，充分描述了真菌發光的機制。研究表明，真菌只利用四種關鍵酶就可以發光，而這些酶轉移到其他生物體也可以使它們發光。

　　一些生物體由于體內特殊的化學反應而發光，這種現象被稱為生物發光，例如螢火蟲，水母和蠕蟲等。科學家已經發現了數千種發光生物和大約40種發光的化學機制。其中只有少部分機制被系統研究過。

　　此項研究中，科學家發現了真菌中的一組合成熒光素的酶和熒光素酶。研究人員首先使用各種類型的細胞來測試熒光素酶的活性，包括人類癌細胞和爪狀青蛙胚胎，結果在所有情況下，都獲得了陽性結果：引入基因表達的熒光素酶在細胞中具有活性，使加入的熒光素氧化發光。

　　接著，為了研究真菌生物發光的過程，研究者將整個系統“拆解”成組件，結果真菌發光系統出人意料地簡單。咖啡酸經酶1（hispidin synthase ，HispS）將咖啡酸轉化為hispidin，經酶2（H3H）羥基化，生成3-hydroxyhispidin (真菌熒光素)。酶3 (luciferase，Luz)加入分子氧，產生一種內過氧化物，作為一種高能量的中間體，通過分解產生氧化熒光素(caffeylpyruvate)和光發射。氧化熒光素可以通過酶4（caffeylpyruvate hydrolase ，CPH）循環轉化為咖啡酸。因此，在真菌細胞中進行咖啡酸循環的酶活性對于任何產生咖啡酸的生物體發光是必要且充分的。如果一種生物不含咖啡酸，也可以通過添加酶來誘導發光，研究者通過設計一種在黑暗中發光的酵母菌株已經證實。

　　研究者在真菌中發現了為生物發光創建遺傳模塊所需的成分，通過基因轉移，幾乎可以使任何生物體發光。該研究為基礎研究開辟了新道路，例如真菌生態學或酶的光物理學。新系統可用于各種生物過程的可視化，例如跟蹤癌細胞的腫瘤生長和遷移，以及開發新藥物。

　　Profiling proliferative cells and their progeny in damaged murine hearts

　　在心肌梗塞（日常這稱為心臟病發作）期間，部分心肌的血液供應被切斷了，結果造成了部分心肌死亡。因為心臟是維持血液循環的中心泵，它供血不足會出現危及生命的情況。

　　因此心血管疾病的流行是一個全球性的現象，目前這種疾病患病率不斷增長，尚無有效的治療方法解決心肌細胞損失這一關鍵問題，一些科學家們希望干細胞移植可以成為新的治療方法。

　　但是二十年來，研究人員和臨床醫生一直在尋找心臟干細胞，這些干細胞應該存在于心肌中，可以在心肌梗塞后修復心肌。多個研究小組聲稱對心臟干細胞進行了鑒定，但這些說法都沒有得到證實。此前的新聞譬如 "US governments halts heart stem-cell study"之類的都說明了心臟干細胞的存在及其對成人心臟的意義仍然存在爭議。

　　為了解決這場爭論，荷蘭烏德勒支大學Hubrecht研究所，阿姆斯特丹大學醫學中心，倫敦高等師范學院（ENS）等處的研究人員專注于分析小鼠心臟中是否具有干細胞最廣泛和最直接的的細胞功能——細胞通過細胞分裂替代丟失組織的能力。在心臟中，這意味著在心臟病發作后任何能夠產生新的心肌細胞的細胞都被稱為心臟干細胞。

　　Hans Clevers領導的研究小組使用先進的分子和遺傳技術，在心肌梗死之前和之后生成了所有分裂心臟細胞的細胞圖譜。

　　腫瘤干細胞大牛PNAS解答長期爭議：成人心臟不含干細胞

　　Inosine, but none of the 8-oxo-purines, is a plausible component of a primordial version of RNA

　　“RNA世界”的理論認為生命的起源是RNA，但具體的材料是什么尚未有定論。最新研究指出含有肌苷（I）而不是鳥嘌呤（G）的RNA具有高復制能力。

　　Maps of subjective feelings

　　2014年PNAS的一篇關于人體情緒地圖的文章（Bodily maps of emotions）令人印象深刻，研究指出外界刺激致使人們情緒發生變化時，身體總能先一步做出反應，由此芬蘭的科學家根據人們在經歷某些情緒時的反應，繪制了人體的“情緒地圖”。

　　時隔四年，這一研究組又發表了相對應的另外一篇文章：“Maps of subjective feelings”，揭示了我們的主觀感受如何映射為五大類：積極情緒，消極情緒，認知功能，軀體狀態和疾病，這些主觀感受伴隨著強烈的身體感受。

　　我們人體不斷的經歷著瞬息萬變的主觀感受，只有在睡眠和深度昏迷時才會停止，這些感受與機體生物性功能密切相關。

　　最新這項研究在線分析了超過1000個個體，他們首先通過通過100個情緒狀態評估了個體的自身和感官感覺，以及他們如何控制自己的情緒，然后研究人員再分析這些感覺的相似性，已經情緒對身體的影響。