动物地磁导航机制研究进展

地磁场是地球重要的物理场,它不仅能保护地球生物免受太阳风及其他宇宙射线的伤害,阻挡地球生命赖以生存的大气圈和水圈被剥蚀,为地球生物提供一个温和的生存进化环境,而且其强度、偏角和倾角能为动物迁徙提供定位导航参考。目前,行为学研究已经发现许多鸟类、爬行类、两栖类、哺乳类等动物都能够利用地磁场导航。动物感知地磁场的磁感受器(magnetoreceptor)、磁信息的感知机制和信号传递通路一直是动物地磁导航研究的焦点和难点,但目前对它们的了解并不十分清楚。基于国内外学者最近的研究成果,本文首先介绍三种主要的磁感知机制及其相应的证据:电磁感应、基于光受体的磁感知及基于磁铁矿纳米颗粒的磁感知。其次,总结鸟类基于光受体和磁铁矿纳米颗粒的磁感知神经通路和相应的磁信息响应脑区:(1)眼睛视网膜上光依赖的磁感受器——隐花色素通过视觉通路与大脑联系获取准确方向信息;(2)上喙或内耳中的磁铁矿纳米颗粒磁感受器,通过三叉神经或内耳听壶传入神经将感知的磁场强度信息传至脑干前庭区域,获得"导航图"信息。最后,简要总结近年来哺乳动物地磁导航的研究进展,并指出动物地磁导航研究当前亟待解决的几个重要科学问题。     

百岁以上老人跟骨骨密度和骨强度的相关性分析

目的研究广西巴马百岁以上女性老人的年龄、身高、体重、BMI与跟骨骨密度、骨强度之间的关系。方法采用定量超声骨密度测定仪,对广西巴马16名百岁以上女性老人的跟骨骨密度、骨强度进行测定,并记录相应年龄,同时行人工测量身高、体重、BMI指数,应用SPSS16.0软件分别计算年龄、身高、体重、BMI与跟骨骨密度、骨强度的pearson的相关系数。结果年龄、身高、体重、BMI均与百岁以上女性老人的跟骨骨密度、骨强度有相关关系,但相关性均无显著性(P0.05)。其中年龄、身高、体重与跟骨骨密度、骨强度呈负相关关系;BMI与跟骨骨密度、骨强度呈正相关关系,但相关性均无显著性(P0.05)。结论年龄、身高、体重、BMI均是广西巴马百岁以上女性老人骨密度、骨强度的影响因素,但相关性均无显著性,或需探讨新的评价指标衡量百岁以上女性老人的骨密度及骨强度,为百岁以上女性老人早期预防和诊断骨质疏松提供科学依据。     

生物地磁响应研究进展

地球上的生物每时每刻都受到地球磁场的影响.本文从介绍磁场及地球磁场入手,详细阐述了生物对地球磁场的磁响应现象.从候鸟到厌氧细菌,大量生物已被证实可对磁场产生生理和行为响应,即表现为磁场影响生物的生理发育,且提供地磁信息作为"罗盘"与"地图",指导动物远距离迁徙或短距离扩散等.关于生物磁响应的机制,目前有两种假说得到广泛认可,即磁颗粒介导的磁受体假说和依赖光并基于自由基对的磁响应假说,而近期由中国科学家提出的磁蛋白生物指南针模型更是引起了广泛关注,但至今尚缺乏生物活体验证.目前,全球变化背景下的地磁场变化面临加剧风险,而国际上(尤其是国内)对生物磁响应现象的研究才刚刚起步,相关研究亟待深入开展,以便为应对地磁场变化提供基于生物磁响应的科学依据.     

广西巴马小型猪GK基因真核表达载体的构建及鉴定

GK基因在糖尿病的发生中具有重要功能,本研究旨在构建广西巴马小型猪GK基因真核表达载体,为生产转GK基因的广西巴马小型猪奠定一定基础。以广西巴马小型猪肝脏组织为材料,通过RT-PCR的方法扩增并克隆猪GK基因的编码序列,并进行生物信息学分析,并将GK基因亚克隆至p EGFP-N1载体上,构建含有GK基因的真核表达载体p EGFP-N1-GK,经过PCR和双酶切的验证,通过脂质体转染,将重组质粒p EGFP-N1-GK转染猪的PK15细胞,48 h之后通过荧光显微镜观察细胞荧光蛋白的表达。研究结果表明广西巴马小型猪GK基因编码区序列长1 575 bp长的片段,共编码524个氨基酸,与Pubmed中查询到的猪(FJ436399.1)的GK基因同源最高,序列比对发现,在461 bp和534 bp处都发生了C-T的碱基突变,只有461 bp位点的突变引起相应编码氨基酸的变化,成功构建p EGFP-N1-GK真核表达载体,并在PK15细胞中成功转录表达。为进一步研究葡萄糖激酶基因(GK)与糖尿病之间的关系,以及生产转GK基因的广西巴马小型猪奠定基础。     

迁飞性害虫褐飞虱对地磁强度变化的种群适合度响应

【目的】地球生物时刻处于地磁场(geomagnetic field,GMF)环境影响下,迁飞昆虫也不例外。迁飞昆虫多可进行跨纬度长距离迁飞,其迁出与迁入地间必然存在地磁强度差异,进而影响迁飞昆虫的种群适合度。本研究旨在明确迁飞性昆虫的磁生物学效应及其地磁环境适应性,服务于迁飞害虫发生的预测预报。【方法】利用直流电型亥姆霍兹线圈模拟迁飞害虫褐飞虱Nilaparvata lugens春季迁出地(广州:GMF 45μT)与迁入地(南京:GMF 50μT)地磁场环境,调查了迁出地和迁入地地磁场强度变化对其生长发育与繁殖的影响。【结果】结果显示,与迁出地GMF 45μT下相比,迁入地GMF 50μT下褐飞虱卵历期略有缩短(0.50%),卵孵化率显著提高(6.11%),雌、雄若虫历期分别延长5.26%和2.37%,初羽化雌、雄成虫体重分别提高0.66%和9.56%,雌、雄成虫寿命分别缩短了35.34%和26.16%,雌成虫产卵量显著提高(30.13%),卵黄原蛋白基因Vg相对表达量显著提高(259.25%);此外,迁入地GMF 50μT还显著缩短了褐飞虱F_1代卵历期(2.52%),并显著提高了F_1代卵的孵化率(10.83%)。【结论】结果说明,每年春季北迁过程中褐飞虱所处的地磁场强度增加有利于其种群适合度提高,进而对其迁飞种群发生有利,并加重其暴发危害风险。     

洪水漫溢对林窗微环境时空差异的影响——以塔里木河中游荒漠河岸林为例

林窗是森林生态系统中普遍存在的干扰形式。探究洪水漫溢对林窗内部微环境时空异质性的影响,对揭示荒漠河岸林物种多样性变化及其更新特征具有重要意义。在塔里木河中游非洪水和洪水漫溢区各选取一个大小相似的林窗样地,并使用便携式气象监测仪对林窗内不同方位的空气温湿度进行监测,对比分析不同水淹条件下林窗内微环境的时空分布差异,为深入探索荒漠河岸林植被更新机制奠定基础。结果表明：（1）非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内空气温度均呈现先上升后下降的变化趋势,空气湿度均呈现先下降后上升的变化趋势,且同一个样地中温度与湿度之间存在明显的负相关关系,而洪水漫溢改变了森林微环境,使林窗内湿度升高,温度下降。（2）非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内不同方位温度分布差异较小,洪水漫溢对温度变化影响不大;两个样地林窗内湿度变化过程较为复杂,差异明显,洪水漫溢区湿度变化梯度更为密集。（3）非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内温度差界限明显,西南方向温度差较小,中心位置温度差最大,洪水漫溢并未改变不同方位温度变化趋势;湿度差以中心偏北方向较大,其中非洪水漫溢区湿度差在西北方向较小,而洪水漫溢区湿度差最小值出现在西南方向。研究结果表示荒漠河岸林林窗微环境时空差异具有干旱区独特性,同时阐明了林窗微环境对洪水漫溢的响应,为深入研究林窗干扰对荒漠河岸林更新与演替提供了科学依据。     

中国汉族人群长寿老人TERT基因MNS16A长度多态研究

近期研究表明,TERT基因中的一个串联重复长度多态MNS16A可以调节端粒酶的活性.以往研究报道,端粒酶的活性决定端粒长度从而与个体的寿命相关,据此提出假设:MNS16A的多态可能通过控制端粒长度从而影响人类的寿命.为验证该假设,本实验室从四川省都江堰市收集了446个相互没有亲缘关系的长寿老人(年龄≥90岁,平均年龄(94.45±3.45)岁),同时收集了332个正常个体作为对照组(年龄22~53岁,平均年龄(35.00±12.00)岁).检测长寿组和对照组的MNS16A长度多态,并将两组人群的MNS16A等位基因频率和基因型分布通过卡方检验进行分析.结果表明,在长寿组和对照组之间,MNS16A等位基因频率和基因型分布没有显著差异,表明MNS16A的长度多态在中国汉族人群中可能对寿命长度没有显著影响.     

成年小鼠血液系统对亚磁场的响应

目的:研究亚磁场对成年小鼠血液系统的影响。方法:将成年雄性C57BL/6小鼠(4-6周,20±2g,n20,每笼4只)随机分组,分别饲养在模拟亚磁场环境(500nT)和对照地磁场环境(~50μT)。每周定时监测动物体重变化和饮食消耗两次。一个月后,采集亚磁处理小鼠和地磁对照小鼠全血和血清样品,分别进行血常规监测和血清微量元素分析。同时检测血清中过氧化氢(H2O2)的含量,以及超氧化物歧酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活力。结果:亚磁场处理过程中,动物体重和饮食消耗与地磁对照没有显著差异,但是体重增量在2周后(14天-24天)比对照组有显著降低(P0.05)。一个月亚磁场处理后,红细胞,血小板和总白细胞处于正常水平,没有发生显著变化,但是中性粒细胞水平显著上升(P0.05)。血清中微量元素水平和氧化应激指标没有显著变化。结论:成年小鼠在亚磁场中经历了一定程度的适应反应。经过一个月连续亚磁场处理,血液系统能够维持健康水平,但是嗜中性粒细胞对亚磁场存在明显响应。     

三江源区近60年不同气候态极端气温事件时空分布特征

利用1961—2020年三江源区23个国家气象站点的逐日最高温度和最低温度资料,通过划分1961—1990年、1971—2000年、1981—2010年和1991—2020年4个气候态(分别记做第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ气候态),分析不同气候态中极端高温和极端低温事件的阈值、频次和强度的时空分布特征并探索其变化原因。空间分布上,极端温度阈值基本表现为海拔越高阈值越低且东西向逐渐降低,不同气候态存在一定的非对称性增温的特征。极端高温频次和强度的空间分布区域性和规律性均优于极端低温,表现为第Ⅰ、Ⅱ气候态自西向东递减,第Ⅲ、Ⅳ气候态自西向东递增的径向空间分布特征;时间变化上,极端高温频次和强度均呈现弱增加-迅速增加-增速放缓的整体增加趋势,而极端低温不同气候态中频次和强度时间变化趋势特征并非全部一致,表现为频次显著增加极端性降低-频次增加极端性增加-频次显著减少极端性显著降低,极端性的下降与三江源区生态保护政策的实施保持一致。进一步归因分析后发现,极端气温与多个环流系统遥相关且存在较好的因果关系,国省碳排放也对极端气温时间序列变化有较好的滞后响应。     

祁连山红腹牧草蝗雌雄虫空间格局及关联性

应用地统计学的方法,研究了祁连山北坡石羊河上游,6—10月之间红腹牧草蝗Omocestus haemorrhoidalis(Charpentie)雌雄虫的空间分布格局、动态变化及空间相关性。结果表明:红腹牧草蝗雌雄虫的半变异函数为球状模型与高斯模型,二者空间分布类型相同,均呈聚集分布;随时间的变化均呈现"扩散-聚集-扩散-聚集"的动态特征,7—8月之间雌虫的变化强度明显强于雄虫;二者的模糊贴近度指数在0.53～0.71之间,且指数随红腹牧草蝗的生长呈逐渐增加到减少的变化特征,表明雌雄虫在数量与空间上有较强的跟随关系,且跟随关系随红腹牧草蝗的生长发生明显的阶段性变化。     

斜纹夜蛾核多角体病毒(SpltNPV)基因组EcoR I-G片段的序列分析

斜纹夜蛾核多角体病毒(SpltNPV)基因组EcoR I-G片段全长7 450bp,包括7个开放读码框vp39、lef-4、cg30、p91、vp33、tlp20、AcMNPV ORF81同源基因和一个同源区(hr).基因组排列比较分析发现,这些基因在基因组中的排列,在所有已知序列的杆状病毒中都比较保守.     

Effects of increasing the number of players and memory size in the iterated Prisoner's Dilemma: a numerical approach

The Prisoner''s Dilemma has become a paradigm for the evolution of altruistic behaviour. Here we present results of numerical simulations of the infinitely iterated stochastic simultaneous Prisoner''s Dilemma considering players with longer memory, encounters of more than two players as well as different pay-off values. This provides us with a better foundation to compare theoretical results to experimental data. We show that the success of the strategy Pavlov, regardless of its simplicity, is far more general by having an outstanding role in the iterated N-player N-memory Prisoner''s Dilemma. Besides, we study influences of increased memory sizes in the iterated two-player Prisoner''s Dilemma, and present comparisons to results of experiments with first-year students.     

两湖泊轮虫群落结构的时空动态对水体氮磷含量及“下行效应”的响应

为探讨氮和磷、"上行效应"和"下行效应"在轮虫群落结构时空变动调控中的相对重要性,于2011年7月至2012年6月每月两次采集了芜湖市九莲塘和汀棠湖中的轮虫样品,利用相关分析法和典范对应分析法(CCA)分析了轮虫群落结构的时空变动与水体理化因子及其潜在捕食者密度间的关系。卡尔森营养状态指数表明,两湖均处在富营养化初期。除了总氮和硝态氮的年均浓度、晶囊轮虫(Asplanchna)和剑水蚤(Cyclopoidea)无节幼体的年均密度存在显著差异外(P0.05),两湖泊的其他水环境因子间并未表现出明显的差异(P0.05)。实验室鉴定发现九莲塘中共有轮虫48种,隶属于15科21属;汀棠湖中共有轮虫55种,隶属于15科24属。两湖泊中,疣毛轮虫(Synchaeta)、臂尾轮虫(Brachionus)和异尾轮虫(Trichocerca)均是主要轮虫类群,而密度优势种分别有7种和4种。相关分析结果显示,P含量与九莲塘轮虫群落的均匀度和物种多样性指数间均呈现显著的负相关(P0.05),而N含量却与汀棠湖轮虫群落的物种多样性指数呈现显著的正相关(P0.05);两湖泊中的轮虫物种多样性指数均与水体中的TN∶TP(质量比)间呈现显著的正相关(P0.05)。CCA分析结果显示,九莲塘中桡足类和其无节幼体密度显著高于其他采样批次时的轮虫群落聚成Ⅰ类,汀棠湖中晶囊轮虫密度显著高于其他批次时的轮虫群落聚成Ⅱ类,而其他的轮虫潜在捕食者密度很低或未出现时的轮虫群落聚成Ⅲ类。研究结果表明,湖泊中的TN∶TP(质量比)可能是反映N和P含量对轮虫群落物种多样性影响程度的较为合适的指标。当水体中的轮虫潜在捕食者密度较高时,两湖泊轮虫群落结构的变动均主要取决于"下行效应";而当轮虫潜在捕食者密度很低时,"上行效应"可能是调控两湖泊轮虫群落结构变动的主要因素。     

Hamilton's rule meets the Hamiltonian: kin selection on dynamic characters

Many biological characters of interest are temporal sequences of decisions. The evolution of such characters is often modelled using dynamic optimization methods such as the maximum principle. A quantity central to these analyses is the ''Hamiltonian'' function, named after the mathematician William R. Hamilton. On the other hand, evolutionary models in which individuals interact with relatives are usually based on Hamilton''s rule, named after the evolutionary biologist William D. Hamilton. In this article we present a generalized maximum principle that includes the effects of interactions among relatives and we show that a time-dependent (dynamic) version of Hamilton''s rule holds involving the Hamiltonian. This result brings together the power and generality of both the maximum principle and Hamilton''s rule thereby providing a natural framework for understanding the evolution of ''dynamic'' characters under kin selection.     

丘脑底核-深部脑刺激术术后淡漠的研究进展

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种由于中脑黑质以及其他核团结构的多巴胺能神经元变性所致的以进行性运动功能障碍为主要表现的疾病。近年来,双侧高频刺激的丘脑底核-深部脑刺激术(STN-DBS)治疗PD效果确切,疗效较好,但其出现了术后淡漠等类似副作用,严重影响了PD治疗效果和患者的生活质量,引起了临床医生的高度重视。本文对STN-DBS术后淡漠发病情况、表现及治疗进行综述,为临床诊治提供思路。     

Effect of amyloids on the vesicular machinery: implications for somatic neurotransmission

Certain neurodegenerative diseases are thought to be initiated by the aggregation of amyloidogenic proteins. However, the mechanism underlying toxicity remains obscure. Most of the suggested mechanisms are generic in nature and do not directly explain the neuron-type specific lesions observed in many of these diseases. Some recent reports suggest that the toxic aggregates impair the synaptic vesicular machinery. This may lead to an understanding of the neuron-type specificity observed in these diseases. A disruption of the vesicular machinery can also be deleterious for extra-synaptic, especially somatic, neurotransmission (common in serotonergic and dopaminergic systems which are specifically affected in Alzheimer''s disease (AD) and Parkinson''s disease (PD), respectively), though this relationship has remained unexplored. In this review, we discuss amyloid-induced damage to the neurotransmitter vesicular machinery, with an eye on the possible implications for somatic exocytosis. We argue that the larger size of the system, and the availability of multi-photon microscopy techniques for directly visualizing monoamines, make the somatic exocytosis machinery a more tractable model for understanding the effect of amyloids on all types of vesicular neurotransmission. Indeed, exploring this neglected connection may not just be important, it may be a more fruitful route for understanding AD and PD.     

多奈哌齐治疗阿尔兹海默症患者的临床剂量使用探讨

目的:评价多奈哌齐治疗阿尔兹海默症(AD)的疗效及疗效与用药剂量的关系,探讨检测血清中胰岛素样生长因子-I(IGF-I)来指导治疗剂量的可行性。方法:87例轻中度的AD患者,患者使用5 mg/d多奈哌齐疗效不佳。在增加剂量之前,根据血清胰岛素样生长因子-I(IGF-I)水平和简易智力状态检查表(MMSE)得分之间的一致性,将患者分为3组。A组:n=27,IGF-I≤99ng/m L,MMSE≤37;B组:n=33,IGF-I≤99 ng/m L,MMSE18;C组:n=27,IGF-I99 ng/m L,MMSE18。A、B组中,血清IGF-I水平显著低于C组。试验开始后将多奈哌齐的剂量从5 mg/d增加到10 mg/d,服用12周后,观察血清IGF-I水平同MMSE和阿尔兹海默症评定量表(ADAS)得分的相关性及三组患者的临床改善情况。结果:血清IGF-I水平同认知功能有明显相关性。IGF-I同MMSE正相关(r=0.478,P=0.036),IGF-I同ADAS得分负相关(r=-0.464,P=0.029)。增加多奈哌齐(10 mg/d)剂量治疗后,只有A组患者MMSE得到显著改善。A组患者对治疗的敏感性显著高于B、C组患者。结论:血清中IGF-I水平和MMSE分值可以做为一种标志物,判断对低剂量多奈哌齐(5 mg/d)无效的轻中度AD患者,能否采用高剂量多奈哌齐(10 mg/d)进行治疗。     

CC类趋化因子配体5与冠状动脉粥样硬化的相关性研究

目的:探讨CC类趋化因子配体5(CC chemokine ligand-5,CCL5)的表达水平与冠状动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)严重程度之间的相关性。方法:将颈动脉粥样硬化狭窄(70%)行颈动脉内膜切除术的5例手术标本作为AS组,尸检无动脉粥样硬化的正常颈动脉3例作为对照组。应用免疫组织化学、Western blot检测AS组和对照组中CCL5的表达。收集110例冠状动脉造影术患者,根据Gensini评分分为对照组(Gensini评分=0分,n=27),轻微病变组(0Gensini评分≤20,n=32)和严重病变组(Gensini评分20,n=51)。收集各组的临床基线资料(包括年龄、性别、血压、血脂、血糖等),ELISA方法检测各组血浆中CCL5表达水平,并分析各危险因素、CCL5表达水平与Gensini评分之间的相关性。结果:颈AS组AS组织中CCL5蛋白的表达明显高于正常颈动脉组(P0.05),冠心病患者血浆CCL5水平明显高于对照组,差异具有统计学意义(P0.05)。对照组、轻微病变组和严重病变组在性别、吸烟史、收缩压、舒张压、血糖及血浆CCL5的表达上存在显著的差别。相关性分析显示舒张压、血糖及血浆CCL5表达水平与Gensini评分间呈显著正相关(r=0.276、0.418、0.519,P0.05)。以Gensini评分为因变量,性别、年龄、吸烟史、收缩压、舒张压、LDL-C、HDL-C、血糖、血浆CCL5为自变量建立多元逐步线性回归模型,结果提示血浆CCL5为Gensini评分的独立预测因子(B值为8.775;P值为0.000)。结论:血浆CCL5水平与冠状动脉粥样硬化病变程度呈正相关,可能作为AS程度的独立预测因子。     

Interpretation of the dissolution of insoluble peptide sequences based on the acid-base properties of the solvent

The dissolution process of model insoluble peptide sequences was investigated in view of the electron acceptor (AN) and electron donor (DN) solvent properties. The Alzheimer's disease-inducing (1-42) Abeta-amyloid peptide and its (1-21) fragment, the (66-97) transmembrane bradykinin B2 receptor sequence, and the strongly aggregated VVLGAAIV were selected as models of insoluble peptides. Solvents presenting similar AN and DN values failed, despite their polarities, to dissociate peptide chains (free in solution or bound to a polymer). The maximum solubility of these aggregated sequences was attained in solvents presenting the highest possible (AN-DN) values (in positive or negative mode). The AN-DN values ranged from approximately -20 to +80 and, notably, the lowest dissociation power was ascribed to solvents presenting values of approximately +40. The strong hydrogen bond donor water is located in this region, indicating that, for dissociation of specific insoluble segments, the solvent should appropriately combine its acid/base strength with the potential for van der Waals interactions. We also observed a sequence-dependent pH effect on peptide solubility confirmed through circular dichroism spectroscopy. This approach also revealed a complex but, in many cases, consistent influence of peptide conformation on its solubility degree, even when structure-inducing solvents were added. In conclusion, the random method of selecting solvents to dissolve insoluble and intractable peptide sequences, still in use by some, could be partially supplanted by the strategy described herein, which may be also applicable to other solute dissociation processes.