据1999年10月中旬美国人类遗传学协会发布的报告,研究人员首次证实利用人类基因组中细微基因变异图谱可以极大地缩短寻找人体病变基因的途径。
搜索病变基因通常涉及多处DNA片断,正如以往寻觅遗传标记所显示它们分布在狭长的DNA链区间。一种可行的检测方法是采用单一核苷酸多态现象(SNPs)图谱,这种图谱是根据人与人之间DNA链构造差异来显像的。由于SNPs通常视为基因成份或附着基因上的某种物质出现,因此研究人员认为寻找SNPs比以往定位病变基因的方法更有效更可靠。
一些研究人员现在强调我们需要利用一种高密度SNPs查明某种遗传标记与某种疾病之间的联系。今年早期的一项模拟研究表明,研究人员需要6000个碱基对才能查出一个SNP来,若要研究整个基因组就得查寻50万个SNPs。英国格拉克索 · 韦尔科姆公司遗传学部主任艾伦 · 罗希思表示如果确实如此,这将阻碍研究人员利用SNP搜索病变基因的设想,因为这项技术过于昂贵。
不过,罗希思宣称他对其它疾病的研究工作显示一幅载有10,000~30,000个碱基对密度的SNP图谱,就能用于确定与疾病有牵连的DNA区域——密度低于以往认为的5倍。
近期在旧金山美国人类遗传学协会召集的会议上,罗希思通报说格拉克索 · 韦尔科姆公司科学家已经利用单一核苷酸多态现象定位了3种疾病的DNA区域:即周期性偏头痛、I型糖尿病和牛皮癣。罗希思还指出,通过导致老年痴呆症的一种敏感基因APOE,SNPs 图谱可以降低定位DNA链上病变基因区域从400万个碱基对到只有4万个碱基对——这一DNA阶段仅包含2种基因。
罗希思评述说:“我们认为缩减查寻病变基因区域是可行的,由于此前还无人做过SNP扫描检测工作,因为它既耗资昂贵、又无从证实其实用价值。我们现在感到向科学界公布是很重要的。”
[易家康译自Nature, 1999年10月21日]
“蓝基因”超级计算机
美国国际商业机器公司(IBM) 最近宣布,该公司计划用1亿美元研制一台运算速度远远超过世界上任何现存的计算设备的超级计算机,并将它用于进一步研究各种蛋白质的构成以及它们在各类病变中扮演的角色。
根据这项计划,IBM 公司计划建造一台名为“蓝基因”的新型RS/6000计算机,它可以在1秒钟完成1000万亿次以上的运算,也就是说,它的运算能力是于1997年打败世界象棋冠军加里 · 卡斯波夫的“深蓝”计算机的1000倍。
这一耗时5年才可以建成的新型超级计算机系统最初将被用来模拟蛋白质的缠绕方式,以便使科学家和医生能够对各种疾病获得更加深人的了解并尽快找到治疗这些疾病的方法。该公司研究部高级副总裁保罗 · 霍恩说,计算机和信息技术的突破性发展使生物学研究出现许多新的领域。
“蓝基因”超级计算机将由100多万个处理器组成,每个处理器每秒钟可以完成10亿次的运算,它的运算能力是目前的个人计算机的200万倍。
霍恩说,研究计划最初需要模拟一个由50个氨基酸分子结合在一起形成的氨基酸序列的缠绕方式。他说,IBM 公司预见,一旦“蓝基因”计算机系统在4至5年的时间里全部安装完成,该公司就可以着手模拟300~600个氨基酸序列的缠绕方式——仅完成此项计划就需要1年的时间。
控制人体内所有细胞功能的蛋白质分子以缠绕的方式形成高度复杂的、可以决定其功能的三维形态。蛋白质分子形态的变化可以对其功能产生重大影响,即使是蛋白质分子缠绕方式的轻微变化,也可以使一种对人体有益的蛋白质成为人体病变的根源。
“蓝基因”超级计算机的100多万个处理器将被安装在一个巨大的像房间一样的机柜里,这个机柜由64个6英尺高的计算机芯片架组成,总占地面积接近2000平方英尺。
计划建造这台超级计算机的IBM公司说,大约50名科学家将参与“蓝基因”超级计算机的建造并迎接揭示蛋白质缠绕结构的巨大挑战。公司还计划邀请学术界和企业界的著名遗传工程科学家共同完成这项宏伟的计划。
[方留民译自“路透社纽约”1999年12月6日]
星际航行的生物降解技术
在漫长的太空飞行中,宇航员们是否换自己身穿的内衣内裤呢?是的,他们每天要换下这些衣裤。但是天长日久,脏衣裤越积越多。俄罗斯太空站“和平号”上的宇航员们只能每年两次收到地球上用一艘供应飞船送来的干净内衣裤,并同时取走脏衣裤。“废物和脏衣裤的处理始终是这些宇航员们在太空所面临的最窘困的问题之一。”莫斯科国家研究中心的微生物生态学家维切斯拉夫 · 伊林指出。
为了解决这一难题,俄罗斯科学家们正尝试收集一些能分解并完全“吃”掉棉织品的微生物。当宇航员把脏的内衣裤扔入微生物制成的“汤”中之后,它们几分钟就会被这些微生物吞噬。最妙的是,在分解内衣裤时,这些微生物还会释放出甲烷。甲烷可作为推动飞船的燃料。“ 这种方法是生物降解技术上的一大飞跃。”伊林说道。
俄罗斯的研究人员希望到公元2017年能使这一技术达到完善的程度,届时将它用于载人的飞往火星的航行。
[刘旭东译自Science World,1999年12月13日]
微生物可识别化学药品的手性
许多分子都具有呈镜像对称的异构体,就像人的左手和右手一样。这样的性质被称为手性,这样的异构体被称为对映异构体或旋光异构体。两种不同形式的对映异构体的生理效应可能相差非常大。除草剂或杀虫剂等有机化学药品许多也具有手性,不同的异构体对环境的危害不同,其毒性往往相差许多倍。虽然如此,人们在使用除草剂和杀虫剂之前很少有将其分离成两种纯粹的对映异构体的,因为分离过程成本太高。不过,土壤中的微生物可以识别出它们的手性,因为不同的异构体在这些微生物面前的表现是不同的,即它们被土壤中的微生物分解的方式有所不同,而这种差别在不同的环境条件下可能会改变。例如,对巴西土壤中的微生物来说,砍伐森林后,它们更容易将一种名叫ruelene 的杀虫剂的毒性更强的一种异构体从土壤中清除,而气温升高则会对挪威土壤中的微生物产生相反的效应。换句话说,全球变暖、土地利用的变化或所施肥料的类型等,都可能对化学药品从环境中被清除的速度产生显著影响;从而使得评估这些化学药品的环境危害的工作复杂化。这一结果是由美国国家环境保护局的戴维 · 刘易斯( David Lewis)及其同事取得的,发表在1999年10月28日出版的英国《自然》杂志上。
[编译 小田]
测定重力加速度的新办法
传说牛顿看到苹果从树上掉下来,从而发现了万有引力;伽利略通过著名的比萨斜塔实验,测出了重力加速度。现在,美国斯坦福大学的史蒂文 · 查(Steven Chu)及其同事,通过原子下落实验,对重力加速度g进行了极为精确的测量。他们测出的g值绝对误差约为10亿分之3,比以前用原子干涉法测得的数值精确100万倍。他们还利用一台Michelson 干涉仪重力计,将该实验推广至宏观领域,并发现在10亿分之7的误差范围内,宏观玻璃物体与按照量子力学规律运动的铯原子在同一实验室中下落的加速度是一样的。重力加速度g的数值一般约为9. 8米/秒,其数值取决于测量点在地球表面的具体位置。
[小文编译自Nature, 1999年8月26日]
机器人护士
据英国《新科学家》周刊最近报道,那些得了病或上了年纪的人也许很快就会得到机器人护士的帮助;机器人护士可以提醒这些人按时吃药,并定期记录他们的体温和脉搏情况。
美国宾夕法尼亚州的匹兹堡大学和卡内基 · 梅隆大学的工程师们设计出了新一代的机器人,它可以使上了年纪的人更容易应付生活琐事,它还可以在主人患病时通知医生。
《新科学家》周刊报道说,这个名叫弗洛的机器人护士会提醒人们按时吃药,并定期检查他们的生命特征——然后 通过电子邮件将这些数据传给医生。目前弗洛还只是个人服务机器人的早期原型产品,开发人员仍在进行此类机器人的设计工作,其目的就是帮助人们完成某些日常琐事。
卡内基 · 梅隆大学自动学习和发现研究中心副教授巴斯蒂安 · 特尤指出,“在研究人员开发的一系列用于帮助老年人的工具中,弗洛是独一无二的。弗洛与智能轮椅和智能助行器等通用器具不同,它是一个私人助手。”
[方柳民译自“路透社伦敦”2000年1月12日]