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果你发现自己难以抵挡面包、面条或米饭的诱惑,那么你或许可以将一部分责任推给远古祖先。因为一项发表在《科学》上的最新研究,揭示了一个有趣的事实:人类对碳水化合物的渴望,可能深深植根于我们的基因中,尤其是唾液淀粉酶基因(AMY1)。

想象一下,在大约80万年前——比农业出现还要早得多的时候,一个小小的基因复制事件悄然发生,就像一颗石子投入了平静的池塘,激起层层涟漪。这颗“石子”就是唾液淀粉酶基因的首次复制,它让早期人类具备了更高效地分解食物中淀粉的能力。一项由美国布法罗大学和杰克逊实验室主导的研究,利用了先进的基因组技术,如光学映射和长读测序,为我们揭开了这个古老故事的一角。 故事的核心内容,讲述了这个存在于人类口腔中并能分解复杂碳水化合物(如米饭、面包和面条)的关键基因,其副本数量竟然早在80多万年前就开始增加。而正是AMY1基因的复制,为人类的身体消化大量淀粉类食物打好了基础。 研究人员分析了包括尼安德特人和丹尼索瓦人在内的68个古人类基因组,发现当时的狩猎者就已经拥有4到8个AMY1基因副本。这意味着,在我们开始种植小麦和水稻之前,人类的身体其实已经在准备迎接即将到来的“淀粉盛宴”了。 而当农业兴起时,那些携带更多AMY1基因副本的人能够更好地适应新的饮食模式,他们不仅能更有效地消化富含淀粉的食物,还可能因此有了更强壮的体魄去繁衍后代。结果,这些人的后代逐渐成为了社会的主要组成部分,他们的遗传特征也随之广泛传播开来。 有趣的是,不仅是人类,就连与我们共同进化的家养动物,比如狗和猪,也因为与人类共享富含淀粉的饮食,而拥有了更多的AMY1基因副本。这像是大自然精心设计的一场共舞,让我们与宠物伙伴一同享受美食的同时,也促进了彼此的生存与发展。

现在,当我们站在超市里纠结是否要买下一袋美味的面包时,不妨想想这背后隐藏着的数百万年的进化历程。我们可以感谢那些古老的基因,它们不仅帮助我们的祖先度过艰难岁月,也赋予了现代生活一抹别样的风味。下次当你忍不住吃掉那口香甜的面包时,也许你可以告诉自己:“我的基因让我这么做!”(记者 张梦然)

近日,在太庙举办的奇点大学公开课上,美国硅谷奇点大学生物技术和信息学项目负责人Raymond McCauley给大家来一个令人兴奋的研究,基因修复技术有望成为人类一直追求的“长生不老仙丹”,让人类获得永生。而该校何塞?路易斯?科代罗教授为这个梦想加了一个可以实现的确切时间:2045年。 美国奇点大学设在加州硅谷心脏地带,2009年创建,美国宇航局埃姆斯研究中心内,是为迎接电脑优于人脑的时代来临,谷歌(Google)与美国宇航局(NASA)展开合作,是致力开办一所培养未来科学家的学校。 Raymond McCauley在奇点大学北京公开课上重点讲述了DNA技术的发展,他认为数字生物学、生命科学开始走俏,其中最重要的便是DNA技术。由于受摩尔定律的支配,DNA测序成本在逐渐降低,2014年人类基因测序成本约为每人1000美元;2016年会降到4张披萨的成本;而到2020年,其成本差不多为1毛钱。此外,他还提到了若干将基因技术变成大众及消费产品的科技公司,包括Illumina、23andMe和Second Genome等。 通过基因组序列可以了解基因是如何与癌症、阿尔茨海默氏症等联系一起的,这样就能找到方法阻止疾病的发生。这种方法可以让人类在不久的将来按照自己的喜好“设计”后代,避免出现畸形或疾病。 Raymond McCauley表示,随着生命的衰老,我们的DNA会开始出错,而基因修复技术的研究,可以保护我们免受环境的各种影响,从而开始自我修复,以保持健康和容颜。 据西班牙《世界报》网站7月22日报道,美国硅谷奇点大学教授何塞.路易斯.科代罗称,到2045年,科技的进步将能阻止人类的衰老,也就是说人类将可以长生不老。 不论是爱滋病还是癌症,或是饥饿,还是别的什么疾病,在不到30年的时间里,没有任何疾病可以结束人类的生命,因为,正如他所说,“衰老是一种可以治愈的疾病。”...

“熬夜党”请对自己好一点,生物钟一旦紊乱了想恢复,大脑需要1周、肝脏肠胃则需要两周。不仅如此,多动症、抑郁症、代谢性疾病、生殖健康都与生物节律有关。2017年诺贝尔生理学或医学奖授予杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨,以表彰他们发现了生物体昼夜节律的分子机制。 基因突变带来作息异常 “这项成果回答了生物体最基本的问题,实至名归。”中国细胞生物学会生物节律分会会长、苏州大学特聘教授徐璎接到记者电话时难掩激动:“从人类、动物、植物到细菌,几乎所有生物体都有生物钟,它影响着血压、血糖、睡眠、新陈代谢等各种生理过程和行为方式。更重要的是,生物钟控制着10%~43%的基因表达。” 徐璎2003年在美国加州大学旧金山分校神经科学部门从事研究工作。“当时我们在研究一种‘早睡早起’的基因。当地有个家族的人习惯在3时~4时起床,18时~19时睡觉。研究团队发现,这一家族管理睡眠行为的PER2基因发生了突变。如果把这种突变基因转给小鼠,小鼠同样会早睡早起。” 徐璎回国后继续从事相关研究,她带领团队还研究发现,PER1基因突变的小鼠不仅改变了睡眠时间,还会提前进食。这一研究结果曾发表在《细胞》子刊上。“这也可以在一定程度上解释某些进食时间异常的现象,比如夜食症。”徐璎说。 苏州大学生物钟研究中心主任王晗是世界上第一批用斑马鱼模型来研究人类疾病与生物钟关系的科学家之一。斑马鱼基因与人类基因有着87%的同源性,能帮助揭开人类身体的很多奥秘。 “我们采用反转录病毒插入,使斑马鱼的主要生物钟基因per1b突变,这一突变使得它们的运动量比正常鱼多一倍,行为表现与人类多动症类似。”王晗的研究团队由此发现多动症和生物钟有关,并揭示了注意力缺陷多动症发病的新机制。在此基础上,研究团队建立了斑马鱼注意力缺陷多动症动物模型,为大规模筛选注意力缺陷多动症药物提供了重要材料。后来,这一研究成果发表在美国神经科学学会官方会刊《神经科学杂志》上。 节律紊乱类疾病治疗或更精准 此次诺贝尔奖获得者在果蝇中克隆出per基因,而中国科学院北京生科院研究员孙中生则克隆了哺乳动物的Per1基因。长期从事疾病与生物钟调控机制研究的孙中生指出,不仅是基因,光照、饮食等环境因素也会影响生物钟变化。而生物钟紊乱与精神疾病紧密相关,同时会导致肥胖、糖尿病、高血压、高血脂等内分泌代谢疾病。 孙中生介绍,光照是生物钟的重要影响因素之一。如北欧地区整个冬季光照仅为3小时~4小时,当地抑郁症比例大幅上升,需要进行灯光治疗。而美国流行病学调查显示,夜班护士月经紊乱、代谢性疾病风险增高。 “工业化发展改变社会环境。长时间灯光照射、熬夜、借咖啡提神……现代人的很多行为与体内固有节律背道而驰。因忙碌偶尔打乱生物钟,不会立刻发病,也最容易被忽略。但长久下去会造成生物钟失调,对人体健康有严重损害,如失眠、免疫力下降、肿瘤易感性增加、诱发阿尔茨海默症等脑部疾病,甚至与不孕不育也有关系。”王晗介绍,2013年其研究团队已找到生物钟基因紊乱与男性生殖障碍相关的直接证据。 “生物钟研究将给患者提供更精准的治疗方案,提示医疗操作进行改变,比如调整检查或用药时间,以获得更佳疗效。”王晗介绍,某些疾病,如心脏病、哮喘等,患者在晚上的相关生理指标更明显,在这一时间段进行监测检查结果更精确。 “生物钟是一个完整、精确的系统。数字化和精确性可使生物钟研究成为其他生命科学提供研究的示范。”徐璎说。 生物钟调整成为新课题 “在生命起源的进化过程中,太阳系中的生物体构成的24小时生命节律,是一种与环境达到最佳平衡的适应机制。偶尔偏离24小时后,规律睡眠和饮食,生物钟也自身具备重设的能力。一般大脑需要1周,肝脏、肠胃需要两周。”孙中生介绍,人体自身的生物节律实际上是23.76小时,在24小的时光照作用下,精妙的生物钟顺应自然保持着24小时的生物节律。 “生物节律是一个系统性的调控,使得我们能够更好适应时空变换,比如帮助我们在国际旅行中调整时差。”徐璎说,随着全球化演进,处于不同时区的人们越来越多会在同一时间做同一件事情,如国际会议、金融交易等,如何能在关键时刻调整生物钟,降低事故发生率是研究方向。孙中生介绍,美国已研发出72小时不睡觉的药物,可在有特殊需要时提高警觉性,增强生物节律。 徐璎还指出,在航天事业中,宇航员脱离了由于地球24小时昼夜自转,如何在地球以外的星际空间调整自己的生物钟,也是未来的研究课题。 国内研究接近世界前沿 据了解,20世纪90年代是生物钟研究发展的黄金时期。从现象到基因机理,从果蝇模型到小鼠再到人类,研究内容、手段都有很大的突破。 “事实上,中国很早就有关于节律的描述性研究,但没有从分子机制层面的探索。”徐璎介绍,目前的研究者大部分都有在国外学习工作的经历。此次诺贝尔奖得主霍尔和罗斯巴什的两篇文章都有中国科学家的贡献。 王晗介绍,现在全国已有几十个大学和科研单位的近100个实验室在从事植物、动物、人类以及睡眠相关的生物钟相关研究。2013年国家自然科学基金委员会就也召开会议来探讨并且布局中国的生物节律的研究。 “目前,国内的生物钟研究水平接近世界前沿,果蝇、植物、斑马鱼、小鼠各类研究模型齐备,发展快,与国际交流频繁。”王晗介绍,近年来,美国、日本、欧洲的学者都曾与我国研究者合作开展研究课题并组织国际会议。...