平淡世界里的精彩--评2005年诺贝尔生理学与医学奖

2005年诺贝尔生理学或医学奖授予澳大利亚科学家巴里·马歇尔(Barry Marshall)和罗宾·沃伦(Robin Warren),以表彰他们发现了导致人类罹患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁--幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp).这项近乎"平民化"的研究成果相对于当今发展飞快的分子生物学、神经科学以及干细胞研究等领域而言,无疑是一个震撼性的消息.它提示了传统的病原微生物研究并没有退出历史的舞台,恰恰相反,证实了科学研究在平淡中见"奇"之特点.时下包括禽流感等在内的高危传染性疾病近乎是愈演愈烈,也表明对病原微生物深入地开展全方位系统研究的紧迫性和必要性.     

细胞外囊泡及其在疾病诊疗中的应用

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞分泌的一种脂质囊泡,尺寸介于30～5000 nm.通过不同的发生机理, EVs可以形成微囊泡体(microvesicles)、凋亡小体(apoptotic bodies)和外泌体(exosomes)等.它们通过携带母细胞的不同脂质、蛋白质和核酸等活性成分来靶向附近或远端细胞,在细胞的信息交流及生理病理过程中均具有重要作用. EVs在生物体系内广泛存在,其生物学功能也越来越多地被认识,或许正在成为一个"细胞外囊泡生物学"领域.对EVs性质的认识也促进了相关应用研究,涉及疾病诊断、治疗和药物运送等.本文重点阐述了EVs的生物起源、生物组成、生物学特性、生物学功能、制备和表征手段,并针对EVs在疾病诊疗中的应用所面临的问题开展讨论.可以预期,对EVs形成和调控机理的深入认识,一方面有助于我们更好地理解EVs的生物学功能、异质性和功能多样性;另一方面有可能基于这些知识来解决EVs开发应用中的瓶颈问题.     

生物信息学：致力于遨游数据的海洋

本文在讨论生物信息学和计算生物学中一些问题 (例如数据库整合与模式识别计算 )的同时 ,也讨论了人类基因组计划中的伦理、法律和社会影响 (ELSI)的有关问题 :基因组学数据 (信息 )发布和使用中的公平性、保密性、产品的商业化问题 (包括数据的产权如专利、版权和商业秘密 )等 ,它们同样是生物信息学和计算生物学要解决的核心问题     

计算生物学

计算生物学(computational biology)是一门典型的交叉学科,涉及的学科包括数学、统计学、化学、物理学、生物学和计算机科学等.就整个学科的内容而论,计算生物学最终是以生命科学中的现象和规律作为研究对象,以解决生物学问题为最终目标,数学和计算机仅仅是解决问题的工具和手段.     

石墨烯荧光生物传感器

材料科学的飞速发展使得由碳、氢、氧等元素组成的"碳素材料"成为未来"绿色有机材料"的重要组成部分。其中,以石墨烯为代表的新材料,由于其优异的光学、力学、热学及化学性质而在生命科学领域具有巨大的应用前景。21世纪以来,材料科学的飞速发展使包括化学、生物学、医学、物理学及电子科学在内的诸多学科发生了翻天覆地的变化。传统意义上的材料一般由无机化合物组成(如金属等),然而考虑到部分重金属无机物投     

温度及触觉受体的发现及研究——浅析2021年诺贝尔生理学或医学奖

人类有5种感觉:视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉,此外还有温觉(包括热觉和冷觉)、痛觉等.历史发展的长河中,人体是如何感知物理世界的问题一直吸引着人类.然而,人类关于这些感觉的基础生物学层面的理解仍然十分有限.2021年诺贝尔生理学或医学奖授予感知觉研究领域,以表彰美国加州大学旧金山分校(University of Cal...     

显微镜下的细胞分裂

今年 1月号的ＮａｔｕｒｅＣｅｌｌＢｉｏｌｏｇｙ和ＮａｔｕｒｅＲｅｖｉｅｗｓＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｅｌｌＢｉｏｌｏｇｙ联合推出了一期有关细胞分裂的专刊 .细胞分裂在两个领域 (细胞生物学领域和分子细胞生物学领域 )均处于中心地位 ,是与细胞的生长、特化和功能相联系的一个无法解决的问题 .深入了解细胞分裂的机制是对付癌症和基因疾病的一个必要的武器 .这一期焦点专刊收集了在发生 -细胞生物学领域、信号转导、ＤＮＡ复制和修复、肿瘤形成、细胞器官遗传等方面最新的进展 ,以及进一步的系列评述文章和展望 ,连同各方面的原始研究论…     

恩斯特·迈尔:20世纪的达尔文

2005年2月3日,迈尔(Ernst Walter Mayr)以100岁高龄逝世.迈尔有"20世纪达尔文"的誉称,在费希尔(R.A.Fisher)、霍尔丹(J.B.S.Halden)、赖特(S.Wright)于理论上阐述达尔文进化论与孟德尔遗传学不矛盾之后,迈尔与杜布赞斯基(T.Dobzhansky)、辛普森(G.G.Simpson)等人用实验和观察证实了遗传学和进化论的一致性,使进化论的现代综合学说在20世纪三四十年代得以建立.迈尔的后半生是在哈佛大学度过的,在那里他转向生物学史和生物哲学的研究.迈尔曾获得7个国家的16所大学和研究机构授予的荣誉博士学位,还得过33项奖,包括三项国际大奖:巴尔赞奖(Balzan Prize,1983年)、国际生物学奖(International Prize for Biology,1994年)和克拉福德奖(Crafoord Prize,1999年).     

“我见证了两次重大科技变革”——合成生物学之父汤姆·奈特访谈录

汤姆·奈特(Tom Knight),美国麻省理工学院人工智能实验室科学家、iGEM创始人,后着迷于生命科学,转而开创了合成生物学领域,并参与银杏生物工作室(Ginkgo BioWorks)的创建。不久前在接受《新科学家》杂志采访时认为,比起人类制造的物体,自然界有能力产生出更危险的东西。"但很快我们就能以机械精度设计出有生命的东西。"     

进化论与进化生物学的发展

自达尔文1859年发表<物种起源>(The Origin ofSpecies)一书以来,"进化"(evolution)已逐渐成为生物学文献中出现频率最高的词汇之一,进化生物学(evo-lutionary biology)则成为当今生命科学中一个重要的前沿领域.     

寨卡病毒非结构蛋白NS5的结构与功能研究进展

寨卡病毒(Zika virus, ZIKV)是黄病毒科黄病毒属重要成员,因其能引起小头症、格林-巴利综合征等严重神经疾病引起了全球的关注. NS5蛋白是其基因组编码的最大非结构蛋白,主要包括N端的甲基转移酶MTase(methyltransferase)结构域和C端的RNA依赖的RNA聚合酶RdRp(RNA-dependent RNA polymerase)结构域. NS5蛋白是一个多功能蛋白,不仅负责病毒基因组的复制和加帽过程,而且参与调控宿主的多种天然免疫反应.鉴于其具备重要的生物学功能, NS5蛋白被广泛认为是抗病毒药物设计的重要靶标.近年来,寨卡病毒NS5蛋白的高分辨率结构被成功解析,其生物学功能的研究也取得了重要突破,本文就相关领域的最新进展作一简要综述.     

探寻生物学中的“希格斯玻色子”

尽管生物学领域并不缺少能够引起轰动性的研究课题,这些课题包括对生命从何开始,以及为什么生命会有终结之日,等等。然而,生物学家正在思考的是:在生物学领域内,究竟什么样的发现才能与物理学发现希格斯玻色子存在的成果相媲美……     

后基因组学的沉思——评迈克尔·林奇的《基因组架构的起源》

生物学领域的每个人都保持有这样的一种预言:在今后几年内,人们将得到进化生物学中一些重要问题的答案。但是,人们对那些问题究竟是什么却多有歧义。各种"组学"(基因组学、蛋白质组学、转录本组学、代谢本组学乃至表型组学)的热衷者们相信,     

分形几何学、R/S分析与分式布朗运动

分形几何学(fractal geometry)由法国著名数学家曼德尔布罗特(B.B.Mandelbrot)在70年代中期所创立,80年代初已广泛应用于物理学、化学、生物学、地学、经济学、情报学等自然科学和社会科学领域。     

凝聚态核科学的实验研究

自1989年弗莱希曼(M.Fleischmann)和庞斯(S.Pons,下面合称二人为弗-庞)宣布发现氘-氘(D-D)冷核聚变以来[1]."冷聚变"这个充满争议的研究领域已经形成有二十多年.如今,该领域的研究范围已远远超出核聚变,包括了一大类无法解释的,在凝聚态中发生的核聚变、核嬗变以及核反应截面增高等异常现象,通称为凝聚态核科学.     

合成生物学在医学中的应用

合成生物学是21世纪初出现的一门重要前沿交叉科学。在医学领域中,对利用合成的生物学回路来弥补功能异常以达到治疗目的,有越来越多的探讨,正促使医学合成生物学诞生。合成生物学(synthetic biology)是2000年出现的一门融汇生物学、工程学、化学和信息学等学科而成的交叉科学。目前对合成生物学的定义还存在不同认识,较普遍接受的观念是:①为了应用目的,重新设计现存的自然生物学系统;②设计和建造全新的生物学元件、回路和系统。从这样的观念出发,合成生物学与有机     

五角大楼的赌注:寻找一切可行的途径

<正>美国国防部高级研究计划局(DARPA)正在大力推进诸如脑移植、仿生义肢等生物学领域内的研究,但一些科学家对这类研究的高风险存有疑虑。杰弗里·林(Geoffrey Ling)在谈论未来技术时,他的种种构想就像似旋风一般在房间里飞旋。在他的世界里,人们将活得比自然寿命更长;大脑意识可以下载到硬盘上,然后通过人工智能加以强化;机器人和飞行器可以通过人的思想加以控制……"这些情景可能都会发生。未来20年的科技会让我们眼花缭乱、目不暇接,因为我们已经开始在向这一令人难以置信的领域迈进。"他说。     

药用模式生物研究策略

模式生物是用于研究某种特定的生物学现象而被选定的物种.基于模式生物的研究策略已经在多个生物学领域取得巨大的成功,揭示了众多生命科学的机理,发展了一系列生命科学研究技术.近年来,现代生物学发展迅速,其相关的概念和技术正不断渗入并影响着药用生物的研究领域,包括基于模式生物的研究策略.丹参(Salvia miltiorrhiza)、灵芝(Ganoderma lucidum)等模式药用生物已经提出了多年,受到国内外的广泛关注.但是由于缺乏成熟的模式药用生物研究体系,使得当前药用生物的研究成果比较分散,难以在理论水平上汇总提高,极大地消耗了药用生物界的研究资源和研究力量,阻碍了药用生物学的发展.本文结合近期药用生物学的研究成果,从药用模式生物研究体系建立的必要性出发,提出了药用模式生物研究体系的基本概念和建立目的,分析了应用药用模式生物研究体系研究的可行性,提出了药用模式生物的选择原则并从遗传信息获得、遗传转化体系建立、突变体库构建和次生代谢物生产体系建立4个方面描述了药用模式生物研究体系的建立策略.本文还介绍了以药用模式生物为对象的次生代谢产物生源合成及调控研究策略,同时认为,药用模式生物体系在阐释药材道地性等中医药传统问题及发展合成生物学等现代科学前沿中发挥重要作用.     

反基因组学的沉思——评迈克尔·林奇的《基因组架构的起源》

生物学领域的每个人都保持有这样的一种预言:在今后几年内,人们将得到进化生物学中一些重要问题的答案.但是,人们对那些问题究竟是什么却多有歧义.各种"组学"(基因组学、蛋白质组学、转录本组学、代谢本组学乃至表型组学)的热衷者们相信,正如迈克尔·林奇(Michael Lynch)在其《基因组架构的起源》一书的最后一章中所指出的那样:"我们可以对两件事保持自信,即关于进化过程的理论机制的建立是切实有效的;很快我们将得到DNA水平的相关数据而有效地产生突破."其他人,如林奇出于某种原因而批评过的肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)等人则持怀疑态度.     

18名科学家获美国科学院重大科学贡献奖表彰

●在美国国家科学院150周年大会庆典(4月28日,星期三)上,18位科学家因在物理学、生物学和社会科学等广泛研究领域所取得的杰出科学成就,被颁发了2013年度美国国家科学院(NAS)的有关奖项。西奥多·贝特勒(Theodore Betley),哈佛大学化学与生物化学系托马斯D.卡波特副教授,是本年度催化剂领域的NAS研究项目奖得主。贝