7月15日外媒科学网站摘要：科学家首次发现猛犸象几乎完整染色体

7月15日（星期一）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《自然》网站（www.nature.com）

科学家首次发现猛犸象几乎完整染色体

大约5万年前，在西伯利亚的冻土带上，一头猛犸象在神秘的情况下死去。在其皮肤样本中，研究人员发现了保存在原始三维（3D）结构中的染色体，这在以前的古代DNA研究中被认为是不可能的。

研究小组还揭示了猛犸象DNA分子的空间结构和皮肤上的活性基因，其中一个基因负责赋予猛犸象毛茸茸的外表。这项研究最近发表在《细胞》（Cell）杂志上。

大约40年前，科学家们发现DNA碎片可以在古老标本中存活下来，包括几千年前的埃及木乃伊。但随着时间的推移，DNA会降解并遭受化学损伤，用这些片段重建三维结构的基因组几乎是不可能的。由于假设DNA的三维结构会随着时间的推移而消失，没有人试图研究古代细胞核中的染色体组织。

为了挑战这一假设，研究人员进行了长达9年的研究，寻找保存完好的古代DNA样本，最终在西伯利亚永久冻土带出土的一头长毛猛犸象的皮肤样本中发现了几乎完整的染色体。这头猛犸象死于5.2万年前。研究人员分析了猛犸象染色体的结构，揭示了DNA分子的折叠及其在细胞核中的空间结构——这两个特征对于决定哪些基因被打开以及开启多长时间至关重要。

美国生物技术公司Colossal Biosciences的生物科学主管表示，论文中的方法还可以帮助研究人员组装出一个完整的猛犸象基因组。该公司正在努力复活猛犸象。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、抗寒植物如何适应环境：多倍体植物可积累结构突变

像岩荠属（学名:Cochlearia）这样的抗寒植物已经很好地适应了冰河时代的寒冷气候。随着冷暖交替，它们进化出了许多种岩荠属植物，这些植物也导致了基因组的增殖。来自德国海德堡大学、英国诺丁汉大学和捷克布拉格大学的进化生物学家研究了这种基因组复制对植物适应潜力的影响。结果表明，多倍体植物——具有两套以上染色体的物种——可以积累具有局部适应性的结构突变，使它们能够一次又一次地占据生态位。

十字花科的岩荠属在一千多万年前从地中海的亲戚中分离出来。虽然它们的直系后代专门应对干旱压力，但在250万年前的冰河时代初期，岩荠属植物征服了寒冷和北极的栖息地。在早期研究中，研究人员调查了在过去的200万年里，岩荠属植物是如何反复适应快速交替的冷暖期的。除此之外，一些新出现的适应寒冷环境的岩荠属植物发展出了不同的基因库，这些基因库在寒冷地区相互接触。基因的交换产生了具有多组染色体的群体。随着它们基因组的规模不断缩小，它们能够一次又一次地占据寒冷地区的生态位。

目前的研究对阿尔卑斯一种岩荠属植物的二倍体参考基因组进行了测序，并重建了所谓的泛基因组。它将不同的基因组序列连接在一起，因此显示了个体和其他物种之间的遗传变异。对不同染色体组数的不同岩荠属植物的350多个基因组进行分析后，结果表明多倍体实际上比二倍体物种更频繁地表现出具有局部适应性的基因组结构变异。

这些结构突变被额外的基因组复制所掩盖，因此在一定程度上避免了选择压力，因为结构变异的积累也会导致功能的丧失。通过他们的模型，研究小组进一步证明多倍体特异性结构变异也出现在可能在未来气候适应中发挥重要作用的基因区域。

2、AI能加快心脏MRI图像分析速度，可带来更好的心脏病治疗

来自英国东安格利亚大学、谢菲尔德大学和利兹大学的一个研究小组创建了一个人工智能（AI）模型，利用AI来分析核磁共振（MRI）扫描的心脏图像。

医生分析核磁共振图像可能需要45分钟或更长时间，而新的AI模型只需要几秒钟。

虽然其他研究也调查了AI在核磁共振图像分析中的应用，但这个最新的AI模型是使用来自多家医院和不同类型扫描仪的数据进行训练的，并对来自不同医院的不同患者组进行了测试。此外，该AI模型通过显示所有四个心室的视图提供了对整个心脏的完整分析，而大多数早期研究只关注心脏的两个主要心室。

研究人员称：“这项创新可以带来更有效的诊断，更好的治疗决策，并最终改善心脏病患者的预后。”

3、一种简单方法让能挽救生命的噬菌体易于运输和共享

噬菌体通常能在抗生素失效的情况下自然地摧毁细菌，它可以改变医学和农业的进程，尤其是在全球抗生素耐药性日益增长的情况下。每种形式的噬菌体都是专门攻击一种特定形式的细菌，这使得噬菌体能够专门针对感染，而不影响有益细菌。

利用噬菌体巨大潜力的一个主要挑战是如何更容易、更快速地获取噬菌体。目前尚未建立噬菌体的中央库，只有存在于研究实验室和私人诊所等地方分散的噬菌体地方库。更为严重的是，活的噬菌体必须悬浮在小瓶液体中并冷藏或冷冻，这使得噬菌体的储存变得繁琐，并阻碍了噬菌体收集物的有效运输和共享。

加拿大麦克马斯特大学和拉瓦尔大学的研究人员合作，开发了一种简单的新方法来存储、识别和共享噬菌体，使需要它们的患者更容易获得它们。

他们开发了一种干存储平台，该平台在他们的用户友好的新系统中起着主要作用，可以快速将特定感染与可以阻止它们的噬菌体匹配起来。

新系统的核心是一种新型的药丸状介质，它能储存噬菌体而不需要冷藏，并将它们与一种介质结合起来，当噬菌体对目标感染做出反应时，这种介质会产生可见的辉光。

这项新技术使噬菌体能够在室温下储存数月，直到需要它们时，并将生物库和测试实验室结合在一个小包装中。

最近发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的一篇论文描述了该研究小组的工作。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、一项长达百年的生物实验揭示了大麦遗传秘密

一项自1929年开展的长期研究揭示了有关大麦进化的重要见解，显示了大麦对不同环境的适应以及自然选择的重大影响。这项研究强调了进化育种的局限性，并强调了进一步探索提高作物产量的必要性。

栽培植物在不同环境中分散后的生存是快速适应进化的一个经典例子。例如，大麦，这种重要的新石器时代作物，在1万多年前驯化后广泛传播，在几千代人的时间里成为欧洲、亚洲和北非人类和牲畜的主要营养来源。如此快速的扩张和栽培使大麦承受了强大的选择压力，包括对所需性状的人工选择和被迫适应各种新环境的自然选择。

尽管先前对早期大麦品种的研究已经确定了其一些群体遗传历史，并绘制了有助于其传播的遗传位点，但这些过程的速度和总体动态很难在没有直接观察的情况下确定。利用“大麦复合杂交II （CCII）”这一世界上最古老和最长期的进化实验之一，研究人员观察了大麦在近一个世纪的地方适应过程。

虽然实验开始时大麦有数千个基因型，但研究表明，自然选择极大地减少了这种多样性，消灭了几乎所有的创始基因型，导致形成大多数种群的单克隆谱系占主导地位。这种转变发生得很快，无性系在第50代就建立起来。根据研究结果，这一成功的谱系主要由源自类似地中海环境的等位基因组成。此外，研究还表明，选择的目标基因在适应气候过程中起着重要作用，包括对生殖时间的强烈选择。

2、新型有机半导体NFA具有卓越性能的奥秘所在

太阳能在向清洁能源的未来转型中起着至关重要的作用。目前的硅基太阳能电池板有其局限性——它们价格昂贵，而且很难安装在曲面上。研究人员已经开发出替代材料来解决硅的这些缺点，其中最有前途的是所谓的“有机”半导体。这是一种碳基半导体，而碳在地球上储量丰富，价格便宜，而且对环境友好。

有机太阳能电池的一个缺点是其光电转换效率低，约为12%，而单晶硅太阳能电池的效率为25%。但最近一类新型有机半导体的发展，即非富勒烯受体（NFA），改变了这种模式。用NFA制成的有机太阳能电池的效率可以接近20%。

尽管具有出色的性能，科学界仍然不清楚NFA显著优于其他有机半导体的原因。在一项发表在《先进材料》（Advanced Materials）杂志上的突破性研究中，研究人员发现了一种微观机制，部分解释了NFA具有卓越性能的原因。

这一发现的关键是研究人员使用一种被称为“时间分辨双光子光电发射光谱”或“TR-TPPE”的实验技术进行的测量。这种方法使研究小组能够以亚皮秒的时间分辨率（1皮秒为1万亿分之一秒或10^-12秒）跟踪激发电子的能量。

研究人员认为，由于电子的量子行为，这种不寻常的过程可以在微观尺度上发生，这使得一个被激发的电子可以同时出现在几个分子上。这种量子怪异与热力学第二定律相吻合，从而产生不寻常的能量增益过程。（刘春）

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