专业名词背后有故事生命科学十大进展其实不难懂

专业名词背后有故事 生命科学十大进展其实不难懂

1月10日,中国科协评选出2019年度“中国生命科学十大进展”,发表于顶级期刊并产生广泛影响的科学发现入选。一如既往地,读着诸如“破解硅藻光合膜蛋白超分子结构”“单碱基基因编辑造成大量脱靶效应及其优化解决方法”等满是专业名称的专业用词,很多人表示“很难懂”。但它们经过专家讲解,中小学生们也能听得津津有味。

“我们进行的研究通过大尺度跨反刍动物的全部6个科、覆盖大部分属种的组学大数据分析,结合功能验证,揭示了其中的奥秘。”王文说,“结果对于我们理解反刍动物的演化历史,再生医学、肿瘤生物学、睡眠紊乱和骨质疏松症等医学研究,以及培育新品种家畜都有重要意义。”

提到鹿,人们总会想起它亭亭玉立,竖耳静听,一双通灵般的眼睛警觉地望向前方,鹿角蜿蜒挺立头顶。

国奥球迷最担心的是球队防守,尤其是国奥门将陈威是一个神经刀,经常在大赛中发挥失常出现不应有的丢球。所以国奥在U23亚洲杯首战对阵韩国的比赛中,门将陈威能否有稳定表现,将成为球队在韩国队身上拿分的关键。希望中国国奥在信心爆棚的情况下,可以给球迷真正带来开门红。

早几年,姚生有以种田和砍伐毛竹为生,一年到头也只有两三万元收入,加上妻子身体不好,2014年成了建档立卡贫困户。2016年上半年,镇里免费发蜂种,姚生有抱着尝试的心态,开始在政府的帮扶下养蜂。“遇到技术难题,我都问郑站长。”姚生有经常骑摩托车到镇里郑恒崽的办公室,一待就是大半天。郑恒崽开玩笑说,“要不你搬个桌子,来这里和我一起办公好了。”

西安,曲江书城,三楼体验区。“李爷爷,芭比娃娃的项链怎么做?”小云朵有点犯难。“面人李”拿出篦子,“这么一篦,成了吧。”“哇”,小云朵拍起小手,眼里满是对“孩子王”的敬佩。

圣诞老人的座驾驯鹿,生活在北极,那里昼夜不规律也没有阳光。“这和当代一些‘年轻宅’们的生活环境有着很高的相似度,可它们为什么没有精神压力方面的问题,也没有维生素D缺乏引起的骨发育问题呢?”王文说,大尺度组学对比研究发现,驯鹿与昼夜节律相关的基因发生了突变,控制维生素D代谢的基因在自然选择作用下,两个关键酶活性远高于其它动物,因此保障了其在低光照条件下依然能够高效进行钙代谢,促进鹿角的生长。

最阳光通透:硅藻“吃光机”结构被看清

韩玲是一位“70后”,她和丈夫都是公务员。聊到年货,韩玲说小时候过年印象最深的就是能喝到饮料,“那也不是随便喝的,有限量,每人分几瓶,兄弟姐妹为了防止对方偷喝,都把饮料藏起来,现在想来很有趣。如今,各种年货已经变成了日常商品。时代发展真是太快了。”

眼前的华哥自信笃定,让我俨然忘记了他就是那个曾患腿疾的“放牛娃”。华哥行二,出生几个月就患上了小儿麻痹症,从此与腿疾相伴。大伯做泥工的微薄收入,负担不起3个孩子上学。华哥主动提出辍学养家,16岁当起“放牛娃”。

“在去年举办的进展交流会暨青少年科普报告会上,很多孩子提出的问题说明动了脑筋,也消化了这些理论,很有思想,让科学家们都很惊诧。”中国科协生命科学学会联合体秘书长王小宁表示,实际上,这些成果不仅是学术上的重大进展,也为我们揭示了很多生命科学的奥秘,理解它们并不难。

全世界目前有约1/4的人口被结核杆菌感染,由于艾滋病与结核病的交叉感染以及药物的不合理使用,已经产生了严重的耐药结核病,针对结核杆菌的新药靶点的发现以及新药研发迫在眉睫。新机制的发现为新型抗生素的研发、解决全球日趋严重的抗生素耐药问题开辟了一条全新途径。

红彤彤的帝王蟹,大块的碟鱼头,巴掌大的扇贝……在黑龙江牡丹江市西安区,这几天,记者老家楼下的街道热闹非凡。走进正在举行的首届俄罗斯商品展销暨西安区名优商品年货大集,水产品、农产品、工艺品等500余种进口“俄货”和国内精品年货琳琅满目。通过绥芬河市中俄互市贸易区引进的各种俄罗斯商品,从口岸直接送到了市民的餐桌上。人们不由得欣喜:今年的年夜饭,美食大餐有得吃了!

春节将近,这座位于武夷山北麓的深山小镇山青水绿、林木葱茏,其间星星点点分布着1.6万多群中蜂——这可是当地几百户蜂农的“绿色提款机”。“好着呢,出太阳了,我给晒晒。”50出头的姚生有去年靠150多箱蜜蜂实现纯收入10多万元。

“鹿角每天可以长1—2厘米,几个月时间就可长成一个10公斤的大家伙,比任何肿瘤长得都快。”王文说,通过组学的研究,他们发现鹿角细胞激活了大量的癌症基因,从而促进了自身的生长。

中国国奥球迷认为球员面对强敌信心爆棚,这肯定是一件好事。但是球员不能盲目自信,要正视中国国奥与韩国队之间的差距。以中国国奥在东京奥运会亚洲区第一阶段小组赛,面对实力平平的马来西亚,都是靠着中卫蒋圣龙最后时刻的头球破门,才艰难逼平对手拿到一分的状态和实力分析,中国国奥要想在U23亚洲杯首战取得开门红难度非常大。

几年前,村上修建第一条进组的水泥路。华哥动念:“有三轮车就能送货,把果蔬蛋肉卖到更偏远的山沟沟。”有人质疑:腿脚不便能行吗?他认准自己能行,借来3000元购置一台小型助力三轮车,当起“货郎”。

记者的老家王家坪村,曾是湖南安化县的贫困村,位置偏僻,地少人多。小年前夕,记者驾车回村。才下高速就到村头,一眼瞥见堂哥王华开的“悦客”商店。

在秋渠乡朱大楼村,新建起的村文化广场上掌声阵阵、热闹非凡,郸城县坠剧团送戏下乡,颇受欢迎。说起村里的变化,朱大楼村党支部书记高卫东说,现在村风更好了,村民凑酒场、牌场的少了,到文化广场跳广场舞、运动健身的多了。

“2019年全镇产蜂蜜近200吨,产值5000多万,全镇贫困发生率降到了0.58%。未来我们要让更多乡亲靠着家门口的好山好水,过上好日子。”镇党委书记韩峰说。

由上海科技大学免疫化学研究所特聘教授饶子和院士率领的科研团队首次成功解析了这一关键蛋白MmpL3以及“药靶─药物”复合物的三维空间结构,揭示了创新药物杀死细菌的全新分子机制。他们还解析了利莫那班与MmpL3蛋白复合物的三维结构,从而证实了利莫那班会神奇地堵住MmpL3的质子内流通道,这种“封堵”与已知的结合模式大相径庭。

有人笑他傻,不争贫困户。华哥说人勤地生金,能靠双手为什么要等人扶?“2017年王家坪脱了贫,人人都受益。”堂哥跟我掏心窝子,“废弃的村小现在是文体活动中心,大家能在那打篮球、乒乓球,看演出。我们的生活不比城里人差哟!”

这幅静美的图画里,其实是旺盛而独特的生命活动——

“回来啦!”华哥张罗我进屋烤火。小店人来人往,华哥忙得脚不沾地。“挣不少吧!”“一年8万!”华哥满脸喜悦。

国奥队长陈彬彬接受采访时透露:“与韩国队比赛可能我们的机会比对手还好,所欠缺的是把握机会的能力。”陈彬彬言外之意就是中国国奥队整体实力不比韩国差,我们在比赛中获得的得分机会,可能比韩国队还要多。只要中国国奥队能在比赛中提高把握机会的能力,那么球队在U23亚洲杯首战力克韩国队,获胜希望就非常大。从国奥队长陈彬彬接受媒体采访这番话,我们可以看出国奥在U23亚洲杯首战面对韩国时,球队不仅没有丝毫的畏惧怯战,反而是信心爆棚。

除了陆生植物,水下的藻类也能进行光合作用,“吃掉”阳光,转变出有机物和氧气。其中最“成功”的浮游光合生物当属海洋中的硅藻了。

研究发现,抑制剂小分子都靶向MmpL3蛋白的跨膜区,直接“封闭”该蛋白的质子内流通道,破坏MmpL3工作时的能量供给,造成这台传送机“瘫痪”。为了设计更有效的抑制剂,研究团队还利用计算机“虚拟筛选”技术,对成药库的药物分子进行了筛选。这才发现减肥药也是结核杆菌的“毒药”。

改变在发生。近年来,当地政府对传统文化越来越重视,人们看到了古都西安巧打文化牌的转变。

改变的还有家长。小云朵的妈妈卫女士告诉记者,身边越来越多的家长朋友选择带孩子逛书店和博物馆,体验传统民间技艺等方式过大年。今年春节,小云朵计划多捏几个面人,等开学的时候送给老师和同学们。“她自己捏的面人,特别珍惜!”卫女士说。

本文插图来源于网络返回搜狐,查看更多

一种曾经上市销售的减肥药被发现是结核杆菌的“毒药”——

中国科学院植物研究所沈建仁、匡廷云研究团队在国际上首次解析了硅藻捕光天线膜蛋白,这“团”蛋白不仅能高效捕获蓝绿光、高效传递和转化光能,还能够起到光保护的作用。

国奥球迷认为中国队在U23亚洲杯首战面对实力强劲的韩国,球队还是应该放低姿态,争取在比赛中向保证不丢球,然后再去想如何战胜韩国队的事情。中国国奥攻击力没有什么大问题,毕竟球队前场云集了像段刘愚、陈彬彬、胡靖航、张玉宁等特点鲜明的好手。这些球员在本赛季中超联赛都有可圈可点的表现,在国奥对阵韩国的发挥值得期待。

“脱贫了心里跟蜜一样甜,今年再扩大生产,希望可以翻一番。”如今姚生有已经是“蜜甜不怕深山远”,“我的蜂蜜还没割出来就有很多人来预定,都是老客户。”自己的日子甜了,也不忘带着周围人一起干,“几户邻居在跟我学养蜂,郑站长快退休了,就由我把学到的技术教给他们。”

腊月二十三,豫东的年味越来越浓了。学生放假,民工返乡,河南省郸城县秋渠乡靳庄行政村文化广场一下子热闹起来,一年一度的“一会四评”表彰大会正在进行。伴随着一曲返乡青年大合唱《在希望的田野上》,16名村民身披“孝老爱亲户”“脱贫致富户”“诚信守法户”“清洁卫生户”彩带,手捧奖状,满面笑容。他们成为村里这个春节最耀眼的“明星”。

为什么要对一个硅藻细胞膜上的蛋白质“团”大费周章呢?中国科学院院士匡廷云给出答案:“光合作用是地球上最大规模的利用光能、化学能把二氧化碳和水变成有机物储存在体内的生命活动。海洋生态系统的低等植物每年通过光合作用合成的干物质是2200亿吨,人类每年的耗能仅仅占这一总量的1/10。硅藻的光合作用贡献了地球上每年约20%的原初生产力。它们之所以能起这么大的作用,主要跟硅藻光合膜蛋白的结构与功能密切相关。”

据了解,郸城县在全县开展了“一会四评”活动,每村每年都要召开村民代表大会,评选“孝老爱亲户”“脱贫致富户”等,并在全县宣传。“3年来,全县523个村级组织累计开展‘一会四评’1569场次,很多身边的模范成了村里的明星、榜样。”郸城县委宣传部部长吴青锋说。

那么结核杆菌上什么样的“命门”被抓住了呢?膜蛋白“MmpL3”负责把细菌在细胞内合成的分枝菌酸前体转运到细胞膜外,扮演着“传送机”的角色,而这台传送机的动力来源于从膜外向膜内流动的质子流。

当选十大的“破解硅藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜”正是解答了什么精巧的结构,让硅藻能够“埋头”在水里还能进行光合作用。

最具攻击力:击破结核杆菌致密胞壁

此情此景,搁到过去,对李元开来说是不可想象的。年过七旬的他,打小学习捏面人手艺,“除了种地,还能靠这补贴家用。”上世纪80年代,他从老家农村来到西安。扛着面人箱,风里来雨里去,李元开没少吃苦,“大雁塔、芙蓉园、曲江池,我都摆过摊。”特别是过年的时候,面人的销路特别好,“挣得不少,但也非常辛苦,大冬天的,手经常被冻裂。”

最亲近自然:那头麋鹿有一双抗癌的角

癌症基因被激活了,却仅仅被“截留”在鹿角部位,不会扩散也不会引起其他癌症症状,这又是为什么呢?通过组学大数据的分析,研究第一次把鹿科动物低癌的现象和很强的再生能力联系起来。大量的抑癌基因,如p53通路的基因受到了强烈的自然选择,可能与鹿科动物癌症发生率很低有关。这表明,鹿角再生能力和鹿的抗癌能力源于同一通路调控,了解这一机制,将会为再生医学和癌症研究带来新的思路。

让郑恒崽欣慰的是,去年姚生有的蜂蜜获得了“全省中蜂蜂蜜大赛”银奖。说到这里,姚生有满脸笑容。去年10月,在郑恒崽的陪同下,他到省会南昌领回了奖状。

但要看清原子、电子之间的作用,冷冻电镜只能看到个模糊的轮廓,就好像从千米高空俯视群岛轮廓,要看到有哪些港口、怎么吞吐运送“货物”(电子)还需要更高的精度。团队随后用蛋白结晶衍射法将蛋白质复合物的结构精度做到了1.8埃(10-10米)的高分辨率,原子直径的数量级大约是1埃,在这个精度上每个原子清晰可见。

跟市民聊得正热乎,西安区区长张海峰走了过来。他热情地向大伙儿介绍,牡丹江市先后建设了绥芬河边合区、互贸区、综保区等,“六区联动”抓住春节消费旺季,促进互动交流和联动发展,今年大家肯定能过上一个有口福的春节。

牡丹江市是中俄地区友好合作示范城市,举办“俄货”大集有得天独厚的优势,“我看到了不少新年货,打算买回去跟家人分享。我还给外地的同学快递了一些,让他们也尝尝鲜。”韩玲说。

“鹿科动物有一个特征,它是癌症发生率最低的动物,但它角上的细胞却具有比癌细胞还旺盛的繁殖能力,是唯一能够完全再生的哺乳动物器官。”西北工业大学教授王文说,这个奇特现象背后的奥秘将和人类的健康息息相关。

从此,他每天凌晨3点起床,去镇上的菜市场挑选新鲜菜品,再往山里赶。买卖久了,乡亲们发现他老实厚道,有事都爱找他。随着一条条村组级公路硬化,做生意更方便了。2018年马安高速通车,村子沸腾了!华哥决定在村口开一家综合商店。他拿出积蓄说干就干,“货郎”摇身变“掌柜”。去年上半年,高速连接村里的水泥路,通到了家门口,华哥的生意更好了。如今,华哥与邻村一位姑娘组建了家庭,生儿育女,眼瞅日子一天好过一天。

此次解析是超高精度的解析,类似于用一个几百万倍的放大镜把硅藻上的“吃光机”零部件一个齿轮一个齿轮地看清楚。

“姚师傅,过冬保暖做好了吗?”江西上饶广信区五府山镇农业技术推广站站长郑恒崽站在田埂上,向在蜂箱旁忙碌的姚生有喊道。

为了便于理解,科技日报记者梳理了其中有特色的几个,讲述其蕴含的生命故事,打破生命科学重大进展难理解的形象。

据组织文化下乡的郸城县文联主席张祥金介绍,2019年全县组织广场舞大赛、农民丰收节、戏剧电影进农村等文化活动3873场次;今年,从腊八开始到正月十五,各种活动安排得满满当当。“现在村庄美了,百姓富了,‘面子’有了,但更应该有文明的‘里子’。今年春节,我们安排了一系列充满正能量的文艺活动,让大家过一个文化年。”秋渠乡党委书记梁辉说。

村民郝美娟是靳庄村的“孝老爱亲明星”。今年,她把70多岁的公公婆婆接到自家新盖的楼房里,这几天儿子儿媳也带着孙女回家过年,一大家子人欢欢喜喜,其乐融融。

首先要说明这是一“团”蛋白,就好像工厂机器,是有组合和流水线的。因此很多人形象地称生物体里承担某一生命互动功能地蛋白为“蛋白工厂”,而学术上称为“蛋白复合体”,因为复合体的组成很像乐高拼插,只不过零件是单个蛋白。

从“摆地摊”到开门授课,“现在,我的儿子儿媳都在这里工作,最多时有几十个小朋友来学习体验”,李元开说,因为红火,他们一家人过年期间得天天加班,“身边很多做皮影、搞剪纸的民间艺人朋友,也都说这些年越到春节越忙。”

大前年,曲江书城一开业,就成为“网红打卡地”。在书城的文化体验区,李元开拥有了固定的工作室。经营方式也从过去单纯卖面人,变成了面向公众特别是小朋友的体验式经济。捏的面人也从过去的“三国演义刘关张”向当下流行的动漫卡通形象转变,濒临失传的非遗技艺在这里融入生活,收获新生。

“把蛋白质复合物提出来以后,我们用冷冻电镜了解它的结构,它的结构非常复杂,包括70个蛋白质。”沈建仁说。这70个蛋白质“零件”却与乐高零件完全不同,它不是规则的,而是枝枝杈杈的,电子云团互相作用,互相协同,完成了吸收光能把水分解成氧气、转移电子、释放能量等一系列任务。

寒冷的天气挡不住人们采购年货的热情。摊位前,记者碰到了“50后”的吕大爷。“这个年货大集举办得好呀,在家门口就能买到这么好的年货。这次准备把大虾和鱼子酱加到年夜饭的菜单里!”吕大爷说,“小时候吃顿饺子就算过年了,现在日子好了,年夜饭从6个菜到8个菜,又变成12个菜、16个菜。”

据介绍,解析的岩藻黄素已经用在减肥药品中,并在推进临床试验。未来,这些看似遥远的蛋白,究竟能在显示生活中起到哪些作用,在人类体内又有哪些功效,期待更多的研究和验证。

“利莫那班(该减肥药名称)原来是针对人源大麻素受体CB1的拮抗剂,起到减肥作用,很难想象靶向人类蛋白受体的药物也可以杀死结核杆菌。”上海科技大学免疫化学研究所副研究员张兵说。