演化7500多年的"超能力"：3个突变，永久远离一种致命的寄生虫感染｜环球科学要闻

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在拉丁美洲，每年大约有600万人会患上恰加斯病（chagas disease，也称为美洲锥虫病），这也是该地区的主要死亡原因。这是一种由克氏锥虫（Trypanosoma cruzi）引起的寄生虫病，传播媒介包括锥蝽和吻虫。近期，在一篇发表于《科学·进展》的研究中，科学家发现生活在亚马孙雨林的原住民对导致这种致命疾病的克氏锥虫具有遗传抗性，不会患上这种疾病。

为了确定各种疾病是否会在亚马孙雨林原住民体内留下遗传标记，研究人员比较来自亚马孙雨林19个不同原住民社区的基因组信息，发现其中有3个基因非常突出：PPP3CA和DYNC1I1，它们与人体产生对抗克氏锥虫的免疫反应有关；此外还有NOS1AP基因，它会影响人体对蚊子叮咬后的反应。研究人员还用克氏锥虫感染了PPP3CA存在基因变异的人类心脏细胞，这种突变会使基因的表达减少。他们发现，平均而言，这些心脏细胞感染的寄生虫数量减少了25%。此外，他们还发现，PPP3CA在亚马孙雨林的原住民中出现变异的正向选择大约始于7500年前。这也与对该地区的考古发现一致。研究揭示，这些基因变异可能是为了保护亚马孙雨林的原住民免受恰加斯病的侵害而演化出来的。

小石坝生物群找到的Protomelission新化石，显示这种藻类附着在一个腕足动物的壳上。图片来源：张喜光

化石记录可以揭示寒武纪时期动物的演化，但一种水生苔藓状无脊椎动物——苔藓动物（Bryozoa）——却一直在该时期的地层中缺失。《自然》2021年发表的一篇论文将名为Protomelission的寒武纪化石鉴定为一种苔藓动物。但是，最近一项发表在《自然》上的研究挑战了这一观点并指出，这些化石是藻类而不是动物。

研究人员描述了来自中国南部小石坝生物群（Xiaoshiba Lagerstätte）的保存完好的Protomelission状化石，并经过鉴定指出这些化石是一类底栖、光合藻类，属于绒枝藻目。研究人员还比较了Protomelission状化石与地理分布广泛的小型脊髓形状化石——寒武钉（cambroclaves），并认为某些寒武钉可能也是绒枝藻。这些发现共同表明，底栖的生物矿化藻类在寒武纪早期生态系统中的贡献可能比之前认为的更大。然而，目前尚未发现明确的寒武纪时期的苔藓动物化石。这项研究挑战了我们对动物演化的认知，以及藻类在寒武纪生态系统中的作用。

新的吸附剂捕获二氧化碳过程的示意图。图片来源：原论文

近日，一项发表于《科学·进展》的研究发展了一种新的直接空气捕获（DAC）技术，用于直接从空气中捕获二氧化碳。DAC往往会用一种固体介质作为吸附剂，与空气中的二氧化碳结合来将其捕获。但目前的技术需要一定的条件才能实现，比如较高的温度以及真空环境，并且捕获能力有限。因此需要开发新的技术。

研究人员设计了一种新的复合吸附剂——聚胺-铜（Ⅱ）络合物[polyamine-Cu(II) complex]：这是由二价铜离子与含有多个氮原子的螯合聚合物，通过路易斯酸碱相互作用形成的。其中的二价铜离子未被中和，仍然可以与其他基团结合。与大气中通常存在的气体（包括氮气、氧气、水蒸气）不同，二氧化碳呈弱酸性，溶解在水中后会形成弱酸。这时，如果增加pH值（如加入氢氧根离子），就可以使碳酸进一步解离为碳酸氢根离子和碳酸根离子——这些阴离子具有一定的碱性，可以与复合吸附剂结合来被捕获。结果显示，每千克吸附剂可以捕获5摩尔二氧化碳，比迄今为止报道的大多数吸附剂的容量都高2~3倍。这项研究为开发新的DAC技术提供了新的思路。

健康饮食可能有助于降低阿尔茨海默病的痴呆风险，并减缓认知能力下降，但人们对于相关神经病理机制的了解仍然有限。在最近发表于《神经病学》（Neurology）的一项研究中，科学家发现两种健康饮食法与更低的β-淀粉样蛋白沉积相关，β-淀粉样蛋白沉积是阿尔茨海默病的病理指标之一。

该研究共有581位被试，他们刚开始参加研究时平均年龄为84岁（均同意死后捐赠出大脑用于痴呆症研究）。研究者通过年度问卷调查了这些被试的饮食结构，按照被试遵从两种饮食法（MIND饮食法和地中海饮食法）各项指标的程度给他们打分，并按照得分将他们分为高、中、低三组。39%的被试者在死亡前被诊断患有痴呆症，其中66%经死后解剖确认患有阿尔茨海默病。随后，研究人员对他们脑中的淀粉样蛋白斑块和tau蛋白缠结的数量进行了评估：对于地中海饮食法，高分组的大脑平均比低分组年轻18岁；对于MIND饮食法，高分组大脑平均比低分组年轻12岁。同时，研究者发现，就大脑淀粉样蛋白斑块数而言，每周食用绿叶菜最多的被试，比食用最少的大脑年轻近19岁。不过这项研究只是相关性研究，并未建立因果关系，且被试大多为非西班牙裔白人，之后还需要对其他人种的研究。

大脑是由相互连接的神经元组成的复杂网络，它们之间会通过神经突触进行连接，而构建大脑的网络结构，对于理解大脑功能至关重要。由于技术限制，利用电子显微镜（EM）对整个大脑成像，并重建较为复杂大脑完整的神经结构一直存在挑战，目前只重建了3种包含数百个神经元的生物的脑连接组，分别是线虫秀丽隐杆线虫，Ciona nestiinalis（一种海鞘）的幼虫，Platynereis dumerilii（一种海洋环节动物）的幼虫。3月10日，一项发表于《科学》（Science）的研究报道了整个果蝇幼虫大脑的连接组（突触连接图谱），显示了其中每一根神经元的连接，这也是迄今最完整的昆虫全脑连接组。

这张图谱由约翰·霍普金斯大学和剑桥大学等机构的科学家绘制，显示果蝇幼虫大脑的连接组中共包含3016个神经元和548 000个神经突触，比以前的连接组映射的组织要复杂得多。基于突触连通性，他们将其中神经元分层聚类为93种神经元类型，这些神经元类型在形态学和功能等其他特征的基础上具有内部一致性。研究人员通过对连接组进行详细分析，描述了果蝇幼虫大脑不同的神经元和连接类型以及结构特征，揭示了广泛的多感觉整合和跨脑半球的相互作用。其中，最常现的神经结构与参与大脑学习的输入和输出神经元有关。研究还显示，果蝇幼虫大脑有一个高度循环的结构，41%的神经元接受远程循环输入，此外其中还存在一些已确定的结构特征，包括多层快捷方式和嵌套循环，类似于最先进的机器学习网络的突出特征。该研究能为未来神经回路和大脑功能的实验和理论研究提供了宝贵的资源。

撰文：王怡博、马东源、clefable