来源：科技日报 美国斯克里普斯研究所科学家首次开发出一种可直接测量真实细胞膜厚度的新方法，揭示了细胞膜在不 同结构和状态下的细微变化。相关论文发表于最新一期《细胞生物学杂志》，有望为细胞生物学研究和 新药研发开辟全新路径。 长期以来，细胞膜的厚度被视为生物学研究中的"黑箱"。尽管科学家早已知晓其厚度并非均一，但要在 真实的活体细胞环境中直接测量，技术上始终难以实现。过去的研究大多依赖人工构建的脂质膜模型， 如试管中的模拟膜系统。但这些简化体系剔除了细胞中复杂的蛋白质网络和动态环境，难以反映真实生 理状态。 此次，研究团队基于此前开发的"表面形态计量学"计算方法，结合高分辨率成像技术与先进的图像分析 算法，对完整细胞内膜结构进行了原位直接测量。该方法能够在接近自然生理条件下观察细胞膜的三维 结构，捕捉其在不同细胞器、不同区域乃至不同曲率下的厚度差异，从而提供前所未有的精细视图。 团队将这一方法应用于动物细胞和酵母细胞，发现了多项令人惊讶的结果。例如，在线粒体中，外膜普 遍比内膜更薄，这一差异可能与其脂质组成和功能分工密切相关。而在哺乳动物细胞的线粒体内膜中， 被称为"嵴"的褶皱区域，其膜厚度明显高于平坦部分，暗 ...

多项显微镜检测发现，这些鲨鱼的心肌细胞纤维化程度普遍较高，它们的心脏还大量堆积了两种与 氧化损伤相关的物质，分别是脂褐素和3-硝基酪氨酸。 对人类和大多数脊椎动物来说，上述现象都是心脏衰老的典型标志，意味着心脏泵血功能下降、发 生心力衰竭风险上升。但这几条鲨鱼被捕获时均健康状况良好，生理功能并无异常，心肌细胞富有活 力。 新华社伦敦1月19日电 欧洲科研人员发现，寿命可达几百年的格陵兰睡鲨在年轻时就表现出明显的 心脏衰老迹象，包括心脏衰老标志物的堆积等，但其心脏功能不受影响，表明它们进化出耐受心脏慢性 氧化损伤的能力。这项发现为改善老年人心脏健康的研究提供了新思路。 格陵兰睡鲨是一种大型鲨鱼，生活在北大西洋深海区域，生长缓慢，寿命可达400年以上，是已知 最长寿的脊椎动物之一。意大利和丹麦等国研究人员组成的团队详细分析了6条格陵兰睡鲨的心脏样 本。根据体长推算，这6条格陵兰睡鲨的年龄均在100至150岁之间，处于性成熟阶段，但仍非常年轻。 研究人员表示，这项发现意味着在漫长的生命周期里，格陵兰睡鲨的心脏像其他动物一样会衰老， 但它们进化出了能够耐受心脏慢性氧化损伤的能力，长期维持心脏功能。这种心脏衰老并未导致 ...

撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 近日， 南京农业大学 的一项研究登上了 Cell Press 头条。 该论文以： Evolution of protein domains and protein domain combinations provides insights into the origin and diversification of land plants 为题，2025 年 12 月 29 日在线发表于 Cell 子刊 Cell Genomics 上。南京农业大学 薛佳宇 副教授、 Yves Van de Peer 教授及 根特大学 Li Zhen 为论文共同通讯作者。 虽然 基因 是 DNA 水平上的基本基因组单位，但在 蛋白质 水平上， 蛋白质结构域 （由保守的氨基酸序列组成） 才是决定功能的基本单位。目前公认的结构域 被认为源自古老的单外显子基因。一个结构域可以构成单独的蛋白质，和/或与其他结构域结合形成包含多个结构域的嵌合蛋白，从而通过结构域重排，不同的 结 构域组合 使多种蛋白质功能得以进化。 在这项研究中，研究团队从涵盖所有主要植物谱系的 446 个基因组中识别出了所有的蛋 ...

新华社耶路撒冷1月6日电（记者王卓伦 路一凡）耶路撒冷希伯来大学日前发布公报说，该校研究人员 参与的一项最新研究揭示了大脑早期发育的遗传机制，并发现一种此前未知的儿童神经发育障碍致病基 因，这有助于加深对导致这类障碍原因的理解，包括脑容量异常、孤独症以及发育迟缓等问题。 该研究由耶路撒冷希伯来大学生命科学研究所与法国国家健康与医学研究院合作完成。研究团队利用 CRISPR基因编辑技术，在胚胎干细胞向神经细胞分化的过程中，系统性"关闭"近2万个基因，逐一观察 这些基因对神经元形成的影响，从而绘制出一张大脑发育所必需基因的"功能地图"。 研究结果显示，共有331个基因对神经元的正常形成至关重要，其中相当一部分此前从未被认定与大脑 早期发育有关。 根据公报，研究的一项突破是确认了PEDS1基因是导致一种神经发育障碍的关键因素。在对两个无亲缘 关系家庭进行基因检测后，研究人员发现，患有严重神经发育障碍的儿童均携带PEDS1基因罕见突变， 临床表现包括发育迟缓和脑容量减小。 研究人员表示，通过系统追踪胚胎干细胞向神经细胞分化的全过程，研究团队构建了一张大脑发育所需 基因的完整图谱，为发现更多与神经发育障碍相关的基因提供 ...

研究核心发现 - 一项针对家鼠的研究发现，雌性择偶偏好与自身创新能力相关，倾向于选择与自身特质相反的雄性，同时雄性在创新能力与竞争能力（体型大小）之间存在权衡，这种机制维持了种群内创新行为的多样性[3] 半自然环境下的实验观察 - 研究团队在四个半自然围栏中放养了139只野生家鼠，并设置了四种需要解决问题才能获取食物的装置[6] - 观察发现，约23%的家鼠是“创新者”（至少解决一个问题），而创新者与非创新者之间的实际交配比例比随机交配预期高出45%[6] - 观察到的混合配对（创新者与非创新者交配）比例显著高于预期，表明存在异质交配，即个体更可能选择与自己特性相反的伴侣[6] 雌性择偶偏好机制 - 标准化择偶实验表明，雌鼠的自身创新能力直接影响其择偶标准[9] - 随着时间推移，非创新型雌鼠明显更喜欢与创新型雄鼠相处，而创新型雌鼠则相反，表明雌性偏好与自身特性相反的雄性[10] 雄性的性状权衡 - 分析发现，雄鼠在创新能力和体型大小之间存在显著权衡，创新型雄鼠明显比非创新型雄鼠体型小[13] - “差竞争者假说”认为，竞争力较弱（体型较小）的个体更可能通过创新行为获取资源，而占据支配地位的大型个体则无需创新[13] - 创新型雌鼠偏爱体型更大的雄鼠（即使不擅长创新），而非创新型雌鼠则偏好创新型雄鼠（无论体型大小），这种差异化择偶策略导致了异质交配[13] 进化意义与启示 - 研究揭示了性选择通过平衡选择维持行为多样性，雌性根据自身特性选择不同特质的雄性，确保了创新能力的变异在种群中得以维持[16] - 研究强调，仅考虑雄性特征会得出错误结论，必须同时考虑两性特性及其相互作用才能揭示真实的择偶模式[16] - 该发现为理解动物如何应对快速变化的环境提供了重要启示，并提出了人类社会是否存在类似“互补”择偶模式的有趣研究方向[16][17]

研究核心发现 - 西湖大学研究团队通过对2865个人类大脑皮层样本的RNA测序数据分析，鉴定出38441个长链非编码RNA和23548个环状RNA，其中27453个lncRNA和全部circRNA未被GENCODE数据库收录[3] - 研究确定了15362个lncRNA和1312个circRNA的顺式表达数量性状基因座，并发现lncRNA或circRNA的eQTL与其相邻蛋白编码基因的eQTL具有相对独立性且平均效应更大[3] - 研究发现lncRNA-eQTL与大脑相关复杂性状的遗传力存在富集关联，并与72个共定位的全基因组关联研究信号相关[3] - 研究展示了可能通过非编码RNA遗传调控影响复杂性状的特定lncRNA和circRNA，为ncRNA的遗传调控机制及其在大脑相关复杂性状中的作用提供了新见解[3] 研究背景与意义 - 全基因组关联研究已确定大量与人类复杂性状相关的遗传变异，但大多数位于非编码区，可能通过基因调控影响性状，破译其分子机制仍具挑战[4] - 非编码RNA在人类大脑中大量存在并在基因表达调控中起关键作用，其紊乱可能导致严重神经功能障碍，但针对大脑中ncRNA的遗传关联研究因样本量有限而存在不足[5][6] - 该研究构建了lncRNA和circRNA的广泛eQTL目录，其中7005个eLncRNA对应于GENCODE中未收录的lncRNA，在先前基于这些注释的eQTL研究中无法评估[6] 研究数据与结果 - 研究利用来自2443名无血缘关系欧洲裔个体的2865个大脑皮层样本，发现了15362个lncRNA的1519782个独特的顺式eQTL单核苷酸多态性，以及1312个circRNA的101203个独特的顺式eQTL单核苷酸多态性[7] - lncRNA-eQTL和circRNA-eQTL分别占14种大脑相关复杂性状基于SNP遗传力的平均11.14%和3.20%，相比之下，蛋白质编码基因-eQTL估计占17.19%[7] - 通过整合eQTL数据与全基因组关联分析的汇总统计数据，研究发现了795个与大脑相关性状存在关联的lncRNA和8个circRNA[7] - 该研究提供了大脑皮层中大量的lncRNA和circRNA及其相应的顺式eQTL，有助于更深入理解大脑皮层中基因表达的遗传调控，并弥合大脑相关疾病遗传关联与其病理生理机制之间的差距[12]

家犬古基因组研究 - 研究团队完成了17个古代家犬的基因组测序 这是首次获得中国古代家犬基因组[1] - 基于73个古代狗基因组构建了从东亚到西欧亚草原的家犬血统演变图谱[1] - 发现中国5000年前存在独特的家犬古老血统 随后数千年出现来自西伯利亚和西方血统的渗入 同时中国的古老东亚祖份也广泛扩散到欧亚草原[1] - 家犬的血统渗入事件与人类的多次迁徙高度重合 近1万年来家犬与人类曾密切共迁徙[1][2] - 万年来从欧亚草原到河西走廊的家犬血统流动映射着古代文明的互联互通[2] - 基于古基因组分析的方法将扩展到其他家养动物 以发掘国内家养动物丰富的遗传资源潜力[2] 猕猴生物资源研究 - 研究团队收集了919只中国猕猴的基因组数据以及52种表型数据[3] - 首次揭示中国猕猴群体具有独特的遗传优势 包括更高的遗传多样性和更低的遗传负荷[3] - 发现DISC1基因的有害突变会导致猕猴出现与人类精神疾病相似的表型 为精神疾病研究提供了理想动物模型[3] - 发现不同猕猴个体在药物靶基因功能上存在显著差异 提示在药效学评价前应对相关药物靶基因进行基因分型或测序[3] 长臂猿基因组研究 - 研究构建了全球范围内迄今最全面的长臂猿基因组数据集 覆盖了18个现存长臂猿物种[4] - 以确凿的基因组证据揭示了长臂猿属、冠长臂猿属、合趾猿属和白眉长臂猿属的演化关系[4] - 在长臂猿体内调控脊椎动物肢体发育的核心基因关键调控区内 识别出一个特异性缺失片段[4] - 携带此结构变异的转基因小鼠模型实验显示 小鼠四肢骨骼表现出显著的相对增长 表明该变异可能在长臂猿四肢伸长演化中发挥关键作用[4]

文章核心观点 - 过度剧烈运动会通过肌肉分泌一种名为otMDV的线粒体来源囊泡，远程干扰大脑海马体神经元的线粒体功能和能量供应，从而导致认知功能下降，研究强调了保持适度运动强度对维持大脑健康至关重要[4][7] 运动与认知的剂量-反应关系 - 运动与健康（包括认知功能）的关系呈“倒J型”曲线，适量运动有益，过度运动可能导致不良后果[6] - 基于对英国生物样本库（UK Biobank）超过30万参与者的数据分析，运动与认知功能之间存在“J型”关系，适度运动有益认知，超过临界点则效果适得其反[9] - 剧烈运动的最佳“剂量”约为每周1216 MET-min（代谢当量分钟），超过此阈值认知功能开始下降，该模式在不同年龄和性别群体中得到验证[9] 过度运动损害认知的机制 - 过度剧烈运动导致肌肉中乳酸积聚，刺激肌肉分泌线粒体来源的囊泡otMDV，其表面携带PAF蛋白，内部富含线粒体DNA（mtDNA）[11] - otMDV能够穿越血脑屏障进入大脑海马体神经元，取代神经元的内源性线粒体，破坏突触能量供应系统[11] - otMDV通过双重机制破坏突触功能：1）其表面PAF蛋白与神经元线粒体锚定蛋白SNPH结合，霸占锚定位点，阻止正常线粒体停留[13]；2）其携带的mtDNA激活cGAS-STING信号通路，抑制驱动蛋白KIF5，阻碍神经元自身线粒体运输至突触[14] - 上述机制共同导致突触能量危机，进而引发突触丢失和认知功能下降[15] 人体临床研究证据 - 一项临床试验招募了40名有规律运动习惯的参与者，分为适度运动组和过度运动组[18] - 过度运动组血液中携带PAF蛋白的线粒体来源囊泡（PAF+ MDV）水平显著升高，同时磁共振波谱显示其海马区神经活性降低，流体智力和数字记忆测试成绩也较差[18] - PAF+ MDV水平与认知能力下降程度直接相关[18] 潜在防治策略与运动建议 - 研究团队开发了靶向PAF蛋白的中和抗体，在动物实验中能有效阻断otMDV对认知功能的损害，为未来治疗提供了新思路[20] - 运动时长是关键因素：短时间剧烈运动（15-45分钟）仅引起乳酸暂时升高，不会触发有害otMDV分泌；长时间剧烈运动（超过60分钟）才会导致持续性高乳酸水平和otMDV分泌[20] - 研究提供的启示包括：剧烈运动需控制时长，避免超过60分钟；注意身体反馈，避免过度疲劳；多样化的运动方式比单一高强度训练更健康；适度的休息和恢复与训练同样重要[20]

研究概述 - 中国农业大学的研究团队在Cell子刊Current Biology上发表了一项关于中国长城表面微生物群落的研究[3] - 研究旨在解析覆盖长城表面的生物结皮中独特的微生物群落结构、功能及其对长城保护的影响[4] 研究设计与方法 - 研究团队沿长城600公里区段（横跨干旱与半干旱气候带）的六个采样点展开调查[4] - 研究区域呈现生物结皮与裸露墙面交错覆盖的斑驳景象[4] - 研究假设生物结皮能构建独特微生境，孕育出与裸露墙面在群落结构和功能上存在显著差异的微生物组[4] 核心研究发现 - 生物结皮是由土壤中的微生物（如蓝藻、藻类、地衣、苔藓）及其分泌物与土壤颗粒胶结形成的表面复合聚集体，可理解为覆盖在长城表面的一层活的“皮肤”[6] - 与裸露墙面相比，生物结皮覆盖区域的细菌和真菌群落丰度、多样性及共现网络复杂度显著提升了12%-62%[6] - 宏基因组分析表明，生物结皮使微生物组的整体功能基因和抗胁迫代谢通路丰度提升4%-15%[6] - 生物结皮显著减少了与遗产生物腐蚀相关的代谢途径[6] - 干旱程度是塑造该微生物群落的另一个关键环境因子[6] 研究意义与结论 - 该研究迈出了解析长城微生物群落的关键一步[7] - 研究为保护这座人类文明丰碑提供了科学依据，助力将其完整留存给后世[7] - 尽管环境恶劣，但长城的夯土中仍藏有微生物群落[8] - 生物结皮增加了长城微生物群落的丰度和多样性[8] - 生物结皮支撑着一个耐逆境的微生物群落，其退化可能性较小[8] - 生物结皮引起的微生物群落变化有助于长城的保护[8]

研究核心发现 - 研究揭示了海龙科鱼类“雄性怀孕”现象背后的细胞与分子机制，发现雄性激素调控的育儿袋上皮祖细胞是育儿袋形成的关键开关[1] - 研究发现海马演化出了一套“非foxp3依赖”的独特免疫调控机制，以保障“父孕”过程顺利进行[2] - 该研究为理解脊椎动物从卵生到胎生的演化规律提供了新视角[3] 育儿袋形成机制 - 通过单细胞测序技术分析育儿袋七个发育阶段，发现一类具有干细胞潜能的育儿袋上皮祖细胞[1] - 雄性激素调控下，育儿袋上皮祖细胞协同相关基因共同促使育儿袋形成，给雌性海马注射雄性激素后其也能长出育儿袋[1] - 育儿袋结构演化的起点可能是一种特化的表皮细胞，最初作用仅是帮助黏性卵附着在雄性身体表面[2] 育儿袋功能与演化 - 雄海马育儿袋可保护胚胎，输送氧气和养分，调节渗透压，提供免疫保护，功能可与哺乳动物子宫媲美[1] - 育儿袋内皮层在妊娠初期会显著增厚，形成类似哺乳动物胎盘的结构，并发现功能相似的“类滋养层细胞”[2] - 特化表皮细胞逐渐招募更多功能相似细胞并演化出新基因，最终驱动了育儿袋结构复杂化和功能多样性[2] 免疫调控机制 - 海马基因组缺乏哺乳动物母胎免疫耐受核心因子foxp3基因[2] - 海马演化出独特的“非foxp3依赖”免疫调控机制，避免父体免疫系统将胚胎视为异物排斥[2]