内容提要

1.   前沿发现:虽然新冠危机已过,但仍有很多机制有待揭示,这些方面的挖掘对于未来应对新的感染危机或处理常规感染问题提供新线索。比如为什么有些人似乎总能避开Covid -19感染?《自然》新研究揭示某种基因活性高的人似乎能对新冠病毒产生更有效的免疫反应,使感染无法越过人体第一道防线。

2.   动物奇事!有研究人员多年来一直专注蚂蚁世界,他们发现:根据受伤情况,蚁医生会选择舔舐伤口以作清洁或直接咬断受伤肢体以防止感染扩散。这些疗法效果惊人,截肢蚂蚁的存活率高达约90~95%。研究成果刊载在《当代生物学》杂志上。

3.   奇特植物!中国科学院新疆生态与地理研究所发现一种具备非凡韧性的沙漠苔藓,可以在最恶劣环境下生存——无论是酷热、严寒、干旱还是辐射,齿肋赤藓都能自如应对致命条件。在科学家看来,即便将它移植到火星,它也会继续存活并生出新植株。

《自然》新发现:先天新冠免疫圣体逃脱Covid-19感染的秘诀

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科学家发现了不同个体面对新冠病毒时免疫反应的差异。这可以解释为什么有些人似乎总能避开Covid -19感染。

新发现刊载于《自然》杂志。论文作者团队于2021 年疫情最严重时期招募36名未曾感染新冠且从未接种疫苗的健康成年人,让他们通过鼻腔吸入低剂量病毒。

之后,团队开展针对其中16名志愿者的监测,追踪其血液和鼻腔内壁的免疫细胞活动,从而提供感染前、感染中和感染后免疫活动的最详细情况。

研究人员发现,这些参与者可以分为三个不同组别:6人遭遇持续感染并患病;3人出现短暂阳性但未完全感染;7人出现“顿挫感染(abortive infection)”——检测从未呈阳性,但检测显示他们已产生免疫反应。

在顿挫感染组和短暂阳性组中,接触新冠前采集的样本显示,这些参与者的一种名为 HLA-DQA2 的基因的背景活性水平较高。HLA-DQA2是人体免疫系统的一种基因,其参与编码的蛋白质MHC-II分子作为抗原呈递分子,能够将外来抗原物质呈递给T细胞,触发免疫反应。

作者指出,新发现表明HLA-DQA2基因活性高的人似乎能对新冠病毒产生更有效的免疫反应,使感染无法越过人体第一道防线。当然,顿挫感染组和短暂阳性组并非绝对的先天防新冠圣体。研究结束后,团队追踪参试者后续情况,发现其中一些人在社区感染了Covid-19。

另一方面,短暂阳性组成员的鼻腔细胞在接触病毒后1天内即出现快速免疫反应,血细胞中的免疫反应则较慢。相比之下,完全感染组的鼻腔反应慢很多,平均来说,接触病毒5天后才启动,这给了病毒充裕的发展时间。

新论文的作者之一、伦敦大学学院专家马尔科·尼科利奇(Marko Nikoli?)表示:“我们现在对各种免疫反应有了更深入了解,这有助于开发模仿此类自然保护反应的潜在疗法和疫苗。”

资料来源:

Covid immune response study could explain why some escape infection

动物奇事:除了人类,只有蚂蚁会做截肢手术

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蚂蚁竟然能给同伴开展截肢手术,且预后极好!这一神奇发现来自根据《当代生物学》(Current Biology)杂志上的最新报道。

论文作者指出:佛罗里达木蚁(Camponotus floridanus)会选择性地治疗同类受伤的肢体。根据受伤情况,蚁医生会选择舔舐伤口以作清洁或直接咬断受伤肢体以防止感染扩散。这些疗法效果惊人,截肢蚂蚁的存活率高达约90~95%。

论文第一作者、德国维尔茨堡大学行为生态学家埃里克·弗兰克(Erik Frank)说道:“这实际上是动物界唯一一个同一物种的某一个体对另一个体进行复杂、系统性截肢的案例。事实上,蚂蚁能诊断伤口,判断伤口受到感染还是保持无菌,也有能力在很长一段时间内针对性地治疗伤处——唯一与之媲美的医疗系统来自人类社会。”

弗兰克多年来一直专注蚂蚁世界。2023年底,他与人合作撰写论文,详细介绍撒哈拉以南地区的马塔贝勒蚂蚁(Megaponera analis如何通过受伤同类表皮碳氢化合物的化学变化来判断伤口是否感染。这种蚂蚁只以白蚁为食,但白蚁拥有强大下颚可用于防御捕食者,因此捕食蚂蚁的受伤风险很高。

如果发现伤口感染,马塔贝勒蚂蚁就会用胸腔一侧的特殊腺体,即后胸侧板腺产生的抗生素治疗伤口。这些分泌物由大约112种成分组成,其中一半具有抗菌特性。

弗兰克等人通实验发现,这些分泌物的运用令受伤蚂蚁的死亡率降低90%;它们甚至有望带来适合人类的新型抗生素。

上述工作让弗兰克开始思考,马塔贝勒蚁是否拥有独特的发现和治疗感染伤口的能力。然后他把注意力转向佛罗里达木蚁。它们在腐烂木头中筑巢,领地意识很强,会保卫家园不受敌对蚁群侵扰。当然,战斗带来很大受伤风险。不过佛罗里达木蚁缺乏后胸侧板腺,因此弗兰克等人想知道这个红褐色的蚁种如何对待受伤同伴,并开展一系列实验。

弗兰克团队从实验室饲养的蚂蚁群中挑选实验对象,并用无菌剪刀对部分蚂蚁微小的胫节和股节进行选择性损伤,并使用培养的铜绿假单胞菌菌株感染其中一些伤口,另一些不感染的作为对照。团队通过视频捕捉蚂蚁随后的治疗行为,并分析这些镜头。他们还对蚂蚁的腿作CT扫描,以了解有关解剖结构的更多信息。

研究人员发现,如果是股节(相当于大腿)受伤且发生感染,同伴会先用口器舔其伤口,大概旨在清洁/消毒,然后咬断大腿以完成截肢;但如果受感染的创伤位于胫节(相当于小腿),同伴只会舔干净伤口,却并不截肢。两类伤者接受针对性治疗后的存活率都极高:

截肢蚂蚁的存活率为90~95%,未受治疗者存活率不到40%;仅接受伤口清洁的伤者存活率约75%,未受治疗者存活率为15%。而且截肢后的幸存者虽失去六条腿中的一条,但仍恢复了原有的行动和工作能力。

作者认为,蚂蚁选择性治疗不同类型创伤的事实表明,它们可以评估伤情并相应调整治疗方法。

弗兰克等人则还想知道为什么胫节受感染了不截肢而只清洁,于是进一步开展实验。他们主动截掉受感染蚂蚁的胫节——结果惊讶地发现,只有大约20%的截肢蚂蚁幸存下来。

CT 扫描有助于解释该奇怪现象背后的原因。蚂蚁的“心脏”是一套从头部区域开始延伸至身体后部、几乎分布全身的长管状器官;它们大腿区域,也就是股节的许多肌肉对于整体血液循环至关重要。

若股节受伤,肌肉受损,血液循环即受阻碍——这令细菌无法从伤口处迅速通过血液循环传至体内,从而降低了感染风险。既然病原体不会很快扩散,开展截肢工作的时间就很充裕。截肢是项劳动密集型工作,可能需要40分钟甚至更久。

但如果小腿区域,也就是胫节受伤,情况就完全不同。因为胫节骨没有能循环血液的肌肉,伤处的细菌可很快蔓延体内,这导致根本没有足够时间进行有效截肢。

新论文的另一位作者、瑞士洛桑大学进化生物学家洛朗·凯勒(Laurent Keller)表示:这种治疗方法比蚂蚁试图截断受伤胫骨的腿的存活率要高得多。我们的研究首次证明,动物在伤口治疗过程中也会使用预防性截肢。”

资料来源:

Call the ant doctor: Amputation gives injured ants a leg up on infections

奇特植物:植物界的水熊虫,有望在火星上自由生长

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就难以杀死程度而言,几乎找不出能与水熊虫比肩韧性的动物。但水熊虫也并非地球上唯一一种能忍他物所不能忍的生物。

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis),一种具备非凡韧性的沙漠苔藓,可以在最恶劣环境下生存——无论是酷热、严寒、干旱还是辐射,齿肋赤藓都能自如应对致命条件。在科学家看来,即便将它移植到火星,它也会继续存活并生出新植株。

发现并证明齿肋赤藓生命力的团队来自中国科学院新疆生态与地理研究所。该团队不久前于《创新》(The Innovation)杂志发表论文指出,齿肋赤藓是一种“有前途的外星环境移植先锋植物”,尤其是在人类欲建立外星球永久基地的情况下。

作者在论文中指出:“许多在其他星球上建立人类定居地的计划都聚焦于农作物对特定环境的适应。这些定居点需要能在外星环境,例如火星的土壤和恶劣条件下生长的先锋植物。”

新疆生地所的干旱生态学专家认为,齿肋赤藓是未来进击外星的先锋植物中最有希望的候选者之一。获得补足水分与脱水的苔藓样本后,研究团队对它们进行严格测试:将它们放入-80℃的冰箱里3到5年;浸入-196℃的液氮罐内15到30天;暴露在最强达到16000戈瑞(gy)的伽马射线下。

之后,齿肋赤藓样本被转移到模拟火星环境中。该环境具有紫外线辐射、大气压力以及与火星表面一致的低氧水平。部分苔藓表现得比其他苔藓更好,例如,脱水率高达98%的植物比含水量充足的植物更易恢复状态。总体上看,齿肋赤藓展现了无与伦比的火星生存能力。

团队认为,齿肋赤藓之所以拥有如此强大的恢复力,或者说韧性,很大程度上归功于其进化史。苔藓被认为是最早遍布地球陆地的有胚植物。“这些小型先锋植物已经进化出对干旱、紫外线辐射和温度波动的先天抵抗力。”

齿肋赤藓的卷状叶片通过减小表面积和蒸腾作用来保存水分,其细胞结构则极有利于应对极端干燥。

从分子水平上看,齿肋赤藓含大量蔗糖和麦芽糖(即使面对强大压力也如此)。这有助于它在强压下保持细胞结构,一旦条件改善,糖分可提供恢复状态所需的能量。

包括齿肋赤藓在内的大多数苔藓都难以作为人类的主食。不过若能通过基因工程的改造,令其他可食用植物获得对极端环境的耐受属性,人类或许在火星上就能吃到现摘的农作物。另一方面,即使没有任何营养价值,苔藓也可能有助于氧气生产、土壤健康以及碳封存工作——这些都是人类在火星繁衍生息所必需的。

资料来源:

This inedible, indestructible moss may help humans thrive on Mars

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