进化生物学研究进展
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进化生物学研究进展范文第1篇
[关键词] 黄酮类化合物； 合成途径； 合成生物学
Advance in flavonoids biosynthetic pathway and synthetic biology
ZOU Liqiu1， WANG Caixia2， KUANG Xuejun1， LI Ying1， SUN Chao1*
（1.Institute of Medicinal Plant Development， Chinese Academy of Medical Sciences and Peking
Union Medical College， Beijing 100193， China；
2.Institute of Chinese Materia Medica， China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China）
[Abstract] Flavonoids are the valuable components in medicinal plants， which possess a variety of pharmacological activities， including antitumor， antioxidant and antiinflammatory activities. There is an unambiguous understanding about flavonoids biosynthetic pathway， that is，2Sflavanones including naringenin and pinocembrin are the skeleton of other flavonoids and they can transform to other flavonoids through branched metabolic pathway. Elucidation of the flavonoids biosynthetic pathway lays a solid foundation for their synthetic biology. A few flavonoids have been produced in Escherichia coli or yeast with synthetic biological technologies， such as naringenin， pinocembrin and fisetin. Synthetic biology will provide a new way to get valuable flavonoids and promote the research and development of flavonoid drugs and health products， making flavonoids play more important roles in human diet and health.
[Key words] flavonoids； biosynthetic pathway； synthetic biology
doi：10.4268/cjcmm20162207
黄酮类化合物（flavonoids）是植物特有的次生代谢产物，指2个苯环（A与B环）通过中央3个碳原子相互连接形成具有C6C3C6基本结构的一系列化合物[1]，由于这类化合物大多呈黄色或淡黄色，因此称为黄酮。目前已知的黄酮类化合物超过1万种，根据结构的不同可以分为二氢黄酮（2Hflavanones）、黄酮（flavones）、异黄酮（isoflavones）、黄酮醇（flavonols）、黄烷醇（flavanols）和花色素六大类（anthoyanidins）[2]。黄酮类化合物是多种药用植物的主要有效成分，例如，黄芩中的黄芩苷和黄芩素为黄酮及黄酮醇类化合物，甘草中的甘草素和橙皮中的橙皮素为二氢黄酮类化合物，儿茶中的儿茶素为黄烷酮类化合物，葛根中的葛根素为异黄酮类化合物。在植物中黄酮大多与糖结合，以黄酮苷的形式存在，少部分以游离态存在。现代药理学研究表明黄酮类化合物具有抗癌、抗氧化、抗炎、抗动脉粥样硬化、抗肿瘤等多种药理活性，在药品开发和食品保健领域具有广泛的应用前景[34]。
1 黄酮类化合物的合成途径
黄酮类化合物的生物合成首先通过苯丙烷途径将苯丙氨酸转化为香豆酰CoA，香豆酰CoA再进入黄酮合成途径与3分子丙二酰CoA结合生成查尔酮，然后经过分子内的环化反应生成二氢黄酮类化合物[5]。二氢黄酮是其他黄酮类化合物的主要前体物质，通过不同的分支合成途径，可以分别生成黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷醇和花色素等（图1）。
1.1 酚酰CoA的形成 酚酰CoA包括香豆酰CoA和肉桂酰CoA，是黄酮类化合物生物合成的起始物质。L苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶（PAL）的作用下能生成反式肉桂酸，反式肉桂酸然后在肉桂酸4羟化酶（C4H）的作用下能转化为香豆酸，而L酪氨酸能在酪氨酸解氨酶（TAL）的作用下直接转化为香豆酸。香豆酸和肉桂酸在香豆酰CoA连接酶（4CL）的作用下分别形成相应的酚酰CoA。在大多数药用植物中参与酚酰CoA生物合成的基因已经得到鉴定。PAL是苯丙烷途径中的第1个关键酶，其能催化L苯丙氨酸非氧化性脱氨生成反式肉桂酸（cinnamic acid），Zhang等[6]从青蒿中克隆到了PAL，该基因与其他植物的PAL具有高度同源性。通过RTPCR分析表明该基因在青蒿的嫩叶中高表达，在大肠杆菌中PAL的酶活力能达287.2 U・mg-1。C4H是苯丙烷途径的第2个酶，其能对反式肉桂酸进行羟基化形成香豆酸（coumaric acid），C4H在许多植物中都已得到鉴定例如长春花[7]、黄芩[8]、三角叶杨[9]等。Kong等[10]通过分析虎眼万年青转录组数据克隆到了1个C4H基因，通过酵母异源表达分析表明该基因能将反式肉桂酸转化为香豆酸。4CL是苯丙氨酸途径中的关键性限速酶，其能催化香豆酸和肉桂酸分别形成香豆酰CoA和肉桂酰CoA。Gao等[11]从地钱中克隆到了1个4CL基因，在大肠杆菌中该基因能将香豆酸转化为对羟基香豆酰CoA，酶动力学分析表明该酶的最适底物是香豆酸。
1.2 从酚酰CoA到二氢黄酮 二氢黄酮主要包括柚皮素和松属素。查耳酮合成酶（CHS）是黄酮类化合物合成途径中的第1 个限速酶，第1 个植物中的CHS是1983 年在荷兰芹中发现的，其能将3 分子的丙二酰CoA和1 分子的香豆酰CoA或者肉桂酰CoA结合形成一个具有C13 结构的柚皮素查耳酮或松属素查耳酮。查耳酮异构酶（CHI）是黄酮类化合物代谢途径中的第2 个关键酶，第1 个CHI基因是Mehdy等[12]于1987 年从法国豌豆中分离出来的，其能使CHS的催化产物发生分子内环化。柚皮素查耳酮和松属素查耳酮在CHI的催化下能形成柚皮素和松属素。Cheng等[13]在银杏叶中克隆到了CHI基因，在大肠杆菌中该酶能将6羟基查耳酮转化为柚皮素。Park等[14]从黄芩中克隆到了CHI基因，为了验证该基因的功能，该研究小组构建了CHI基因的过表达和RNAi载体并转化毛状根。与对照组相比，CHI基因过表达的毛状根中黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素含量明显增加，而在CHI基因表达通过RNAi受到抑制后，黄酮类化合物的含量明显降低。
1.3 从二氢黄酮到各类黄酮类化合物 二氢黄酮类化合物能在黄酮合酶（FNS）催化下在2，3位脱氢形成双键生成黄酮类化合物。FNS存在2种类型FNSⅠ和FNSⅡ，其中FNSⅠ主要分布于伞形科植物中，能直接将柚皮素转化为芹黄素，而FNSⅡ则于植物中普遍存在且表现出完全不同的催化活性，其能在C2和C3脱氢生成黄酮类化合物[1516]。Han等[17]从地钱中克隆到了FNS基因，通过异源表达和体外酶活分析显示，该酶具有FNSI的催化活性，能将柚皮素转化为芹黄素和2羟基柚皮素。Wu等[18]从金银花中克隆到了2个FNS基因（LjFNSⅡ1.1和LjFNSⅡ2.1），从灰毡毛忍冬中克隆到了一个FNS基因（LmFNSⅡ1.1），在酵母中表达的LjFNSⅡ1.1， LjFNSⅡ2.1和LmFNSⅡ1.1分别能将圣草酚，柚皮素，甘草素转化为木樨草素，芹黄素和7，4′二氢黄酮（DHF）。其中LjFNSⅡ1.1与LjFNSⅡ2.1表现出的不同催化活性主要是由于242位的氨基酸差异引起的，研究表明在206和381位的甲基化能显著提高LjFNSⅡ1.1的催化活性。
二氢黄酮类化合物能在异黄酮合成酶（IFS）的催化下将芳香基团从2位向3位转移生成异黄酮类化合物。Misra等[19]首次从补骨脂中克隆到了PcIFS基因，该基因在补骨脂的各个组织器官中均有表达，并可以被茉莉酸甲酯和水杨酸的诱导。为了验证该基因的功能，该研究小组在烟草中对PcIFS基因进行了过表达分析，与对照组相比过表达烟草花瓣中异黄酮含量有显著积累。Jung等[20]从大豆EST中筛选出了2个IFS基因并在拟南芥中对其进行了功能验证，在表达IFS的拟南芥中能检测到染料木黄酮，说明IFS参与异黄酮类化合物的生物合成。
二氢黄酮类化合物能在黄烷酮3羟化酶（F3H）的作用下生成二氢槲皮素和二氢山柰素等二氢黄酮醇类化合物，之后又在黄酮醇合酶（FLS）的作用下去饱和形成黄酮醇类化合物。F3H能在5，7，4黄烷酮 C3位进行羟化反应，生成二氢山柰素，而该物质则是合成黄烷酮和花色素的重要中间产物，因此F3H是控制黄酮合成与花青素苷积累的分流节点，被认为是整个类黄酮代谢途径的中枢[21]。Xiong等[22]首次从青蒿中克隆到了F3H基因，通过体外酶活分析发现F3H能将松属素转化为二氢山柰酚。黄酮醇合成酶（FLS）是黄酮类化合物合成途径与儿茶素合成途径的桥梁，二氢黄酮醇能在FLS的作用下去饱和形成黄酮醇类化合物[23]。Xu等[24]从银杏中克隆到了FLS基因，在大肠杆菌中该酶能将二氢山柰酚转化为山柰酚，同时该酶也能将柚皮素转化为山柰酚，该研究表明在黄酮类化合物合成途径中FLS是一个双功能酶。二氢黄酮醇类化合物能在二氢黄酮醇4还原酶（DFR）的作用下生成无色花色素类化合物，之后又在无色花色素还原酶（LAR）的作用下转化为儿茶酚等黄烷醇类化合物。二氢黄酮醇 4还原酶（DFR）是花青素和鞣质合成途径中的关键酶，其是一个重要的分支点[25]。Cheng等[26]从银杏中克隆到了3个DFR基因（DFR1，DFR2，DFR3），在大肠杆菌中表达的DFR1与DFR3能将二氢槲皮素转化为无色花青素，而DFR2能将二氢山柰酚转化为白天竺葵苷元。原花色素是植物应对生物及非生物胁迫的一种重要化合物，而LAR是参与原花色素生物合成的一个关键酶。Wang等[27]从三叶杨中克隆到了LAR基因（PtrLAR1）。为了验证该基因的功能，该研究小组在白杨中对基因PtrLAR1进行了过表达分析，发现过表达植株中的原花色素有明显的增加，同时儿茶素和表儿茶素也有显著的增加。
花色素合成酶（ANS）是位于花青素合成途径中的倒数第2个酶，该酶能将无色花青素转化为花青素。Xu等[28]从银杏中克隆到了ANS基因，在大肠杆菌中进行表达后，该酶能将无色花青素转化为花青素，同时该酶也能将二氢槲皮素转化为槲皮素，说明ANS在花青素和黄酮醇合成途径中是一个双功能酶。
1.4 黄酮类化合物的结构修饰 黄酮类化合物在甲基和糖基转移酶等修饰酶的催化下能形成多种黄酮类衍生物。Li等[29]首次从葛根中克隆到了一个异黄酮3O甲基转移酶（OMT）基因，通过在大肠杆菌和酵母中进行表达，发现该酶能对异黄酮的3位羟基进行甲基化。在植物的组织内多数黄酮与糖结合，以黄酮苷的形式存在，对黄酮类化合物进行糖基化修饰有利于增加产物的稳定性及溶解性。Li等[30]从葛根中分离了7个全长的糖基转移酶候选基因并在酵母表达体系中对这些基因进行了功能验证，通过分析发现有一个候选基因（PlUGT1）能将异黄酮的7位羟基进行糖基化，这些实验表明PlUGT1是一个异黄酮7O糖基转移酶。Wang等[31]从葛根中克隆到了异黄酮4′，7O二糖苷糖基转移酶（PlUGT2）基因，通过体外酶活分析发现PlUGT2能对异黄酮的O4′和O7′进行糖基化，Realtime PCR发现PlUGT2在葛根根中表达量最高，这与4′，7O二糖苷的积累模式相同。PlUGT的挖掘及鉴定将有利于更好地理解葛根中黄酮类化合物的糖基化反应。
2 黄酮类化合物的合成生物学研究
对黄酮类化合物合成途径的深入研究和解析为其合成生物学研究奠定了基础，推动了相关领域的快速发展，近年来已对槲皮苷[32]、柚皮素[33]、松属素[34]、儿茶素[35]、金雀异黄酮[36]、非瑟酮[37]和无色花青素[38]等多种黄酮类化合物开展了合成生物学相关研究。
2.1 柚皮素 Santos等[39]将来源于类球红细菌的RgTAL，有高效催化活性的Sc4CL和PhCHS及经密码子优化的MsCHI一起构建到表达载体，以产酪氨酸的大肠杆菌为底盘细胞，在含葡萄糖的MOPS培养基里生产出了柚皮素29 mg・L-1。丙二酰CoA是黄酮类化合物生物合成的重要底物之一，但因其在微生物中合成较少，使其成为黄酮类化合物合成生物学研究的一个瓶颈。在该研究中采用了2种策略来提高丙二酰CoA的供应，策略一：构建一条丙二酸盐同化途径增加丙二酰CoA的供应；策略二：添加脂肪酸途径的抑制剂浅蓝菌素用于抑制竞争支路，限制丙二酰CoA向脂肪酸转化。通过以上2个途径的改造，柚皮素的产量分别增加了59%，190%，最终使柚皮素的产量达到了84 mg・L-1。
2.2 松属素 Wu等[40]利用合成生物学手段首次将葡萄糖转化为松属素，为了实现二氢黄酮的从头合成，该研究小组在大肠杆菌中构建了4个功能模块，模块一含内源性3脱氧D阿拉伯庚酮糖酸7磷酸合酶基因aroFwt和抗反馈抑制的突变预苯酸脱水酶基因pheAfbr，可以将葡萄糖转化为苯丙氨酸；模块二含基因PAL和4CL，将苯丙氨酸转化为肉桂酰CoA；模块三含基因三叶草根瘤菌丙二酰CoA合酶matB和丙二酸盐载体蛋白matC，增加丙二酰CoA的供应；模块四含基因CHS和CHI，将肉桂酰CoA和丙二酰CoA转化为松属素；对这4个模块进行优化调节最终使得松属素的产量达到40.02 mg・L-1。Cao等[41]通过在大肠杆菌中过表达脂肪酸合成途径中的基因β酮乙基ACP 合成酶Ⅲ （FabH） 和 β酮乙基ACP 合成酶Ⅱ （FabF）使得大肠杆菌中丙二酰CoA的表达量分别增加了1.4，1.6倍，导致松属素的产量分别增加了10.6，31.8倍，该实验结果表明过表达FabF能提高丙二酰CoA和松属素的产量。随后，该研究小组在过表达FabF的菌株中加入了浅蓝菌素使松属素的产量最终由25.8 mg・L-1增加到 29.9 mg・L-1。
2.3 非瑟酮 非瑟酮存在于多种水果和蔬菜中，具有抗衰老，抗炎，抗癌和抗病毒等功效。基于非瑟酮与槲皮素相似的结构，Stahlhut等[37]推测非瑟酮可能通过一个类似于槲皮素生物合成途径进行合成，因此提出一个新颖的在大肠杆菌中以L酪氨酸为前体合成非瑟酮的生物合成途径。在该途径中酚酰CoA在CHS及CHR的催化下生成异甘草素，然后在CHI的作用下转化为甘草素，甘草素在F3H的作用下转化为garbanzol，该化合物与二羟基山柰酚具有相似的结构，最后garbanzol在黄酮单氧化酶（FMO）和细胞P450还原酶（CPR）的作用下转化为非瑟酮，该途径中以O2， NADPH， aKG作为辅助因子。这是首次利用大肠杆菌将芳香族氨基酸转化为非瑟酮。最终，在该研究中构建的工程菌株能产12.5 mg・L-1的香豆酸和0.3 mg・L-1非瑟酮。
黄酮类化合物具有多种药理活性，在人类的健康及饮食方面发挥着具有重要作用。过去大多数黄酮类化合物都是通过植物提取和化学合成获得，这会带来资源过度开采和环境污染破坏等问题。随着人们健康观念的不断提高，人们对黄酮类药品和保健品的需求量逐渐增大，现有的产量将难以满足日益增长的市场需求。随着高通量测序技术和其他组学技术在本草基因组学（herbgenomics）研究中的应用，极大地推动了黄酮类化合物合成途径研究的进展，为其合成生物学研究奠定了基础[4243]。因为柚皮素和松属素是多种黄酮类化合物的前体物质，因此对这2种化合物的合成生物学研究最为深入和广泛。早期的研究通过在大肠杆菌或者酵母中表达一些关键酶基因，可以将外源添加的香豆酸、苯丙氨酸、肉桂酸等前体物质转化为柚皮素和松属素，但是由于这些前体物质昂贵导致难以产业化。近期研究表明可以通过合成生物学方法直接以葡萄糖为底物合成柚皮素和松属素，这将极大地降低生产成本。通过进一步优化黄酮生物合成体系，提高终产物的产量，推动黄酮合成生物学研究从实验室向工业化生产的转化，从而为黄酮类药物和保健品的研发提供新的化合物来源。
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进化生物学研究进展范文第2篇
[关键词] 分化型甲状腺癌；分子生物学；进展
[中图分类号] R736.1 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2013）09（b）-0019-03
甲状腺癌主要组织病理学类型包括状癌（PTC）、滤泡状癌（FTC）、髓样癌（MTC）以及未分化癌（ATC）。前两者统称分化型甲状腺癌（DTC），共占甲状腺癌的90%以上，占头颈部恶性肿瘤的首位，占所有恶性肿瘤的3%，女性发病率较高。近20年来，我国甲状腺癌发病率呈明显上升趋势，由约1/10万上升到（3～4）/10万。DTC确切的致病因素尚不清楚，幼年时过量射线照射是目前唯一确定的致癌机制[1-2]。近年来分子生物学技术研究使人们对甲状腺癌的分子机制有了更深入的了解，这对于指导甲状腺癌的诊断治疗及疗效评价有非常重要的意义，本文就DTC相关基因研究进展进行综述。
1 BRAF基因
BRAF基因最早是在人类尤文肉瘤中发现的高度表达变异的癌基因，在极少数的胃肠癌、肺癌、卵巢癌以及甲状腺癌等多种肿瘤中都有表达[3]。BRAF又名鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌同源体B1，该基因位于第7号染色体，为RAF基因家族成员之一，是RET和RAS的下游信号分子。目前认为，BRAF基因突变是甲状腺癌最常见的基因变异之一，约49%的PTC和25%的ATC会出现该基因的表达[4]。其发生机制为BRAF基因错义突变的15外显子碱基，致使翻译蛋白质600位密码子将对应的缬氨酸 （V600E）替代为谷氨酸，可活化蛋白激酶，并进一步激活ERK激酶，向MAPK信号通路下游传递细胞有丝分裂信号，致使甲状腺细胞肿瘤形成并向恶性转化[5]。
BRAF基因突变是近年来甲状腺癌基因领域的重要研究进展，也是目前针对DTC发生机制研究最多的突变类型之一。最近研究显示导致激酶激活突变的因素有多种，包括点突变框内插入或框内缺失、放射线暴露等，尽管其发生率较低。由于BRAF基因突变在DTC中发生率较高，而在甲状腺良性病变中检测不到，因此该突变可以作为特异性较强的DTC诊断指标。该突变与低分化的甲状腺癌及ATC的变异性也有较强关联性，在高细胞及经典亚型的PTC中更为常见。还有研究显示该突变的存在似乎与肿瘤的侵袭性特征有关，此突变可使肿瘤更易去分化，因为此突变可见于间变性转化，如甲状腺包膜外侵犯、远处转移和肿瘤复发，而这类因素往往代表着较高的肿瘤相关死亡率。一些大样本临床研究证实，腺体外浸润、区域淋巴结转移、TNM分期（Ⅲ/Ⅳ期）均与BRAF突变呈正相关[6]。有研究对PTC患者随访显示高达80%～85%的复发PTC伴有BRAF突变，这证明对于PTC复发，BRAF突变有很强的预测作用。
以BRAF以及其下游激酶为靶点的分子靶向药物治疗已成为目前DTC治疗研究的又一热点。近年来研究显示多靶点激酶抑制剂索拉非尼（sorafenib）能抑制BRAF突变基因型的甲状腺肿瘤细胞和甲癌肿瘤模型的增殖和生长，但目前国内尚未见该药用于甲状腺癌治疗的报道[7]。
2 RET/PTC重排基因
RET基因于1985年首次发现于小鼠转化的NIH3T3细胞中，因其同样具有与其他基因重排及活化的特征，故又称为RET原癌基因。RET原癌基因经重排后被称为RET/PTC癌基因，属于酪氨酸蛋白激酶受体家族。在这些RET/PTC重排中，RET基因的跨膜区和细胞外区丢失，取而代之的是不同基因来源的5′末端，例如RET与H4融合形成RET/PTC1嵌合体，与RIalpha融合形成RET/PTC2嵌合体等。其产生的嵌合体使RET原癌基因编码的酪氨酸蛋白激酶发生激活，通过下游信号的传导使甲状腺滤泡上皮细胞发生恶性转化[8]。目前研究指出，甲状腺的免疫功能通过RET/PTC1下调，可间接促进PTC的发生。提示癌基因、免疫、炎症及恶性肿瘤生物学特性之间存在一定联系，在甲状腺癌发病机制中RET/PTC基因重排有较重要的作用。
在PTC细胞中RET/PTC基因重排普遍存在，而在正常甲状腺组织及良性甲状腺病变中不表达或基本不表达[9]，所以RET/PTC重排可以作为诊断PTC较特异的指标。但PTC中RET/PTC的表达率报道不一，所以其阴性结果并不能完全除外PTC。此外，国外研究还发现放射性暴露史能引起RET/PTC基因重排并进一步促使甲状腺癌的发生。国外学者报道幼年时曾有放射线暴露史的PTC患者的RET/PTC重排发生率明显高于无此经历的PTC患者[10]。还有作者对在切尔诺贝利核泄露事故中受过量射线照射所致的状甲状腺癌患者进行分子生物学分析也发现上述特点。
对于有无RET/PTC重排及与PTC的临床特征之间的关系，目前临床认为存在RET/PTC重排的PTC患者的TNM分期更晚，也更易表现出甲状腺被膜外侵犯，也更易复发。但由于采集病例数较少以及所采用的免疫方法不同，在不同的国家和地区，其阳性率相差也比较大，为2.5%～53.5%。还有证据显示是否存在RET/PTC重排与甲状腺状癌的不同生物学行为特点有关，有RET/PTC2重排的分化型甲状腺癌往往具有高度的侵袭性和去分化能力[11]。国外Zafon等[12]报道 RET/PTC表达阳性的甲状腺状癌患者更易发生局部浸润及淋巴结转移，两者差异有统计学意义（P
舒尼替尼（sunitinib）为近年研制的一种多靶点受体拮抗剂，可以明显抑制RET/PTC酪氨酸激酶[13]。在另一项研究中，舒尼替尼可抑制具有RET/PTC1重组的PTC增殖和生长，但目前国内亦尚未用于甲状腺癌的临床治疗。
3 RAS原癌基因
RAS是一种原癌基因，广泛存在于人和动物细胞中，为人类多种肿瘤最常见的基因异常。RAS基因包括K-RAS、H-RAS和N-RAS 3种类型，这三种基因内结构分别很大，但都编码一种结构相似的G蛋白质，分子量为21 kD，故统称为P21-RAS[14]。分子生物学及遗传学研究提示，RAS基因是存在于细胞膜上一种鸟嘌呤核苷酸的结合蛋白，为多种酪氨酸激酶受体的感受器，并细胞的生长及分化起调解作用。该基因一般有两种存在方式，即与GDP结合时的失活状态以及与GTP结合时的活化状态。突变的RAS蛋白降低了自身内源性鸟苷酸三磷酸酶（GTP）的活性，其结果是致使GTP与RAS蛋白的持续结合并具有了促使细胞生长的作用，致使RAS处于一种持续激活的状态中。由于酪氨酸激酶受体等多种信号传导通道的传感器都受该基因编码联系，并可激活多个不同信号传导通道，其结局会导致甲状腺组织细胞转化为恶性。
RAS突变常在特定肿瘤中出现，如RAS突变可见于95%的胰腺癌中。它也是DTC中检测到的最常见的突变之一。不同的肿瘤有不同的RAS基因突变类型，如K-RAS突变与肺癌有关等。DTC中已经检测到多种RAS基因突变如N-RAS、K-RAS、H-RAS，但在MTC组织中几乎从未检测出该基因突变。该基因突变主要存在于滤泡型PTC及滤泡性腺瘤中，但FTC少见[15-16]，该基因突变还对滤泡性腺瘤能否进一步发展为腺癌或者未分化癌具有一定的预测意义，为RAS阳性的腺瘤积极手术切除提供依据。大约10%的FTC可见RAS基因的点突变，并且似乎仅与滤泡亚型FTC有关。RAS点突变型FTC往往伴有滤泡变异型组织学的特性，表现为肿瘤外侵、肿瘤的失分化和出现转移，这在存在骨转移的病例中表现尤为明显[17]。而在低分化DTC组织中往往RAS突变检出率较高，表明该突变会导致DTC更强的侵袭能力。
RAS突变是在DTC中比较多见的事件，具有较高的特异性和敏感性。RAS突变和这些肿瘤的预后及临床特征密切相关，作为一种DTC的诊断学标志具有较广阔的发展前景。RAS抑制剂洛伐他汀已被证实在RAS突变的的甲状腺肿瘤的体内具有抗肿瘤效果[18]，为RAS突变表达的DTC提供了新的治疗方法，可能对限制肿瘤的播散有作用，这还需要临床进一步研究。
综上所述，多种免疫组化结果与DTC的发生、发展、预后和转归有密切关系，而且，每种基因的作用均有所不同。甲状腺标本检测P21-RAS有助于分化型甲状腺癌的诊断，而进行RET/PTC及BRAF检测，不但可以有助于诊断PTC，而且可更好地估计肿瘤的侵袭性及淋巴结转移特点，对于肿瘤的后续治疗方案（如分子靶向治疗等）及判断预后有重要价值。
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进化生物学研究进展范文第3篇
关键词:进化生物学;教学实践;选修课
进化生物学是一门综合性较强的学科，对动物学、植物学、遗传学、分子生物学、行为生态学等学科都有所涉及。迈尔认为，进化论是生物学中最大的统一理论;杜布赞斯基认为，如果不借助于进化的观点，生物学上的事情就变得情理不通。由此可见，学习进化生物学有助于提高人们的认识，对学生认识事物的发展规律大有裨益。
一、进化生物学课程的特点
进化生物学的目的主要是推断生物过去的发展历史并解释生物进化的原因和机制。该课程特点包括:1)涉及学科门类多。该学科广泛吸收生物学各分支学科的成就，特别是将进化与生态学、分类学(系统生物学)、行为学、分子生物学等结合起来，研究有关的生命现象，涉及生物类群的范围和结构层次也十分广泛;除生物学方面的知识之外，还广泛涉及地质学、化学、物理学等学科的内容;除自然科学之外，还涉及到社会科学的许多内容［1］;2)内容比较抽象、讲述的故事古老，在现实中难以再现;3)不重视基本概念的阐述。进化生物学的学习需要以多个学科知识为基础，以进化的观点把各学科的知识串联起来，侧重生物学现象的起源和进化，也正因为这样，对有些基本概念、基本原理的阐述稍显简略。4)理论性较强、学派众多。进化生物学叙述的是生物学中的一般规律性问题，学习时要注意把握其精神实质，不要过多涉及功能生物学(包括形态学、生理学、遗传学、生物化学等实验性学科)方面的内容，从而忽略了从理论观点上的提高进化生物学;各个学派有不同的观点，学习时需分析比较各个学派的特点，取长补短［1］。
二、进化生物学课程在农学专业学生中开设所遇到的问题和解决办法
(一)遇到的问题
在本次教学实践，是在农学专业本科生中讲授进化生物学，并且该门课程作为选修课。教学过程中遇到了一些问题:1)授课对象的知识结构不完善。本次授课面向的学生专业为农学专业，该专业在专业设置上侧重对宏观生物学知识的学习，而对微观生物学知识了解得比较少，对微观生物学知识理解困难。农学专业学生学习的课程主要集中在动物学，植物学，生态学，生理学，行为学以及作为选修课的分子遗传学，所以在讲授微观知识时学生会感到抽象难懂，甚至完全听不进去。2)作为选修课，学生不重视。进化生物学这门课程只是作为一门基础选修课来开设，而基础选修课考核相对轻松，一般采取课程论文考核或开卷考试的方式。没有闭卷考试的压力，学生在心理上会比较放松，容易轻视对该课程的学习。甚至有的学生在课堂上做一些与课堂教学无关的事情，比如在课堂上写别的课程的作业。
(二)解决的办法
针对以上的问题，提出并实践了如下的办法:1．结合学生的知识结构特点选择合适的教材本次教学实践选用的教材是由沈银柱、黄占景编写，高等教育出版社出版的《进化生物学》(第3版)，该教材分成十二章，内容分别是:进化生物学的由来及现状，生命及其在地球上的起源，细胞的起源与进化，生物发展史，生物表型进化，生物的微观进化，物种的形成，生物的宏观进化，生物遗传系统的进化，分子进化与分子系统学，人类的起源与进化，生态系统的进化［2］。主要内容包括两个方面，即对生物的过去发展历史进行推断和对进化原因、机制的解释。该教材系统性、理论性和条理性较强，对问题的阐述简明扼要，系统地介绍了进化的知识，总体上侧重对宏观知识的讲述，对应授课对象的知识结构。2．合适教学内容的选择、正确教学手段的使用进化生物学的知识包括推断生物进化的历史，涉及到的知识比较古老，学生仅凭想象很难再现当时的情形，比如生命及其在地球上的起源、细胞的起源与进化、生物发展史等章节的内容，对于此类知识的讲授，可以选择增加一些与课程相关的纪录片、探索片等。这就需要教师课前收集有关生命起源与进化，生物发展史的读物与网络资源，借鉴国内外大型探索、科幻和纪录片，利用现代信息技术，用通俗易懂的语言、生动活泼的形式、图文并茂的内容，制作《进化生物学》系列多媒体课件［3］。这部分内容还可以采用翻转课堂的教学模式，让学生在课外学习，通过网络和教材自己去获取知识，在课堂上对所学到的知识进行探讨。而在阐述进化机制时需要介绍微观进化、遗传系统的进化、分子进化与分子系统学的知识，这部分内容因为学生的基础较薄弱，可以考虑对这三个章节的内容做适当压缩，侧重对基本概念的理解，对教材中阐述得不够详细的概念进行补充与扩展，同时通过播放一些小视频来对基本概念和普遍现象进行讲授，比如可以用视频、动画的形式来帮助学生理解什么是遗传物质，以及DNA的复制、转录和蛋白质翻译过程，以此降低学生学习的难度。3．设置与课程内容相关的有趣的问题进化生物学因其理论性较强而容易让学生学起来枯燥无味，对此，可以通过设置问题的形式把一些理论知识跟现实生活中的现象结合起来，让学生进行探讨，激发学生兴趣，活跃课堂气氛。设置的问题比如，从进化生物学的角度解释“爱国是文化使然还是生物本能”“为什么优雅、风趣的人更吸引异性”“从进化角度讨论人为什么要谈恋爱”。另外，还可以深入了解学生在以前的学习过程中，参加过哪些野外实习，接触到什么动物和植物，把进化知识与学生的野外实践经历联系起来。4．结合科研实例进行讲授教师可以选取当前进化生物学研究中比较有趣的研究论文来给学生进行讲授，或者结合教师自身的研究来举例，比如曾经做过哪些与进化有关的研究，想法如何产生，采用什么样的研究思路，得出什么研究结果，对结果如何解释，研究过程中遇到哪些有趣的故事，实践证明，通过将科研故事与进化生物学研究实例结合起来穿插在课堂教学中讲授，能对学生的兴趣提升起到比较好的效果，学生还会积极主动发表自己的看法，整个课堂气氛异常活跃。此外，通过带领学生参观进化生物学研究实验室，让学生对进化生物学的研究氛围有所体会也不失为一种好的办法。5．鼓励学生阅读文献，了解最新科研动态要学好一门课程，光靠教师在课堂上讲授是不够的。学生还应该在课外积极主动阅读相关的书籍或者是科研论文。关于阅读课外文献，教师可以事先准备好与本次课内容相关的一些经典文献，也就是对基本概念和基本原理的定义、来龙去脉阐述较为清楚的文献，在课堂上向学生推荐，也可以指导学生自己去查阅。另外，鼓励学生了解最新科研动态，让学生知道目前所学的知识在科研上有哪些研究方向，研究进展如何，以此激发学生的学习兴趣。生物学的研究发展较快，需要经常关注研究前沿，更新知识储备。所以，教师也可以向学生介绍本学科领域的权威刊物，并且要求学生网上订阅并浏览这些刊物，以便随时了解与本课程相关的研究领域最新发表的论文和最新的科研动态。总之，进化生物学作为选修课来开设，应体现出选修课灵活的特点，以学生现有的知识为基础，对一些理论性较强、学生理解较为困难的知识可以大胆取舍和压缩［4］，着重对学生整个知识框架的构建，激发学生的学习兴趣，指导学生如何学习，在知识框架搭建完成后，学生对自己特别感兴趣的知识可以在课外进行深入学习。
［参考文献］
［1］李晓晨．进化生物学课程特点及学习方法指导［J］．当代教师教育，2002，1:116－117．
［2］沈银柱，黄占景．进化生物学［M］．第三版．高等教育出版社，2013．
［3］范宏英，龙北国．开设《生命起源与进化之谜》选修课的教学实践［J］．西北医学教育，2008，6:1162．
进化生物学研究进展范文第4篇
Liriomyza属斑潜蝇已经有330多种被描述，其中多食性的种类是世界性的农业和观赏植物上的大害虫。Pan'ella在1987年发表斑潜蝇研究综述，对之前斑潜蝇生物学进行了系统的介绍。但之后的近20年问，斑潜蝇的发生和分布有了很大的变化，又发表了大量相关研究论文。鉴于中国科学院动物研究所农业虫鼠害综合治理研究国家重点实验室康乐研究组近些年在斑潜蝇对温度的适应和化学生态学研究方面取得研究成果，国际著名刊物《Annual Review of Entomology》(2008年影响因子11，918)编委邀请该研究组撰写了斑潜蝇在抗寒性和化学生态学方面研究综述，文章已在该期刊2009年第54卷发表。
文章系统地总结了从1987～2007年20年间斑潜蝇在温度适应和化学生态学方面的最新研究进展。第一部分综述了斑潜蝇与抗性相关的种群变动规律、地理分布特性和种间替代机制。这部分重点介绍了斑潜蝇对温度适应的分子生物学研究，提供了南美斑潜蝇和美洲斑潜蝇对冷和热抗性，以及在地理分布上的差异的分子生物学证据。斑潜蝇热激蛋白基因(Hsps)家族的深入研究为解释其生态和适应性提供了良好的指标和工具。同时，文章还对适应性相关研究的应用进行了广泛的讨论。例如在害虫发生分布区的预测方面、物候学模型的建立、害虫检疫处理以及天敌引入等方面均可得到应用。第二部分综述了斑潜蝇化学生态学研究进展。在斑潜蝇成虫行为选择的化学机制方面，重点介绍了对斑潜蝇成虫取食和产卵起作用的引诱剂和拒避剂的研究，以及植物营养成分对斑潜蝇幼虫和成虫生长发育的影响研究。同时，还介绍了植物化防御物质和转基因作物对斑潜蝇的影响研究。第三部分综述了以植物一斑潜蝇一寄生蜂为模型的三级营养互作研究进展。在植物一斑潜蝇相互作用的研究中，研究表明寄主植物的气味化合物可能是斑潜蝇雌雄两性化学联系的重要桥梁。植物一斑潜蝇一寄生蜂互作研究显示，寄生蜂对斑潜蝇的寄主和非寄主健康叶片的嗅觉和行为反应均不明显，而对机械损伤和受斑潜蝇危害的叶片和其提取物有显著的选择性，证明寄生蜂是通过受害叶片释放的化合物定位寄主的。植物顶空取样法和气相色谱与质谱(GC，MS)技术，成功提取和鉴定了多种(科)植物受斑潜蝇危害或JA处理后释放的主要挥发物近百种；证明其中绿叶化合物(GLVs)、几种萜烯类化合物(Terpenoids)和肟类化合物(Oximes)是引起寄生蜂触角电生反应的主要挥发物。通过对植物挥发物的分析发现：未受伤植物释放的化合物可以很好地反应出植物在进化上的关系；植物受到机械损伤或斑潜蝇危害后释放出的挥发物种类趋于相同、释放量增加，不再能反应出这种进化上的关系。尽管斑潜蝇的寄主和非寄主植物释放的挥发物有近百种之多，但植物受伤后几乎均能释放己醇(Z-3，hexen-1-01)这种挥发物，而寄生蜂对含有这种化合物的气味谱均表现出明显的趋性。寄生蜂能够很好地区分斑潜蝇的寄主植物和非寄主植物的气味，表明其它化合物在寄生蜂精确定位寄主中起到了作用。最后对斑潜蝇化学生态学研究进行了展望，提出：理论研究20年间有了突飞猛进的发展，但应用研究还需要加大力度，特别是利用斑潜蝇系统评估日益增长的转基因作物安全性问题。
该研究主要由中科院创新项目(No，CXTDS2005―4)、国家基础研究专项(N0，2006CBl02000)、国家自然科学基金支持(N0，30621003 and 30670356)支持。
蝉类昆虫翅表疏水性研究为仿生超疏水材料研制提供新思路
疏水性是指物体表面对水具有排斥能力的性能。超疏水性则是指物体表面与水接触时所形成的接触角大于150。时的疏水性能。由于超疏水材料在工农业生产、国防建设及人们日常生活中具有极其广阔的应用前景，寻求、开发和研制具有高性能的新型疏水材料一直是科学家们所关注的课题，也是多年来仿生学领域研究的热点之一。
翅是昆虫重要的飞行器官，也是重要的保护器官。很多昆虫的翅表具有非光滑的微纳米结构，是其具有超疏水性能的基础。中国科学院动物研究所梁爱萍研究员领导的研究组利用光学视频接触角测量仪及环境扫描电子显微镜(ESEM)技术对多种蝉类昆虫翅表水滴的静态接触角及纳米结构进行了观察、测量和比较，并利用x射线光电子能谱仪(XPS)检测了部分种类翅表的化学组成成分。研究发现，蝉类昆虫翅表疏水性呈现出很大差别，翅表疏水性的强弱是由其表面的纳米级形貌结构(主要为乳突)和化学成分(主要为蜡质类)共同作用的结果。翅表乳突形状不同则疏水性不同，结构均一的翅表疏水性较强；乳突基部直径、基部间距及乳突高3种参数对翅表的疏水性起很大作用，乳突基部直径(141±5)nm、基部间距(46±4)nm及乳突高(39l±24)nm的翅表表现出最强的疏水性能。水滴在翅表的滑动实验表明，疏水性较强的翅表水滴容易滚离，当翅表的蜡质遭到破坏后，疏水的翅表则变为亲水。该项研究的结果为仿生超疏水和自清洁材料的设计和开发提供了基本数据和参考。
东西方蜜蜂亲缘行为关系研究取得新进展
东方蜜蜂和西方蜜蜂是2个不同的种，二者的亲缘关系很近，但是二者的蜂王和幼虫均具有不同的遗传物质和气味信息素，蜜蜂的气味信息素对蜜蜂的社会行为和行为方式起到非常重要的作用。建立东方蜜蜂和西方蜜蜂的混合饲养蜂群，为研究东方蜜蜂和西方蜜蜂这2个近缘物种问的相互关系提供了一个很好的模式。
近日，中国科学院西双版纳热带植物园协同进化组的高级访问学者谭垦教授等，通过测试和分析东方蜜蜂蜂王和西方蜜蜂蜂王的蜂王信息素主要成分的组成和差异，研究蜂王在混合饲养蜂群内对异种工蜂卵巢发育的抑制作用，并探讨了当混合蜂群失去蜂王后，2种工蜂对异种蜜蜂卵和幼虫气味的识别和反应机制。研究结果表明：东方蜜蜂和西方蜜蜂的蜂王信息素的主要成分虽然没有明显的差异，但是蜂王在混合饲养蜂群内对异种工蜂卵巢发育的抑制作用明显减弱，东方蜜蜂的工蜂的卵巢发育比西方蜜蜂工蜂的卵巢发育更活跃。该研究进一步证实了“蜜蜂蜂王诚实信号”的假说。相关研究结果在国际知名期刊《行为生态学》(Behavioural Ecology)上发表。
谭垦2007年8月至2009年7月在版纳植物园的热带雨林生态系统研究与管理开放实验室(现中国科学院热带森林生态学重点实验室)任高级访问学者期间，主要开展了以下工作：一是蜜蜂对胡蜂捕食的防御行为协同进化研究；二是环境对蜜蜂昆虫个体发育的影响研究，该研究为探讨环境和遗传对蜜蜂昆虫的个体发育影响和作用提供了一种新的方法；三是环境对蜜蜂生物发育的影响及蜜蜂对有毒植物授粉的关系；
四是蜜蜂行为生态学、生物地理学及系统发育学研究等。这一系列实验结果已陆续发表《BehaviouralEcology》、《Naturwissenschaften》、《Journal ChemicalEcology》、《Insect Sociaux》和《Apidologie》等国际期刊上。
害虫也爱绿色食品
与某些有机农业的支持者所持的观点恰好相反，同化肥相比，天然肥料在保护农作物免遭害虫侵袭方面并不一定做得更好，有时甚至要更糟。这正是英国研究人员在一项为时2年的实验中获得的发现。这一研究成果表明，农民需要根据不同的植物类型有选择地使用各种肥料。
由于使用了天然成分，有机农业在最近几十年中变得越来越流行。例如，这种耕作方式的支持者认为，与石化产品相比，牛粪对环境的危害远比前者要小得多。一些提倡者也曾宣称，与人造肥料相比，有机肥料能够帮助农作物更好地抵御病虫害。这是因为植物从有机肥料中吸收氮和其他营养物质的速度更为缓慢，因此以这些营养物质为食的害虫幼虫则不得不需要面对一段艰苦的时光。
之前对此问题进行的研究被证明是缺乏说服力的，因此英国伦敦皇家学院的研究人员与英国其他两家研究机构的科学家联手，就3种害虫――两类蚜虫及一种蛾子――如何对在卷心菜上施用的有机肥料和人造肥料作出反应进行了研究。研究小组将鸡粪以及来自豆科植物和苜蓿的其他绿色肥料，还有商业生产的硝酸铵，分别以同样的浓度施加在卷心菜上。这项实验在多个田间试验点持续了2个生长季节。
研究人员最终取得了令人惊讶的结果。与被施用了有机肥料的卷心菜相比，一种蛾子(Plutella xylostella)更喜欢施加了人造肥料的植物，它们在后者上产的卵通常是前者的4倍。一种蚜虫(Myzuz persicae)同样也喜欢商业肥料――与添加了有机肥料的植物相比，它们在使用了硝酸铵的卷心菜上产的卵是前者的2倍。然而还有一种蚜虫(Brevicoryne brassicae)却喜欢用鸡粪浇注的卷心菜，它们在这些蔬菜与用化肥培植的蔬菜上的产卵比为3：l。研究人员在最新出版的英国《皇家学报B》上报告了这一研究成果。
参与此项研究的昆虫学家Simon Leather指出，这项研究为我们带来的教训便是，肥料与植物之间复杂的化学反应是很难被预测的，某些肥料可能会击退一些害虫，但同时却会吸引另一些害虫。他说：“一个尺码不可能适合所有的身材。”
英国纽卡斯尔大学的生物学家Gordon Port对此表示赞同，他称这项研究是一项“坚实的”工作。Port认为，接下来需要搞清的便是害虫在自然界的敌人――例如蚜虫的天敌瓢虫，以及蛾子的天敌黄蜂和蜘蛛――如何对这2种不同的肥料产生反应。
非洲发现巨型蜘蛛能结直径近1米金色蛛网
科学家近日在非洲大陆和马达加斯加岛的热带地区发现了世界上最大的金丝圆蛛物种。
科学家将这一新发现的蜘蛛物种命名为Nephilakomaci，雌性蜘蛛的身长达到了10～13 cm，而雄性个头要小一些，不到雌性个头的1／4。不过目前，世界上只发现了少量的如此巨大的蜘蛛。
美国史密松国家自然历史博物馆的生态学家乔纳森・戈丁顿说，“我们担心这种蜘蛛濒临灭绝，因为它们的栖息地局限在坦比大象公园的沙地森林中。我们的数据表明这种蜘蛛的数量并不丰沛，它们的分布范围有限，”
戈丁顿和他的同事在2000年首次发现了这种巨大蜘蛛的标本。他们在南非的一家博物馆里发现了一只巨大的雌性金色球体蜘蛛标本，而且它同任何已知蜘蛛物种都不相同。然而尽管他们认为这是一种新的蜘蛛物种，但是2人几次深入南非腹地进行探险、找寻新蜘蛛物种的努力都无功而返。
2003年，他们又在奥地利的一家博物馆里找到了该物种的标本，该标本采自马达加斯加岛。但是经过对37家博物馆超过2 500个蜘蛛标本的检索，科学家并没有发现更多的巨大金丝圆蛛物种样本。科学家担心这种蜘蛛早已灭绝。
不过最终科研人员找到了3只活蜘蛛，证明科学家的假设是错误的。一名南非科研人员在坦比大象公园发现了2只活的巨大的雌性金丝圆蛛物种和1只雄性蜘蛛，证明这种罕见的蜘蛛物种并没有灭绝。
在过去的10年间只发现过3只存活的(该种蜘蛛)。同所有络新妇属蜘蛛一样，雌性Nephila komaci蜘蛛能够编织巨大的金丝蛛网，通常直径超过0.9 m。
在这一罕见蜘蛛物种的发现报告中，科研人员对这一罕见蜘蛛物种雌雄个头差距是如此之大的原因进行了研究分析。对所有的金丝圆蛛物种的进化图谱进行了详尽研究后，科研人员发现雌蛛的个头越来越大，而雄蛛的个头却相对保持稳定。“雌蛛个头大对其有利，因为这样它们就能产下更多的卵。”戈丁顿表示，大个头还能使雌蛛免于被天敌吃掉。相对来说很少有物种能够安全地从蛛网上将这种蜘蛛捕获，因为它们必须能够盘旋着去捕食这种蜘蛛。比如，蜂鸟、黄蜂等，它们体形都不够大，不能捕捉成年的这种蜘蛛。
而雄蛛在幼年时期就能达到性成熟。由于雄蛛大部分时间在地上度过，因此追求到一只配偶是它们必须经历的最危险的行为之一。“雄蛛冒着各种危险寻找巨大的雌蛛，也许它们只能找到1只，然后为其授精，它们不愿再去寻找其他的雌蛛。和性别有关的因素都无法支持雄蛛必须要长大个头。”
科学家破解蜘蛛变色之谜
可怜的大黄蜂。当它向一朵黄色的花朵飞去时，绝不会想到一只伪装的雌蟹蛛Misumena vatia正埋伏在那里。这是一个具有说服力的故事，但事实果真如此吗?
据美国《科学》杂志在线新闻报道，当科学家试图在野外重复这一幕时――在野花中捕捉黄色或白色的蟹蛛，再把它们放人黄色、白色，甚至紫色的花中，他们发现，昆虫会躲避这些埋伏着蜘蛛的花朵，无论后者的颜色如何。此外，经过伪装的蜘蛛的捕食成功率并不比那些没有伪装的蜘蛛高。那么蜘蛛为什么要变化颜色呢?研究人员推测，这或许是它们为了保护自己免受太阳光的灼烧。研究人员在11月4日的英国《皇家学会学报B》网络版上报告了这一发现。
利用激光在果蝇大脑塑造记忆
通过将一束激光照进果蝇的大脑，科学家们从无到有创造出了一些新的记忆。英国伦敦皇家学院的神经科学家Simon Schultz表示，这是一项“令人惊讶的研究工作”。
记忆的形成是非常简单的，就是对那些很糟糕的并且需要避免的特殊刺激的联想。作为形成这种联想的第一步，英国牛津大学的神经科学家Gero Miesenbock和同事对果蝇究竟是喜欢3，辛醇(OCT)还是4，甲基环己醇(MCH)的气味进行了研究。接下来，研究小组在任意一种气味出现的时候，对果蝇进行了电击。自然
而然地，这些果蝇开始逃避与这些气味有关的电击，即便是它们最初喜欢的气味也是如此。
Miesenbock和同事随后想要搞清的是，他们能否在不用电击的前提下让果蝇讨厌一种气味。为了实现这一目标，研究人员向果蝇大脑的不同神经回路中注射了一种转基因版本的ATP(细胞能量的一种来源)。这一次，当果蝇遇到OCT或MCH的气味时，研究人员便会向它们的大脑中反射一束激光。这一过程释放了转基因的ATP，进而激活了能够释放多巴胺――一种被认为能够在果蝇中形成令人厌恶的记忆的神经传递素――的神经细胞。毫无疑问，在OCT或MCH气味存在的情况下，暴露在激光下的果蝇会开始回避这些气味，就像它们被电击了一样。
更多的实验使得研究人员能够将这种负面强化效果限制在果蝇大脑中的仅仅12个神经细胞中。研究人员在最新出版的《细胞》杂志上报告了这一研究成果。
Schuhz表示，研究人员正在给实验室小鼠中使用这种激光方法，因此这些发现在哺乳动物中进行测试的时间并不会等得太久。尽管这只是一个遥远的前景，但Schultz已经开始思索这项工作如何对人类产生帮助。他说：“想象一下，当你需要记住一些信息时，例如一首莎士比亚的十四行诗，或你的汽车修理手册，或许你可以吃下一粒小药丸。”
加科学家发现“死亡熏除”法可驱赶所有昆虫
日前，科学家发现不管是蟑螂还是毛虫，它们在死亡之后，都会散发出具有恶臭的酸性脂肪类混合物，而这种气味能够驱赶室内所有昆虫。
加拿大麦克马斯特大学(McMaster University)生物学家大卫・罗洛(David Rollo)在研究蟑螂的社会行为时发现了这种奇怪现象。他发现，蟑螂在找到处所的时候(比如像厨房的碗橱)，会散发出一种化学信号，来吸引它的同类。为了查明这种化学物质的具体成分，罗洛和他的团队就将死亡的蟑螂身体捣碎，然后把它们的体液撒播在一些事先找好的地方。
专家发现，蟑螂在爬行的时候，会避开这些撒播了死蟑螂提取物的地方。于是，他们就想查出，到底是什么物质让它们要避开这些地方。不过，要想最终查明这种物质，必须查证其它虫子是否会在死亡后散发出驱赶同类的味道。研究人员经过试验发现，不仅仅是蟑螂，在蚂蚁、毛虫、树虱以及潮虫身上，都存在此类现象。尽管，从分类上来说，这些动物都属于甲壳类动物，而不是昆虫，但是从功能上来讲，它们散发出酸性脂肪类混合物是一样的。
虽然早在4亿年前，昆虫和甲壳类动物就开始分属于不同物种，但是研究人员认为，它们死后散发出酸性脂肪类混合物这种现象是普遍存在，主要表示一种警告信号。罗洛在公布研究报告的时候就表示：“确认同类死亡后，并且避免和它们靠近，能够减少感染疾病的几率。而且，这种方法也能让动物激活自身免疫能力。”
科学家希望能够将死亡后昆虫的这种气味混合物提炼出来，并且通过这种方法来保护农作物免受害虫侵害。比如说，在原木上涂上酸性脂肪类混合物，能够让其在1个月内不会受到木蠹蛾的侵害。
不过，幸运的是，人类的鼻子还无法辨别出这种酸性脂肪类提取物。专家说，腐烂的尸体散发出的气味在远处是无法闻到的。他试着将这种气味的提取物涂到纸上，但并没有闻到有刺激性的味道，并且也不排斥这种气味。
研究人员已经把这项科学成果发表在今年9月刊的《进化生物学》(Evolutionary Biology)上。
亿年前琥珀现奇特苍蝇：
头上长角生5只眼
9 700万年至1.1亿年前的琥珀，其中包裹着1只长相奇特的远古苍蝇。它的头上长有1个角并且生有5只眼睛，很容易发现捕食者的踪影；其中有1对巨大的复眼，与今天的很多昆虫类似。
研究人员表示，当时胶粘的树液滴落到这只苍蝇身上，使其生动逼真的细节特征得以保存而后逐渐硬化。
这种新发现的物种现在被称之为“Cascopleciainsolitis”，能够让科学家更好地了解古代生态系统以及动物居民的细节。美国俄勒冈州大学动物学教授、研究员小乔治・波伊纳表示：“所发现的其它任何昆虫均不拥有类似这样的角，而长角的动物中也没有一个在顶部生有这些眼睛。”在《白垩纪研究》(CretaceousResearch)杂志上，波伊纳宣布发现苍蝇家族的这个新成员。
角和眼睛赋予这种苍蝇强大的视力，使其更适于在森林地区生存。波伊纳认为这个角用于支撑3只单眼，帮助它们更容易发现逼近的危险。他指出，危险可能来自于生活在古代缅甸森林的蟑螂、捕食性昆虫、合掌螳螂、蜥蜴等捕食者。独角古蝇其它一些怪异特征包括s形节状触角、异乎寻常的长腿以及退化的颚。长腿可帮助它们在花朵上爬行，退化的颚则导致它们只能啃咬非常小的食物颗粒。在独角蝇腿上发现的花粉粒说明，这种昆虫主要以花朵为食。波伊纳说：“它们可能是一群温顺的小生灵，主要以小型热带花卉的花粉和花蜜为食。”在恐龙仍旧生存的时代，独角蝇的这种怪异可能有其合理的一面。波伊纳说：“那是一个白垩纪初期即将结束的时代，当时大量进化适应正在上演。角和多只眼睛一定让这种昆虫在非常微小的花朵上获得一种优势，但随着体积更大的花出现，这种优势不复存在，它们也因此走向灭绝。独角蝇是白垩纪时期的古怪动物之一，它们显然在进化道路上走进死胡同。”
美国军方研制纳米芯片可控制昆虫成“间谍”
据国外媒体报道，美国军方目前正在秘密资助一项用于间谍任务的“生物武器”计划，该计划将利用甲虫或其他体型较小的昆虫，来实现窃听或拍照等秘密任务。
据悉，美国国防部科技计划局已经花费数年时间，研制出了一种可以执行秘密间谍任务的电子生物武器。科研人员将一个微型的电子芯片植入甲虫大脑，通过笔记本电脑实现无线遥控“间谍甲虫”。据科研人员介绍，美军计划利用这种植入设备，通过刺激甲虫的大脑来振动翅膀，控制甲虫的起飞、飞行和降落等活动。这种设备是纳米级的芯片，遥控者可以通过控制甲虫一侧或另一侧的基底肌肉使翅膀振动，从而实现控制方向。同时，科研人员还将一个微型电池和一个带有收发器的微型控制器植入了甲虫体内。值得注意的，植入这些芯片的时间，恰好是这些甲虫成蛹的时候。
据报道，受美国国防部委托，加州大学伯克利分校的动物生物智能系统实验室对3种来自喀麦隆的大型甲虫进行了测试。它们最小的2 cm长，最大的20 cm长。目前，已经对其中的部分甲虫实验成功。此外，科研人员还希望对这些可远程遥控的甲虫进行局部“改造”，打造成未来战士版的机器甲虫，试图在这些甲虫身上安装照相设备、GPS设备、或微型武器。军方希望通过这种方式，研制出更多可用于军事的生物武器，远程遥控只是这项研究的初步阶段，在未来还将实现更
多的功能。
蚂蚁与植物共生不完美破坏植物性繁殖
蚂蚁和某些植物具有典型的互利共生关系，植物为蚂蚁提供食宿，换来的是蚂蚁有效地抵御植物的入侵者。然而，最新一项研究显示，这种互利互惠的关系看上去并不完美，往往蚂蚁破坏了植物的性繁殖。
节果决明(Cordia nodosa)是一种与蚂蚁共生的南美洲植物，Allomerus octoarticulatus是与节果决明植物一起生存的蚂蚁物种之一，它们在一起生活时，这种蚂蚁既充当着朋友，也充当着破坏者，尽管它们可以保护蚂蚁，但同时却破坏了植物，使其无法繁殖。
科学家推测蚂蚁能够迫使植物将营养物质主要用于生长，而不是结出果实和种子。节果决明树枝的中空节结叫做“虫菌穴(domatla)”，蚂蚁在虫菌穴里居住，同时以植物上生产甘露的介壳虫为食。如果节果决明植物生长得更快，那么植物体上就有更多的虫菌穴，能够使蚂蚁殖民地进一步扩张。
为了测试这项假设，美国哈佛大学生态学家梅甘一弗雷德里克逊(Megan E，Fredenckson)前往秘鲁对节果决明和寄居的阿芝台蚂蚁进行了观察，为了模拟阿芝台蚂蚁的共生效果，她对节果决明植物剪去了所有的花朵，之后她发现这种节育后的植物生长速度是其他未剪去花朵植物的4倍。然而被剪裁花朵的蚂蚁寄居的蚂蚁并不意味着终结节果决明植物的性繁殖能力，这种植物在生命历程中能够寄居多种蚂蚁，最终某种蚂蚁能够使该植物的繁殖能力再度兴旺发育。目前，这项研究报告发表在近日已出版的《美国自然主义者》(American Naturalist)杂志上。
美刊评出最美蝴蝶枯叶蝶化身落叶
据美国《发现》杂志网站报道，美国著名花卉及动植物摄影大师哈罗德，费恩斯坦近日出版了一本名为《百种蝴蝶图片集》的新书。新书图文并茂地向人们介绍了全球各种奇特的蝴蝶或飞蛾。《发现》杂志网站评出书中最美丽、最奇特的八种蝴蝶或飞蛾并于互联网上。
1，8-8蝴蝶
这是一个生活于南美洲的蝴蝶物种，名为“8-8蝴蝶”，它的名称就来源于其下层翅膀上的“8”字型图案。这只蝴蝶绚丽的翅膀让它看起来相当神奇，翅膀上美丽的图案充满了神秘色彩。事实上，这种美丽的翅膀不仅仅具有观赏价值，它还可以恐吓和欺骗捕食者，帮助蝴蝶逃避攻击。此外，它还有一个重要的功能，那就是吸引异性。
2，邮差蝴蝶
邮差蝴蝶的翅膀红黑相间，其中亮红色的部分意在警告可能的捕食者。其艳丽的斑纹明显表示，这种蝴蝶是有毒的，捕食者应该远离它们。这就是一种警戒色，在自然界许多动物身上都存在。事实上，许多蝴蝶身上并没有毒性，但它们成功地进化出这种警戒色，它们身上长出的图案和许多有毒蝴蝶身上的图案完全相同。
3，猫头鹰蝴蝶
猫头鹰蝴蝶的名字也来源于它们翅膀上的图案。在它们下层两侧翅膀上，分别有一处像猫头鹰眼睛一样的图案，看起来有点凶神恶煞。很明显，这也是一种警戒色。猫头鹰眼睛图案的功能就是在欺骗捕食者，让对方误认为正有一只大眼睛动物在凶狠地瞪着它们。生物学家认为，这种图案或许还有一层含义，那就是蝴蝶下层翅膀是身体较弱的部分，这样的图案就是为了恐吓捕食者不敢轻易下手，至多也是攻击上层较硬的翅膀。
4，枯叶蝶
枯叶蝶最容易“消失”在地面之上。枯叶蝶的翅膀与树林中地面上的落叶非常相近，几乎可以以假乱真。当它们落在地上收起翅膀时，可以很好地躲过捕食者的攻击。当危险过去以后，它们又会振翅高飞。不过，在它们翅膀展开之后，翅膀顶端的淡蓝色部分就可能显现出来。
5，太阳毒蛾
太阳毒蛾主要生长于马达加斯加岛，其身上的华丽色彩也是为了警告捕食者，让对方知道它们身上的毒性。蝴蝶和飞蛾大都属于鳞翅类昆虫。它们的翅膀由许多微小的鳞片组成，这些鳞片既可以防止它们的身体受潮，也可以发出奇妙的光芒，形成美丽的图案。它们身上的许多色彩就是由鳞片上的荧光色素所生成。许多蝴蝶和飞蛾翅膀的微结构具有特殊的光学特性，可以从不同方向散射光线。
6，蓝闪蝶
蓝闪蝶也称为“蓝摩佛蝴蝶”，其特别之处就在于它们会利用自己的色彩优势来保护自己。当有捕食者接近时，它们就会快速振动自己的翅膀，产生闪光现象来恐吓对方。这种热带蝴蝶并不是以花蜜为食，相反它们更喜欢吃成熟热带水果的汁液，比如芒果、荔枝等。
7，透翅蝶
透翅蝶看起来就有一种梦幻般的感觉。与其他透明翅膀的蝶类一样，透翅蝶的翅膀上没有那一层鳞片，因此很容易识别它们。透翅蝶主要生活于南美洲的雨林中。它们这种透明的翅膀可以起到隐形的效果，以躲避捕食者的攻击。
