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《自然》:人类细胞图谱草图发布;肥胖的“记忆”让体重反弹;上网让50岁以上的人感到幸福 | 一周论文新鲜读

Nature Portfolio 自然系列 2024年11月25日 04:41
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11.25

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的新近发表,我们为您精选呈现。

1. 使用互联网或能提升50岁以上人群幸福感

2. 肥胖记忆写在细胞里

3. 鸡心蛤分享光照

4. 发现绕附近恒星运行的年轻凌星行星

5. 用光分解永久化学品的新方法

6. 保存完好的化石揭示复杂早侏罗世湖泊生态系统

7. 绘制所有人类细胞图谱

精神健康 | 使用互联网或能提升50岁以上人群幸福感

Positive association between Internet use and mental health among adults aged ≥50 years in 23 countries

Nature Human Behaviour

《自然-人类行为》发表的一项研究认为,在23个国家50岁以上人群中,使用互联网或与更高的生活满意度、自我报告健康状况更佳和较少抑郁症状相关。研究结果对公共卫生政策和实践有潜在影响,特别是在老龄化和精神卫生服务有限的国家。


在2019年,全球55岁及以上的人群中约有14%遭遇了精神健康问题,如抑郁。过去的研究认为使用互联网与较差的精神健康相关,特别是在较年轻的人群中。但互联网也是健康信息和社会联系的一个来源,这对中年及以上人群的幸福感很重要。迄今为止,我们对互联网使用和全球中老年人群的幸福感之间的关联所知较少。


中国香港大学的张清鹏和同事分析了23个国家(包括美国、英国、中国、墨西哥和巴西)中87559名年逾五十的人的数据,追踪时间中位数为6年。他们发现使用互联网(包括收发电子邮件、购物、预订旅行以及搜索信息)与较高的生活满意度、较少的抑郁症状以及较好的自我报告健康状况相关。在美国、英国和中国,使用互联网的参与者比不用的人抑郁症状更少。但在各国,互联网的使用频率与心理状况较差的风险之间没有可靠的联系。


作者提出,50岁以上的人使用互联网可以促进社交互动,降低孤独感(这是这一人群的一个主要公共卫生问题),并使他们能够接触到信息和服务,这又能反过来提供情绪支持和医学建议。但他们承认还需要进一步研究来确定使用互联网和这些人群的幸福感是否存在因果联系,并研究如年龄、性别和使用互联网频率等人口统计学因素的作用。


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不同亚人群中互联网使用和精神健康之间的关联。来源:Luo, et al.

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DOI:10.1038/s41562-024-02048-7

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健康 | 肥胖记忆写在细胞里

Adipose tissue retains an epigenetic memory of obesity after weight loss

Nature

根据《自然》发表的一项研究,小鼠和人类细胞实验表明,在减重以后脂肪组织通过细胞转录和表观遗传变化,保留着肥胖的“记忆”,从而增加体重反弹的几率。这些发现或有助于解释节食或其他减重策略后经常出现的反弹问题(“溜溜球效应”),即减重者减掉的体重又恢复了,且或有助于为未来的体重管理策略提供信息。


治疗肥胖和改善健康的一个主要目标是减轻体重,预防继发并发症如2型糖尿病或脂肪肝等。注重节食和生活方式改变的策略常常只能带来短期减重,减掉的体重可能会随着时间推移慢慢反弹——这就是所谓的“溜溜球效应”。这一问题似乎是由某种肥胖记忆引起的,但造成这一作用的机制尚不清楚。


瑞士苏黎世联邦理工学院的Ferdinand von Meyenn和同事发现,人类和小鼠的脂肪组织细胞在体重明显减轻后仍然保留了转录变化。通过比较18名非肥胖症患者和20名患有肥胖症、经减肥手术减重(BMI至少减少25%)的参与者减重前后脂肪组织细胞的RNA序列,他们找出了这些变化。研究人员对瘦小鼠、胖小鼠和曾经胖过的小鼠(肥胖然后减重的小鼠)也进行了类似分析。在小鼠中,他们还发现了表观遗传变化和转录变化,这些变化似乎与减重后持续的一些代谢过程(如脂肪酸生物合成和脂肪细胞形成)受损有关,作者认为这可能导致了节食后体重反弹。作者总结说,未来以脂肪和其他潜在细胞的这些变化为靶标,或可改善长期体重管理和健康结局。


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脂肪细胞启动子保留了表观遗传记忆。来源:Hinte,et al.

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DOI:10.1038/s41586-024-08165-7

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生态学 | 鸡心蛤分享光照

Heart cockle shells transmit sunlight to photosymbiotic algae using bundled fiber optic cables and condensing lenses

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一项研究显示,鸡心蛤演化出了类似光缆光纤束的结构。这些“类似窗户”的结构能让阳光照射到生活在它们壳里的共生藻,同时阻挡有害的紫外线辐射,这或代表了对拥有类似光纤光缆束结构生物体的首个观测结果。


鸡心蛤(一种心形软体动物)和大砗磲都属于双壳类(带铰链壳的一类软体动物),两者都演化出了与藻类互利的关系,这些藻类生活在它们的壳内,需要阳光进行光合作用并向双壳类提供营养。大砗磲会打开壳让阳光照进来,这时它们的柔软内部也会向捕食者和太阳紫外线辐射敞开。而鸡心蛤的壳一直关闭,它们的共生藻会通过另一种之前并不明确的机制获得阳光。


美国杜克大学的Dakota McCoy和同事分析了鸡心蛤的外壳碎片,并利用一个检测不同波长光强的设备测量了有多少阳光能穿透它们壳的向阳面。透明的壳窗由名为文石(一种碳酸钙晶型)的物质组成,被发现能将阳光投射到壳内部的微型透镜上,这些透镜能对光进行散射、压缩和过滤。这能优化藻类获得的有用光的量,同时减少有害的紫外线辐射暴露。由于这些鸡心蛤的壳窗能以这种方式传输光线,作者将该结构比作光纤光缆束。


鸡心蛤外壳的这种独特窗结构或对生物体本身具有大量益处,也许还能启发新型生物材料开发,模仿这种为实现高效光传输的自然适应。


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鸡心蛤图片1。图片来自Dakota McCoy

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DOI:10.1038/s41467-024-53110-x

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天文学 | 发现绕附近恒星运行的年轻凌星行星

A giant planet transiting a 3-Myr protostar with a misaligned disk

Nature

《自然》发表的一项研究探测了一颗凌星超年轻恒星的巨行星。该发现显示,这是迄今发现的最年轻的凌星行星。


科学家之前在年龄在1000万到4000万年的恒星周围发现了超过十几颗凌星行星(从一颗恒星与地球这类观察者之间经过的行星),但一直没有探测到更年轻的凌星行星;这或许是因为这些行星还没有完全形成,或是因为我们对这类行星的视野被残余的原行星盘(新形成恒星周围的致密气体和尘埃环,行星便诞生于此)遮挡了。


美国北卡罗来纳大学教堂山分校的Madyson Barber和同事分析了NASA“凌日系外行星勘测卫星”(Transiting Exoplanet Survey Satellite)传回的数据,观测到一个年龄在300万年的年轻恒星,这个名为IRAS 04125+2902的恒星与地球相对较近(160秒差距)。围绕该恒星的外部原行星盘没有对齐,而且几乎是正面朝上而不是侧面,同时还有一个缺损内盘;集合这些特征让我们得以对凌星原行星IRAS 04125+2902 b 进行观测。分析发现,这颗行星的轨道周期为8.83天,半径是地球的10.7倍,质量约是木星的30%。作者认为,它可能是常被发现绕主序星旋转的超级地球和超级海王星的前体。


鉴于这颗恒星和行星都很年轻,拥有罕见的非对齐盘,以及相对地球位置较近,作者认为这个系统可能是研究行星形成早期阶段的一个有用目标。


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亚毫米波阵列对原行星体的观测盘。来源:Barber, et al.

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DOI:10.1038/s41586-024-08123-3

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化学 | 用光分解永久化学品的新方法

  • Photocatalytic low-temperature defluorination of PFASs

  • Photocatalytic C–F bond activation in small molecules and polyfluoroalkyl substances

Nature

《自然》发表的两项研究报道了两种新方法,能用光活化催化剂将多氟/全氟烷基物质(PFAS)分解成更可回收的副产物。


PFAS具有耐用性佳、防水、防油、防污渍和隔热的特点,因此常用于许多日常用品中。不过,带来这种耐用性的碳-氟键很难分解,PFAS因为会在环境中持续存在而被称为“永久化学品”。当前针对PFAS的回收方法很有限,需要使用很强的化学物质或很高的温度。


中国科学技术大学的康彦彪和同事报道了一种利用光活化催化剂分解PFAS化学品的新方法。这种催化剂能吸收光,并利用这种光能使PFAS中很强的碳-氟键断裂。作者发现,这些反应能在40-60°C的温度发生,当他们用聚四氟乙烯(PFAS中的一类)做实验时,它会分解为碳和氟化盐。通过他们的分析,作者还将全氟化碳、全氟辛烷磺酸和多氟辛酸成功分解成碳酸盐、甲酸盐、草酸盐和三氟乙酸盐。他们认为,这种方法能让产品中的氟化物随后以盐的方式轻松回收。作者指出,仍需进一步研究能在相对低温下适用于这一方法的其他光活化催化剂。

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DOI:10.1038/s41586-024-08179-1

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在第二篇论文中,美国科罗拉多州立大学的Garret Miyake和同事提出了用另一种光吸收催化剂分解永久化学品。与化合物四正丁基氟化铵结合后,这种吸收蓝光的催化剂能分解PFAS中的碳氟键。作者指出,他们的系统可以利用当前已有的化学物,或能成为分解这些永久性化学品的一个新方法。

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DOI:10.1038/s41586-024-08327-7

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PTFE 脱氟的表征和量化产品。来源:Kang, et al.

古生物学 | 保存完好的化石揭示复杂早侏罗世湖泊生态系统

An exceptionally preserved fossil assemblage from the early Jurassic of Chongqing (China) reveals a complex lacustrine ecosystem

Scientific Reports

根据《科学报告》发表的一篇论文,一组保存完好、被命名为“渝州生物群”的化石,揭示了三叠纪大灭绝之后中国发现的首个复杂湖泊生态系统。这些化石呈现了多样的物种,从小型贝类到较大的捕食者(如鲨和蛇颈龙),为早侏罗世淡水生态系统带来了新见解,并加深了我们对水生生物在三叠纪大灭绝之后如何适应的理解。


三叠纪的终结发生在约2.01亿年前,是地球历史上有名的灭绝事件之一。这一事件对海洋生态系统的生态影响证据较为充分,但由于化石记录稀缺,对陆地生态系统造成的后果仍不清晰。


中国科学院的徐光辉和同事展示了渝州生物群,这是在中国重庆北部古代湖泊沉积物中新发现的早侏罗世时期(约1.99-1.93亿年前)化石群。渝州生物群包含了大量化石,包括辐鳍鱼、肺鱼、鲨鱼、蛇颈龙、双壳类动物、蜗牛、各种植物和粪化石(消化物残余化石)。作者报告说,发现了几千个辐鳍鱼标本,大小从0.13米到近0.7米不等,同时还描述了侏罗纪时期最为完整的肺鱼样本之一。此外,发现的淡水蛇颈龙部分骨架为这一所知不多的动物类群提供了更多信息。化石粪便提供的证据表明,蛇颈龙——被认为是这一生态系统中的可怕捕食者——主要捕食各种鱼类,包括肺鱼。值得注意的是,渝州生物群中的蛇颈龙以及多种鱼类——如弓鲨(一类已灭绝的古代鲨鱼)和角齿鱼ceratodontiforms,唯一现存肺鱼目)——都是首次出现在中国三叠纪-侏罗纪灭绝事件后的地质记录中。


这些发现表明,渝州生物群代表了中国在三叠纪末大灭绝后已知更古老、更复杂的湖泊生态系统。渝州生物群尚未得到充分探索,许多收集的标本尚未准备好进行详细研究。对这些化石的持续研究或能揭示更多关于早侏罗世淡水生态系统恢复的信息。


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渝州生物群的地质背景和出露情况。来源:Ren, et al.

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DOI:10.1038/s41598-024-77084-4

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生物学 | 绘制所有人类细胞图谱

The Human Cell Atlas: towards a first draft atlas

Nature Portfolio

自然系列(Nature Portfolio)期刊发表了人类细胞图谱(HCA)计划论文合集,描绘了人体细胞的初步草图。研究结合了新数据和分析工具(其中一些基于人工智能和机器学习),帮助我们在细胞水平上理解人类健康和疾病。


据估计人体由37.2万亿细胞组成,每种细胞类型都有独特的功能。在细胞水平上理解人体复杂性一直颇具挑战性,但这对医学科学的发展十分重要。HCA联盟建立于2016年,旨在为人体中的每种细胞类型都建立一个生物学图谱,该联盟由来自102个国家的超过3600名成员组成,他们贡献了与18个生物学网络相关的数据。


新发表的合集重点介绍了联盟在3个关键领域的近期发现。首先,从人类发育组织中产生了新的数据;例如Sarah Teichmann、Ken To和同事对头骨、髋关节、膝关节和肩关节提供了新数据。其次,联盟开发了分析工具,包括一个基于机器学习的方法,可以根据表达谱搜索相似细胞。第三,合集对特定器官或生物系统的可用数据进行了整合分析。例如,Amanda Oliver和同事提出了胃肠道图谱,涵盖范围从口腔组织到食道、胃、肠和结肠,还包括了克罗恩病等炎症性疾病患者的数据。此外,Barbara Treutlein和同事开发的完整脑类器官图谱,让人们更深入了解了类器官呈现发育中大脑的各个方面已达到何种水平。


这些发现共同代表了绘制首个HCA细胞草图的重要进展,对未来会产生诸多潜在影响。例如,它将改进我们对细胞多样性如何影响个体对治疗反应的理解,帮助研究细胞水平上疾病的遗传学基础。在一篇同时发表的观点文章中,Aviv Regev和同事讨论了从这些图谱中获得的启示。


虽然要完全获取细胞的动态特性,并将这些见解扩展到不同群体中仍然存在挑战,但全球科学家之间的持续合作将有助于实现个性化医疗,并提高我们治疗疾病的能力。


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人类肺组织。图片来自剑桥大学Nathan Richoz

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DOI:immersive/d42859-024-00060-5

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修改于2024年12月15日

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