环球科学：小鼠外生殖器变为2条腿，它现在有6条腿；南大...

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　　· 遗传学 ·

　　小鼠的外生殖器变成2条腿，现在它有了6条腿

　　据《自然》新闻（Nature News）消息，葡萄牙古本基安德辛西亚研究所（Instituto Gulbenkian de Ciência）的科学家通过基因工程技术，制造出了一只有6只腿的小鼠，其中有2条腿取代其外生殖器，生长在外生殖器原来所处的身体区域。他们的研究揭示了DNA三维结构的改变能显著影响胚胎发育，已于3月20日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

　　此前，现代四足动物的后肢和外生殖器被认为来源于同一群早期原基细胞，在发育中共享许多关键的调控因子。而这些原基细胞可以发育成多种组织结构，以适应该物种的有效运动和交配。在新研究中，研究人员探究了一种名为Tgfbr1的受体蛋白，Tgfbr1会参与胚胎发育的多个过程。他们发现Tgfbr1可以通过改变细胞中DNA折叠的方式来调控基因网络，指导细胞发育成生殖器或四肢。研究显示，小鼠外生殖器的早期原基细胞保留了发育成后肢的能力，在缺少Tgfbr1的情况下，这些原基细胞以牺牲外生殖器为代价，产生了一对额外的后肢。这项工作揭示了四足动物的后肢和外生殖器在进化上具有潜在的组织可塑性。研究人员将继续探索，在爬行类动物中阴茎的发育是否也存在相同机制。（Nature News）

　　· 物理 ·

　　Nature 发表南大团队突破性成果：首次观察到引力子激发

　　圆偏振光测量引力子激发 图片来源：南京大学

　　对于宇宙中的基本粒子，凝聚态系统中那些满足其类似行为规律的集体激发可被视作基本粒子投射在这些系统上的影子，也就是准粒子。理论物理学家曾提出分数量子霍尔效应中可能存在着引力子激发，也被称为分数量子霍尔效应引力子。但遗憾的是，此前寻找分数量子霍尔效应引力子的尝试，一直未能有突破。据南京大学微信公众号消息，3月28日，南京大学物理学院杜灵杰教授团队在《自然》（Nature）上发表了一项研究，他们利用极端条件下的偏振光散射技术在砷化镓量子阱中对分数量子霍尔效应的集体激发进行了测量，世界上首次观察到了引力子激发（引力子模）——引力子在凝聚态物质中的新奇准粒子。

　　利用南大自主设计、集成组装的一台根植于He3-He4稀释制冷技术的极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统，杜灵杰团队在砷化镓半导体量子阱中成功观测到分数量子霍尔效应引力子，并通过共振非弹性光散射测量到了最低能量长波集体激发，并通过改变入射和散射光的自旋，观察到该激发具有自旋2的特性且是手性的。此外，他们测量到的激发在动量和能量角度也都符合引力子激发的特性。这些结果充分提供了引力子激发的实验证据。这项工作是自引力子这一概念被提出以来，首次在实验上发现具有引力子特征的准粒子，为在凝聚态系统中研究量子引力相关物理开辟了新的视野，也为拓扑量子计算的分数态波函数验证奠定了实验基础，开辟了拓扑关联物态几何效应实验研究的新方向。（南京大学）

　　· 生物技术 ·

　　实时监测大脑中氧气流动的新技术

　　图中没有发光的区域为缺氧区，平均会持续50秒。图片来源于Maiken Nedergaard, Felix Beinlich

　　人类的大脑每天需要消耗大量的能量，而这些能量的产生都需要氧气。健康的大脑需要有效和及时地分配和输送氧气，确保顺利实现各种功能。3月28日，在一篇发表于《科学》（Science）的研究中，丹麦哥本哈根大学（University of Copenhagen）等机构的科学家开发出了一种新的生物发光成像技术，能实时观测大脑中的局部氧气水平指标——脑组织氧分压（pO?），并由此获得了详细的小鼠脑部氧气运动图像。

　　在大脑中，氧气会通过一个巨大的动脉和毛细血管网络在大脑中循环，毛细血管会渗透到脑组织中。实验中，研究人员使用的生物发光氧气指示剂能在有氧气的微环境中发光，并在高空间和时间分辨率下检测了小鼠不同区域的pO2，发现清醒小鼠大脑中会有自发的“缺氧口袋”（hypoxic pockets），它们和局部毛细血管血流的消失有关。相比于活动时，小鼠在静息状态下这些“缺氧口袋”在大脑中会更普遍，这和微血管被白细胞暂时阻塞，阻止携带氧气的红细胞通过有关。与此同时，毛细血管停滞随着年龄增长会更为普遍，在阿尔茨海默病模型小鼠中常能观察到。研究人员也确认跑步等体育活动可以减少缺氧区的发生，运动会使“缺氧口袋”减少52%，而这也揭示了为何久坐不动会增加患阿尔茨海默病等的风险，以及pO2在脑生理学和神经系统疾病中的重要性。（哥本哈根大学）

　　· 考古学 ·

　　古代DNA揭示北周武帝的面容

　　北周武帝的面部重建和表型预测。图片来源：原论文

　　北周武帝宇文邕是北周王朝的统治者。公元560年至578年，宇文邕建立了强大的军事力量，灭北齐统一北方。1996年，考古学家发现了北周武帝的陵墓，并发现了他的遗骸，包括一个几乎完整的头骨。如今，研究团队成功恢复了周武帝的部分DNA，其中一些包括了色素沉积相关位点的信息，例如皮肤和头发的颜色。再结合头骨扫描数据，研究者就得以重建出周武帝的面容。结果显示，北周武帝有棕色的眼睛、黑色的头发、肤色偏深，他的面部特征与今天的东亚人和东北亚人相似。这项研究已于3月28日发表于《当代生物学》（Current Biology）。

　　周武帝36岁就去世了，一些考古学家认为他死于疾病，而通过DNA分析，研究者发现周武帝有较大的中风风险，这与有关周武帝存在失语、眼皮下垂和步态异常等历史记载相符——因为这些都是中风的症状，这也有可能是他死亡的原因之一。

　　· 神经科学 ·

　　家族性阿尔茨海默病可通过骨髓移植转移

　　有关阿尔茨海默病，科学家曾提出这是一种全身性疾病的观点，大脑外表达的淀粉样蛋白会导致中枢神经系统病状。最近，一项发表于《干细胞报告》（Stem Cell Reports）的研究指出，家族性阿尔茨海默病可以通过骨髓移植转移。这项研究强调了源自大脑外部的淀粉样蛋白在阿尔茨海默病发展中的作用，这样一来，阿尔茨海默病就从一种仅在大脑中产生的疾病转变为一种全身性的疾病。

　　在遗传性阿尔茨海默病模型中，小鼠通常在9到10个月大时开始出现斑块，而认知能力下降的行为迹象在11到12个月时开始出现。但当研究小组将携带遗传性阿尔茨海默病的小鼠骨髓干细胞移植到正常小鼠身上时，接受者患上了阿尔茨海默病，而且速度更快。研究人员对两种不同的受体小鼠进行了移植：一种是完全缺乏APP基因的APP敲除小鼠，另一种是携带正常APP基因的小鼠。结果显示，移植受者表现出认知能力下降要早得多——APP敲除小鼠在移植后6个月，正常小鼠在移植后9个月。这表明供体细胞中的突变基因会导致疾病，而携带正常APP基因的受体动物易患该疾病，表明该疾病可以传播给健康个体。未来，研究人员计划测试将正常小鼠的组织移植到患有家族性阿尔茨海默病的小鼠身上是否可以减轻疾病，并测试这种疾病是否也可以通过其他类型的移植或输血传播，并扩大物种转移研究。

　　撰写：不周、clefable