合成生命的里程碑！科学家首次改造了真核生物超过50%的基因组；数学家发现提高体外受精成功率的方法 | 环球科学要闻

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据《自然》新闻（Nature news）消息，11月8日，合成酵母基因组计划（Sc2.0）的研究人员在《细胞 》（Cell，论文1，论文2）和《细胞基因组学》（Cell Genomics）上发表了3篇研究，表示制造出了一种基因组中超过50%的DNA序列均是合成的酿酒酵母菌株。酿酒酵母的遗传信息存储在16条染色体上，而新菌株的6.5条染色体都是在实验室中编辑并合成的，此外还有一条染色体是由经过编辑的DNA片段拼接而来。

在合成新菌株的过程中，研究人员的一个主要目标是消除酵母基因组中潜在的不稳定来源，例如大段重复的DNA序列。这些序列并不含有遗传信息，但能相互重组，进而导致基因组发生重大结构变化。研究小组在梳理了酿酒酵母的基因组中高度重复区域后对其进行了删除。另外，研究人员也从原有的染色体中去除编码转运RNA（tRNA）的DNA片段，将它们定位到完全合成的“新染色体”中。

为了将7.5条合成的染色体整合到一个酵母细胞中，研究小组最初制作了一系列酵母菌株，其中每种酵母菌都含有1条经过编辑的染色体和15条天然版本的染色体。随后，他们逐一培育了其中的两种酵母菌菌株，并选择了含有两条不同合成染色体的后代，并依此类推，最终获得了有7.5条人工合成染色体的细胞，它们不仅能存活还可以复制。15年来，合成酵母基因组计划（Sc2.0）一直试图在制造一种具有全合成基因组的酵母菌株，这次的成果无疑是合成生命领域的一次里程碑事件。（Nature news）

借助NASA钱德拉X射线天文台的X射线光谱和韦布空间望远镜的红外光谱数据，研究人员检测到了迄今发现的最遥远的黑洞。图片来源：X-ray: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán/L. Frattare & K. Arcand

对类星体的观测表明，许多超大质量黑洞在大爆炸后不到7亿年的时间里就已经存在，但第一批超大质量黑洞的起源仍是未解之谜。据美国航空航天局（NASA）消息，在最近一项发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）的研究中，借助韦布空间望远镜（JWST）和钱德拉X射线天文台，天文学家发现了迄今为止观察到的距离我们最遥远的黑洞之一，它在大爆炸后仅4.7亿年就已经存在。

此前，JWST借助前景星系团Abell 2744的引力透镜效应，观测到了早期星系UHZ1的微弱光线，其质量大约为太阳质量的1.4亿倍。随后钱德拉X射线天文台观测了UHZ1两周，检测到的高能、炽热的X射线信号表明，该星系中心存在一个不断增长的超大质量黑洞。根据X射线的亮度和能量，研究人员预估黑洞的质量在千万到一亿太阳质量之间，这与它所在星系的质量范围相似。而通常情况下，黑洞只占宿主星系质量的十分之一左右。这项研究首次发现了年轻的超大质量黑洞，它与2017年一项理论预测相符：巨大的气体云直接塌陷，形成了超大质量黑洞。这种“天生”质量更大的黑洞或许能解释在黑洞一旦形成，其生长速度会受限的情况下，早期超大质量黑洞的形成机制。这项研究观测到超大质量黑洞的一个罕见的阶段，即自身质量与宿主星系相当。未来研究人员计划用JWST结合其他望远镜绘制更大的早期宇宙图景。

据STAT News消息，嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）免疫疗法能治疗一些严重的癌症，但一些患者在恢复后又会经历一种罕见的并发症，比如脑炎等，严重情况下还可能因此死亡。研究人员已经发现，这和一种常见的疱疹病毒——人疱疹病毒-6型（HHV-6）感染有关。11月8日，一篇发表于《自然》（Nature）的新研究表明，在CAR-T细胞的过程中会重新激活T细胞中的HHV-6，进而导致这种感染。此外，目前一些已批准的CAR-T疗法也会重新激活体内的HHV-6。

HHV-6几乎存在于每个人的T细胞中，可以沉默数十年。但是，当T细胞被从体内取出并在实验室中培养时，HHV-6可以从沉睡中苏醒并开始复制。研究人员分析了人类基因组中潜伏病毒再激活现象。借助单细胞测序，我们在CAR-T细胞中发现了一种罕见的HHV-6“超表达者”（约300~10000个细胞中有1个）具有高病毒转录活性。此外，他们还证明人类CD4+ T细胞培养物中，HHV-6可以重新激活。相关人士表示，在并发症可以成功治疗的情况下，还是需要采用这种疗法治疗患者。这项研究或可以影响自体和异体细胞治疗的设计和生产。（STAT News）

体外受精需要从卵巢中取出卵母细胞（卵子），在实验中与精子受精形成胚胎后，再植入子宫生长。但目前收集卵子的技术平均只有60%的成功率。最近，在一项发表在《生物力学杂志》（Journal of Biomechanics）的研究中，数学家通过研究取卵针头中液体的流体动力学过程，结合建模重新设计了针头，大大提升了收集卵子效率，从而提升体外受精的成功率。

在传统的体外受精手术中，提取卵母细胞的方式分为两种：单腔针与双腔针。其中双腔针包括一系列冲洗卵泡和抽吸卵子的步骤，对卵巢的伤害相对较小。但即便如此，在取卵针插入卵巢中的卵泡时，针头中正向流过的液体还是会产生压力，对卵子造成损伤。由于卵子在卵泡中的初始位置各不相同，数学家对卵泡环境进行了详细的数值模拟，从而实现对卵子动力学过程的高精度测量。由此，他们基于流体动力学设计了一种新型取卵针OxIVF，它可以在横向上在整个卵泡内产生内部流场，而不是正面定向地冲洗卵泡，因此不会对卵子造成额外的压力。这种方式可以温和地使卵子转向，从而不用承受过高的抽吸力，最大限度地提升卵子的提取效率。相比传统双腔针最高75%的成功率，基准测试实验中的OxIVF针成功率高达100%。目前，研究人员已经成功在牛体外受精手术中使用了OxIVF针，为人体试验研究奠定了基础。（UNIVERSITY OF WARWICK）

· 古生物学 ·

肩胛带能支撑手臂的骨骼和肌肉运动，在演化学上具有新颖性，不过有关其进化起源一直众说纷纭，主要存在2种假说：由鱼身体两者的成对鳍进化来的腹外侧鳍折叠假说（ventrolateral fin-fold hypothesis）和由支撑鳃的骨“环”进化而来的鳃弓假说（gill-arch hypothesis ）。近日，在一项发表于《自然》（Nature）的研究中，科学家分析了一种刚形成肩胛带的古代鱼类化石，发现真相是肩胛带的形成可以用修正后的鳃弓假说解释，不过进化过程也综合了腹外侧鳍折叠假说。

研究中的化石样本来自于西伯利亚早泥盆纪的一种盾皮鱼，其生活在大约4.07亿年前，是最早的有颌鱼类之一。研究人员在其完整的头骨中发现了一个奇特的头肩关节。他们发现这个头肩关节与更早期的无颌类骨甲鱼的鳃弓相似。大多数无颌鱼有5-20个鳃弓，而有颌鱼的鳃弓几乎不超过5个。骨甲鱼没有独特的头部和肩部，但化石证据显示，其头部和躯干的循环系统在第六鳃弓之后分裂。这表明这些鳃弓或随着有颌鱼的出现，融入到了它们肩胛带的形成中。结合上述推断，研究认为第六鳃弓与肩部结合，成为了头部与身体之间的一个关键边界，对活鱼的发育研究也支持这一观点。（Imperial College London）

撰文：王馨仪、不周、clefable