進(jìn)化生物學(xué)研究進(jìn)展

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進(jìn)化生物學(xué)研究進(jìn)展范文第1篇

[關(guān)鍵詞] 黃酮類(lèi)化合物； 合成途徑； 合成生物學(xué)

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

黃酮類(lèi)化合物（flavonoids）是植物特有的次生代謝產(chǎn)物，指2個(gè)苯環(huán)（A與B環(huán)）通過(guò)中央3個(gè)碳原子相互連接形成具有C6C3C6基本結(jié)構(gòu)的一系列化合物[1]，由于這類(lèi)化合物大多呈黃色或淡黃色，因此稱為黃酮。目前已知的黃酮類(lèi)化合物超過(guò)1萬(wàn)種，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以分為二氫黃酮（2Hflavanones）、黃酮（flavones）、異黃酮（isoflavones）、黃酮醇（flavonols）、黃烷醇（flavanols）和花色素六大類(lèi)（anthoyanidins）[2]。黃酮類(lèi)化合物是多種藥用植物的主要有效成分，例如，黃芩中的黃芩苷和黃芩素為黃酮及黃酮醇類(lèi)化合物，甘草中的甘草素和橙皮中的橙皮素為二氫黃酮類(lèi)化合物，兒茶中的兒茶素為黃烷酮類(lèi)化合物，葛根中的葛根素為異黃酮類(lèi)化合物。在植物中黃酮大多與糖結(jié)合，以黃酮苷的形式存在，少部分以游離態(tài)存在?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明黃酮類(lèi)化合物具有抗癌、抗氧化、抗炎、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗腫瘤等多種藥理活性，在藥品開(kāi)發(fā)和食品保健領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[34]。

1 黃酮類(lèi)化合物的合成途徑

黃酮類(lèi)化合物的生物合成首先通過(guò)苯丙烷途徑將苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為香豆酰CoA，香豆酰CoA再進(jìn)入黃酮合成途徑與3分子丙二酰CoA結(jié)合生成查爾酮，然后經(jīng)過(guò)分子內(nèi)的環(huán)化反應(yīng)生成二氫黃酮類(lèi)化合物[5]。二氫黃酮是其他黃酮類(lèi)化合物的主要前體物質(zhì)，通過(guò)不同的分支合成途徑，可以分別生成黃酮、異黃酮、黃酮醇、黃烷醇和花色素等（圖1）。

1.1 酚酰CoA的形成 酚酰CoA包括香豆酰CoA和肉桂酰CoA，是黃酮類(lèi)化合物生物合成的起始物質(zhì)。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羥化酶（C4H）的作用下能轉(zhuǎn)化為香豆酸，而L酪氨酸能在酪氨酸解氨酶（TAL）的作用下直接轉(zhuǎn)化為香豆酸。香豆酸和肉桂酸在香豆酰CoA連接酶（4CL）的作用下分別形成相應(yīng)的酚酰CoA。在大多數(shù)藥用植物中參與酚酰CoA生物合成的基因已經(jīng)得到鑒定。PAL是苯丙烷途徑中的第1個(gè)關(guān)鍵酶，其能催化L苯丙氨酸非氧化性脫氨生成反式肉桂酸（cinnamic acid），Zhang等[6]從青蒿中克隆到了PAL，該基因與其他植物的PAL具有高度同源性。通過(guò)RTPCR分析表明該基因在青蒿的嫩葉中高表達(dá)，在大腸桿菌中PAL的酶活力能達(dá)287.2 U?mg-1。C4H是苯丙烷途徑的第2個(gè)酶，其能對(duì)反式肉桂酸進(jìn)行羥基化形成香豆酸（coumaric acid），C4H在許多植物中都已得到鑒定例如長(zhǎng)春花[7]、黃芩[8]、三角葉楊[9]等。Kong等[10]通過(guò)分析虎眼萬(wàn)年青轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)克隆到了1個(gè)C4H基因，通過(guò)酵母異源表達(dá)分析表明該基因能將反式肉桂酸轉(zhuǎn)化為香豆酸。4CL是苯丙氨酸途徑中的關(guān)鍵性限速酶，其能催化香豆酸和肉桂酸分別形成香豆酰CoA和肉桂酰CoA。Gao等[11]從地錢(qián)中克隆到了1個(gè)4CL基因，在大腸桿菌中該基因能將香豆酸轉(zhuǎn)化為對(duì)羥基香豆酰CoA，酶動(dòng)力學(xué)分析表明該酶的最適底物是香豆酸。

1.2 從酚酰CoA到二氫黃酮 二氫黃酮主要包括柚皮素和松屬素。查耳酮合成酶（CHS）是黃酮類(lèi)化合物合成途徑中的第1 個(gè)限速酶，第1 個(gè)植物中的CHS是1983 年在荷蘭芹中發(fā)現(xiàn)的，其能將3 分子的丙二酰CoA和1 分子的香豆酰CoA或者肉桂酰CoA結(jié)合形成一個(gè)具有C13 結(jié)構(gòu)的柚皮素查耳酮或松屬素查耳酮。查耳酮異構(gòu)酶（CHI）是黃酮類(lèi)化合物代謝途徑中的第2 個(gè)關(guān)鍵酶，第1 個(gè)CHI基因是Mehdy等[12]于1987 年從法國(guó)豌豆中分離出來(lái)的，其能使CHS的催化產(chǎn)物發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化。柚皮素查耳酮和松屬素查耳酮在CHI的催化下能形成柚皮素和松屬素。Cheng等[13]在銀杏葉中克隆到了CHI基因，在大腸桿菌中該酶能將6羥基查耳酮轉(zhuǎn)化為柚皮素。Park等[14]從黃芩中克隆到了CHI基因，為了驗(yàn)證該基因的功能，該研究小組構(gòu)建了CHI基因的過(guò)表達(dá)和RNAi載體并轉(zhuǎn)化毛狀根。與對(duì)照組相比，CHI基因過(guò)表達(dá)的毛狀根中黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素含量明顯增加，而在CHI基因表達(dá)通過(guò)RNAi受到抑制后，黃酮類(lèi)化合物的含量明顯降低。

1.3 從二氫黃酮到各類(lèi)黃酮類(lèi)化合物 二氫黃酮類(lèi)化合物能在黃酮合酶（FNS）催化下在2，3位脫氫形成雙鍵生成黃酮類(lèi)化合物。FNS存在2種類(lèi)型FNSⅠ和FNSⅡ，其中FNSⅠ主要分布于傘形科植物中，能直接將柚皮素轉(zhuǎn)化為芹黃素，而FNSⅡ則于植物中普遍存在且表現(xiàn)出完全不同的催化活性，其能在C2和C3脫氫生成黃酮類(lèi)化合物[1516]。Han等[17]從地錢(qián)中克隆到了FNS基因，通過(guò)異源表達(dá)和體外酶活分析顯示，該酶具有FNSI的催化活性，能將柚皮素轉(zhuǎn)化為芹黃素和2羥基柚皮素。Wu等[18]從金銀花中克隆到了2個(gè)FNS基因（LjFNSⅡ1.1和LjFNSⅡ2.1），從灰氈毛忍冬中克隆到了一個(gè)FNS基因（LmFNSⅡ1.1），在酵母中表達(dá)的LjFNSⅡ1.1， LjFNSⅡ2.1和LmFNSⅡ1.1分別能將圣草酚，柚皮素，甘草素轉(zhuǎn)化為木樨草素，芹黃素和7，4′二氫黃酮（DHF）。其中LjFNSⅡ1.1與LjFNSⅡ2.1表現(xiàn)出的不同催化活性主要是由于242位的氨基酸差異引起的，研究表明在206和381位的甲基化能顯著提高LjFNSⅡ1.1的催化活性。

二氫黃酮類(lèi)化合物能在異黃酮合成酶（IFS）的催化下將芳香基團(tuán)從2位向3位轉(zhuǎn)移生成異黃酮類(lèi)化合物。Misra等[19]首次從補(bǔ)骨脂中克隆到了PcIFS基因，該基因在補(bǔ)骨脂的各個(gè)組織器官中均有表達(dá)，并可以被茉莉酸甲酯和水楊酸的誘導(dǎo)。為了驗(yàn)證該基因的功能，該研究小組在煙草中對(duì)PcIFS基因進(jìn)行了過(guò)表達(dá)分析，與對(duì)照組相比過(guò)表達(dá)煙草花瓣中異黃酮含量有顯著積累。Jung等[20]從大豆EST中篩選出了2個(gè)IFS基因并在擬南芥中對(duì)其進(jìn)行了功能驗(yàn)證，在表達(dá)IFS的擬南芥中能檢測(cè)到染料木黃酮，說(shuō)明IFS參與異黃酮類(lèi)化合物的生物合成。

二氫黃酮類(lèi)化合物能在黃烷酮3羥化酶（F3H）的作用下生成二氫槲皮素和二氫山柰素等二氫黃酮醇類(lèi)化合物，之后又在黃酮醇合酶（FLS）的作用下去飽和形成黃酮醇類(lèi)化合物。F3H能在5，7，4黃烷酮 C3位進(jìn)行羥化反應(yīng)，生成二氫山柰素，而該物質(zhì)則是合成黃烷酮和花色素的重要中間產(chǎn)物，因此F3H是控制黃酮合成與花青素苷積累的分流節(jié)點(diǎn)，被認(rèn)為是整個(gè)類(lèi)黃酮代謝途徑的中樞[21]。Xiong等[22]首次從青蒿中克隆到了F3H基因，通過(guò)體外酶活分析發(fā)現(xiàn)F3H能將松屬素轉(zhuǎn)化為二氫山柰酚。黃酮醇合成酶（FLS）是黃酮類(lèi)化合物合成途徑與兒茶素合成途徑的橋梁，二氫黃酮醇能在FLS的作用下去飽和形成黃酮醇類(lèi)化合物[23]。Xu等[24]從銀杏中克隆到了FLS基因，在大腸桿菌中該酶能將二氫山柰酚轉(zhuǎn)化為山柰酚，同時(shí)該酶也能將柚皮素轉(zhuǎn)化為山柰酚，該研究表明在黃酮類(lèi)化合物合成途徑中FLS是一個(gè)雙功能酶。二氫黃酮醇類(lèi)化合物能在二氫黃酮醇4還原酶（DFR）的作用下生成無(wú)色花色素類(lèi)化合物，之后又在無(wú)色花色素還原酶（LAR）的作用下轉(zhuǎn)化為兒茶酚等黃烷醇類(lèi)化合物。二氫黃酮醇 4還原酶（DFR）是花青素和鞣質(zhì)合成途徑中的關(guān)鍵酶，其是一個(gè)重要的分支點(diǎn)[25]。Cheng等[26]從銀杏中克隆到了3個(gè)DFR基因（DFR1，DFR2，DFR3），在大腸桿菌中表達(dá)的DFR1與DFR3能將二氫槲皮素轉(zhuǎn)化為無(wú)色花青素，而DFR2能將二氫山柰酚轉(zhuǎn)化為白天竺葵苷元。原花色素是植物應(yīng)對(duì)生物及非生物脅迫的一種重要化合物，而LAR是參與原花色素生物合成的一個(gè)關(guān)鍵酶。Wang等[27]從三葉楊中克隆到了LAR基因（PtrLAR1）。為了驗(yàn)證該基因的功能，該研究小組在白楊中對(duì)基因PtrLAR1進(jìn)行了過(guò)表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)植株中的原花色素有明顯的增加，同時(shí)兒茶素和表兒茶素也有顯著的增加。

花色素合成酶（ANS）是位于花青素合成途徑中的倒數(shù)第2個(gè)酶，該酶能將無(wú)色花青素轉(zhuǎn)化為花青素。Xu等[28]從銀杏中克隆到了ANS基因，在大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)后，該酶能將無(wú)色花青素轉(zhuǎn)化為花青素，同時(shí)該酶也能將二氫槲皮素轉(zhuǎn)化為槲皮素，說(shuō)明ANS在花青素和黃酮醇合成途徑中是一個(gè)雙功能酶。

1.4 黃酮類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)修飾 黃酮類(lèi)化合物在甲基和糖基轉(zhuǎn)移酶等修飾酶的催化下能形成多種黃酮類(lèi)衍生物。Li等[29]首次從葛根中克隆到了一個(gè)異黃酮3O甲基轉(zhuǎn)移酶（OMT）基因，通過(guò)在大腸桿菌和酵母中進(jìn)行表達(dá)，發(fā)現(xiàn)該酶能對(duì)異黃酮的3位羥基進(jìn)行甲基化。在植物的組織內(nèi)多數(shù)黃酮與糖結(jié)合，以黃酮苷的形式存在，對(duì)黃酮類(lèi)化合物進(jìn)行糖基化修飾有利于增加產(chǎn)物的穩(wěn)定性及溶解性。Li等[30]從葛根中分離了7個(gè)全長(zhǎng)的糖基轉(zhuǎn)移酶候選基因并在酵母表達(dá)體系中對(duì)這些基因進(jìn)行了功能驗(yàn)證，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)有一個(gè)候選基因（PlUGT1）能將異黃酮的7位羥基進(jìn)行糖基化，這些實(shí)驗(yàn)表明PlUGT1是一個(gè)異黃酮7O糖基轉(zhuǎn)移酶。Wang等[31]從葛根中克隆到了異黃酮4′，7O二糖苷糖基轉(zhuǎn)移酶（PlUGT2）基因，通過(guò)體外酶活分析發(fā)現(xiàn)PlUGT2能對(duì)異黃酮的O4′和O7′進(jìn)行糖基化，Realtime PCR發(fā)現(xiàn)PlUGT2在葛根根中表達(dá)量最高，這與4′，7O二糖苷的積累模式相同。PlUGT的挖掘及鑒定將有利于更好地理解葛根中黃酮類(lèi)化合物的糖基化反應(yīng)。

2 黃酮類(lèi)化合物的合成生物學(xué)研究

對(duì)黃酮類(lèi)化合物合成途徑的深入研究和解析為其合成生物學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展，近年來(lái)已對(duì)槲皮苷[32]、柚皮素[33]、松屬素[34]、兒茶素[35]、金雀異黃酮[36]、非瑟酮[37]和無(wú)色花青素[38]等多種黃酮類(lèi)化合物開(kāi)展了合成生物學(xué)相關(guān)研究。

2.1 柚皮素 Santos等[39]將來(lái)源于類(lèi)球紅細(xì)菌的RgTAL，有高效催化活性的Sc4CL和PhCHS及經(jīng)密碼子優(yōu)化的MsCHI一起構(gòu)建到表達(dá)載體，以產(chǎn)酪氨酸的大腸桿菌為底盤(pán)細(xì)胞，在含葡萄糖的MOPS培養(yǎng)基里生產(chǎn)出了柚皮素29 mg?L-1。丙二酰CoA是黃酮類(lèi)化合物生物合成的重要底物之一，但因其在微生物中合成較少，使其成為黃酮類(lèi)化合物合成生物學(xué)研究的一個(gè)瓶頸。在該研究中采用了2種策略來(lái)提高丙二酰CoA的供應(yīng)，策略一：構(gòu)建一條丙二酸鹽同化途徑增加丙二酰CoA的供應(yīng)；策略二：添加脂肪酸途徑的抑制劑淺藍(lán)菌素用于抑制競(jìng)爭(zhēng)支路，限制丙二酰CoA向脂肪酸轉(zhuǎn)化。通過(guò)以上2個(gè)途徑的改造，柚皮素的產(chǎn)量分別增加了59%，190%，最終使柚皮素的產(chǎn)量達(dá)到了84 mg?L-1。

2.2 松屬素 Wu等[40]利用合成生物學(xué)手段首次將葡萄糖轉(zhuǎn)化為松屬素，為了實(shí)現(xiàn)二氫黃酮的從頭合成，該研究小組在大腸桿菌中構(gòu)建了4個(gè)功能模塊，模塊一含內(nèi)源性3脫氧D阿拉伯庚酮糖酸7磷酸合酶基因aroFwt和抗反饋抑制的突變預(yù)苯酸脫水酶基因pheAfbr，可以將葡萄糖轉(zhuǎn)化為苯丙氨酸；模塊二含基因PAL和4CL，將苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為肉桂酰CoA；模塊三含基因三葉草根瘤菌丙二酰CoA合酶matB和丙二酸鹽載體蛋白matC，增加丙二酰CoA的供應(yīng)；模塊四含基因CHS和CHI，將肉桂酰CoA和丙二酰CoA轉(zhuǎn)化為松屬素；對(duì)這4個(gè)模塊進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)最終使得松屬素的產(chǎn)量達(dá)到40.02 mg?L-1。Cao等[41]通過(guò)在大腸桿菌中過(guò)表達(dá)脂肪酸合成途徑中的基因β酮乙基ACP 合成酶Ⅲ （FabH） 和 β酮乙基ACP 合成酶Ⅱ （FabF）使得大腸桿菌中丙二酰CoA的表達(dá)量分別增加了1.4，1.6倍，導(dǎo)致松屬素的產(chǎn)量分別增加了10.6，31.8倍，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明過(guò)表達(dá)FabF能提高丙二酰CoA和松屬素的產(chǎn)量。隨后，該研究小組在過(guò)表達(dá)FabF的菌株中加入了淺藍(lán)菌素使松屬素的產(chǎn)量最終由25.8 mg?L-1增加到 29.9 mg?L-1。

2.3 非瑟酮 非瑟酮存在于多種水果和蔬菜中，具有抗衰老，抗炎，抗癌和抗病毒等功效?；诜巧c槲皮素相似的結(jié)構(gòu)，Stahlhut等[37]推測(cè)非瑟酮可能通過(guò)一個(gè)類(lèi)似于槲皮素生物合成途徑進(jìn)行合成，因此提出一個(gè)新穎的在大腸桿菌中以L酪氨酸為前體合成非瑟酮的生物合成途徑。在該途徑中酚酰CoA在CHS及CHR的催化下生成異甘草素，然后在CHI的作用下轉(zhuǎn)化為甘草素，甘草素在F3H的作用下轉(zhuǎn)化為garbanzol，該化合物與二羥基山柰酚具有相似的結(jié)構(gòu)，最后garbanzol在黃酮單氧化酶（FMO）和細(xì)胞P450還原酶（CPR）的作用下轉(zhuǎn)化為非瑟酮，該途徑中以O(shè)2， NADPH， aKG作為輔助因子。這是首次利用大腸桿菌將芳香族氨基酸轉(zhuǎn)化為非瑟酮。最終，在該研究中構(gòu)建的工程菌株能產(chǎn)12.5 mg?L-1的香豆酸和0.3 mg?L-1非瑟酮。

黃酮類(lèi)化合物具有多種藥理活性，在人類(lèi)的健康及飲食方面發(fā)揮著具有重要作用。過(guò)去大多數(shù)黃酮類(lèi)化合物都是通過(guò)植物提取和化學(xué)合成獲得，這會(huì)帶來(lái)資源過(guò)度開(kāi)采和環(huán)境污染破壞等問(wèn)題。隨著人們健康觀念的不斷提高，人們對(duì)黃酮類(lèi)藥品和保健品的需求量逐漸增大，現(xiàn)有的產(chǎn)量將難以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。隨著高通量測(cè)序技術(shù)和其他組學(xué)技術(shù)在本草基因組學(xué)（herbgenomics）研究中的應(yīng)用，極大地推動(dòng)了黃酮類(lèi)化合物合成途徑研究的進(jìn)展，為其合成生物學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)[4243]。因?yàn)殍制に睾退蓪偎厥嵌喾N黃酮類(lèi)化合物的前體物質(zhì)，因此對(duì)這2種化合物的合成生物學(xué)研究最為深入和廣泛。早期的研究通過(guò)在大腸桿菌或者酵母中表達(dá)一些關(guān)鍵酶基因，可以將外源添加的香豆酸、苯丙氨酸、肉桂酸等前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為柚皮素和松屬素，但是由于這些前體物質(zhì)昂貴導(dǎo)致難以產(chǎn)業(yè)化。近期研究表明可以通過(guò)合成生物學(xué)方法直接以葡萄糖為底物合成柚皮素和松屬素，這將極大地降低生產(chǎn)成本。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化黃酮生物合成體系，提高終產(chǎn)物的產(chǎn)量，推動(dòng)黃酮合成生物學(xué)研究從實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化，從而為黃酮類(lèi)藥物和保健品的研發(fā)提供新的化合物來(lái)源。

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進(jìn)化生物學(xué)研究進(jìn)展范文第2篇

[關(guān)鍵詞] 分化型甲狀腺癌；分子生物學(xué)；進(jìn)展

[中圖分類(lèi)號(hào)] R736.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-4721（2013）09（b）-0019-03

甲狀腺癌主要組織病理學(xué)類(lèi)型包括狀癌（PTC）、濾泡狀癌（FTC）、髓樣癌（MTC）以及未分化癌（ATC）。前兩者統(tǒng)稱分化型甲狀腺癌（DTC），共占甲狀腺癌的90%以上，占頭頸部惡性腫瘤的首位，占所有惡性腫瘤的3%，女性發(fā)病率較高。近20年來(lái)，我國(guó)甲狀腺癌發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)，由約1/10萬(wàn)上升到（3～4）/10萬(wàn)。DTC確切的致病因素尚不清楚，幼年時(shí)過(guò)量射線照射是目前唯一確定的致癌機(jī)制[1-2]。近年來(lái)分子生物學(xué)技術(shù)研究使人們對(duì)甲狀腺癌的分子機(jī)制有了更深入的了解，這對(duì)于指導(dǎo)甲狀腺癌的診斷治療及療效評(píng)價(jià)有非常重要的意義，本文就DTC相關(guān)基因研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 BRAF基因

BRAF基因最早是在人類(lèi)尤文肉瘤中發(fā)現(xiàn)的高度表達(dá)變異的癌基因，在極少數(shù)的胃腸癌、肺癌、卵巢癌以及甲狀腺癌等多種腫瘤中都有表達(dá)[3]。BRAF又名鼠類(lèi)肉瘤濾過(guò)性毒菌致癌同源體B1，該基因位于第7號(hào)染色體，為RAF基因家族成員之一，是RET和RAS的下游信號(hào)分子。目前認(rèn)為，BRAF基因突變是甲狀腺癌最常見(jiàn)的基因變異之一，約49%的PTC和25%的ATC會(huì)出現(xiàn)該基因的表達(dá)[4]。其發(fā)生機(jī)制為BRAF基因錯(cuò)義突變的15外顯子堿基，致使翻譯蛋白質(zhì)600位密碼子將對(duì)應(yīng)的纈氨酸 （V600E）替代為谷氨酸，可活化蛋白激酶，并進(jìn)一步激活ERK激酶，向MAPK信號(hào)通路下游傳遞細(xì)胞有絲分裂信號(hào)，致使甲狀腺細(xì)胞腫瘤形成并向惡性轉(zhuǎn)化[5]。

BRAF基因突變是近年來(lái)甲狀腺癌基因領(lǐng)域的重要研究進(jìn)展，也是目前針對(duì)DTC發(fā)生機(jī)制研究最多的突變類(lèi)型之一。最近研究顯示導(dǎo)致激酶激活突變的因素有多種，包括點(diǎn)突變框內(nèi)插入或框內(nèi)缺失、放射線暴露等，盡管其發(fā)生率較低。由于BRAF基因突變?cè)贒TC中發(fā)生率較高，而在甲狀腺良性病變中檢測(cè)不到，因此該突變可以作為特異性較強(qiáng)的DTC診斷指標(biāo)。該突變與低分化的甲狀腺癌及ATC的變異性也有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，在高細(xì)胞及經(jīng)典亞型的PTC中更為常見(jiàn)。還有研究顯示該突變的存在似乎與腫瘤的侵襲性特征有關(guān)，此突變可使腫瘤更易去分化，因?yàn)榇送蛔兛梢?jiàn)于間變性轉(zhuǎn)化，如甲狀腺包膜外侵犯、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和腫瘤復(fù)發(fā)，而這類(lèi)因素往往代表著較高的腫瘤相關(guān)死亡率。一些大樣本臨床研究證實(shí)，腺體外浸潤(rùn)、區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期（Ⅲ/Ⅳ期）均與BRAF突變呈正相關(guān)[6]。有研究對(duì)PTC患者隨訪顯示高達(dá)80%～85%的復(fù)發(fā)PTC伴有BRAF突變，這證明對(duì)于PTC復(fù)發(fā)，BRAF突變有很強(qiáng)的預(yù)測(cè)作用。

以BRAF以及其下游激酶為靶點(diǎn)的分子靶向藥物治療已成為目前DTC治療研究的又一熱點(diǎn)。近年來(lái)研究顯示多靶點(diǎn)激酶抑制劑索拉非尼（sorafenib）能抑制BRAF突變基因型的甲狀腺腫瘤細(xì)胞和甲癌腫瘤模型的增殖和生長(zhǎng)，但目前國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)該藥用于甲狀腺癌治療的報(bào)道[7]。

2 RET/PTC重排基因

RET基因于1985年首次發(fā)現(xiàn)于小鼠轉(zhuǎn)化的NIH3T3細(xì)胞中，因其同樣具有與其他基因重排及活化的特征，故又稱為RET原癌基因。RET原癌基因經(jīng)重排后被稱為RET/PTC癌基因，屬于酪氨酸蛋白激酶受體家族。在這些RET/PTC重排中，RET基因的跨膜區(qū)和細(xì)胞外區(qū)丟失，取而代之的是不同基因來(lái)源的5′末端，例如RET與H4融合形成RET/PTC1嵌合體，與RIalpha融合形成RET/PTC2嵌合體等。其產(chǎn)生的嵌合體使RET原癌基因編碼的酪氨酸蛋白激酶發(fā)生激活，通過(guò)下游信號(hào)的傳導(dǎo)使甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化[8]。目前研究指出，甲狀腺的免疫功能通過(guò)RET/PTC1下調(diào)，可間接促進(jìn)PTC的發(fā)生。提示癌基因、免疫、炎癥及惡性腫瘤生物學(xué)特性之間存在一定聯(lián)系，在甲狀腺癌發(fā)病機(jī)制中RET/PTC基因重排有較重要的作用。

在PTC細(xì)胞中RET/PTC基因重排普遍存在，而在正常甲狀腺組織及良性甲狀腺病變中不表達(dá)或基本不表達(dá)[9]，所以RET/PTC重排可以作為診斷PTC較特異的指標(biāo)。但PTC中RET/PTC的表達(dá)率報(bào)道不一，所以其陰性結(jié)果并不能完全除外PTC。此外，國(guó)外研究還發(fā)現(xiàn)放射性暴露史能引起RET/PTC基因重排并進(jìn)一步促使甲狀腺癌的發(fā)生。國(guó)外學(xué)者報(bào)道幼年時(shí)曾有放射線暴露史的PTC患者的RET/PTC重排發(fā)生率明顯高于無(wú)此經(jīng)歷的PTC患者[10]。還有作者對(duì)在切爾諾貝利核泄露事故中受過(guò)量射線照射所致的狀甲狀腺癌患者進(jìn)行分子生物學(xué)分析也發(fā)現(xiàn)上述特點(diǎn)。

對(duì)于有無(wú)RET/PTC重排及與PTC的臨床特征之間的關(guān)系，目前臨床認(rèn)為存在RET/PTC重排的PTC患者的TNM分期更晚，也更易表現(xiàn)出甲狀腺被膜外侵犯，也更易復(fù)發(fā)。但由于采集病例數(shù)較少以及所采用的免疫方法不同，在不同的國(guó)家和地區(qū)，其陽(yáng)性率相差也比較大，為2.5%～53.5%。還有證據(jù)顯示是否存在RET/PTC重排與甲狀腺狀癌的不同生物學(xué)行為特點(diǎn)有關(guān)，有RET/PTC2重排的分化型甲狀腺癌往往具有高度的侵襲性和去分化能力[11]。國(guó)外Zafon等[12]報(bào)道 RET/PTC表達(dá)陽(yáng)性的甲狀腺狀癌患者更易發(fā)生局部浸潤(rùn)及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P

舒尼替尼（sunitinib）為近年研制的一種多靶點(diǎn)受體拮抗劑，可以明顯抑制RET/PTC酪氨酸激酶[13]。在另一項(xiàng)研究中，舒尼替尼可抑制具有RET/PTC1重組的PTC增殖和生長(zhǎng)，但目前國(guó)內(nèi)亦尚未用于甲狀腺癌的臨床治療。

3 RAS原癌基因

RAS是一種原癌基因，廣泛存在于人和動(dòng)物細(xì)胞中，為人類(lèi)多種腫瘤最常見(jiàn)的基因異常。RAS基因包括K-RAS、H-RAS和N-RAS 3種類(lèi)型，這三種基因內(nèi)結(jié)構(gòu)分別很大，但都編碼一種結(jié)構(gòu)相似的G蛋白質(zhì)，分子量為21 kD，故統(tǒng)稱為P21-RAS[14]。分子生物學(xué)及遺傳學(xué)研究提示，RAS基因是存在于細(xì)胞膜上一種鳥(niǎo)嘌呤核苷酸的結(jié)合蛋白，為多種酪氨酸激酶受體的感受器，并細(xì)胞的生長(zhǎng)及分化起調(diào)解作用。該基因一般有兩種存在方式，即與GDP結(jié)合時(shí)的失活狀態(tài)以及與GTP結(jié)合時(shí)的活化狀態(tài)。突變的RAS蛋白降低了自身內(nèi)源性鳥(niǎo)苷酸三磷酸酶（GTP）的活性，其結(jié)果是致使GTP與RAS蛋白的持續(xù)結(jié)合并具有了促使細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，致使RAS處于一種持續(xù)激活的狀態(tài)中。由于酪氨酸激酶受體等多種信號(hào)傳導(dǎo)通道的傳感器都受該基因編碼聯(lián)系，并可激活多個(gè)不同信號(hào)傳導(dǎo)通道，其結(jié)局會(huì)導(dǎo)致甲狀腺組織細(xì)胞轉(zhuǎn)化為惡性。

RAS突變常在特定腫瘤中出現(xiàn)，如RAS突變可見(jiàn)于95%的胰腺癌中。它也是DTC中檢測(cè)到的最常見(jiàn)的突變之一。不同的腫瘤有不同的RAS基因突變類(lèi)型，如K-RAS突變與肺癌有關(guān)等。DTC中已經(jīng)檢測(cè)到多種RAS基因突變?nèi)鏝-RAS、K-RAS、H-RAS，但在MTC組織中幾乎從未檢測(cè)出該基因突變。該基因突變主要存在于濾泡型PTC及濾泡性腺瘤中，但FTC少見(jiàn)[15-16]，該基因突變還對(duì)濾泡性腺瘤能否進(jìn)一步發(fā)展為腺癌或者未分化癌具有一定的預(yù)測(cè)意義，為RAS陽(yáng)性的腺瘤積極手術(shù)切除提供依據(jù)。大約10%的FTC可見(jiàn)RAS基因的點(diǎn)突變，并且似乎僅與濾泡亞型FTC有關(guān)。RAS點(diǎn)突變型FTC往往伴有濾泡變異型組織學(xué)的特性，表現(xiàn)為腫瘤外侵、腫瘤的失分化和出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，這在存在骨轉(zhuǎn)移的病例中表現(xiàn)尤為明顯[17]。而在低分化DTC組織中往往RAS突變檢出率較高，表明該突變會(huì)導(dǎo)致DTC更強(qiáng)的侵襲能力。

RAS突變是在DTC中比較多見(jiàn)的事件，具有較高的特異性和敏感性。RAS突變和這些腫瘤的預(yù)后及臨床特征密切相關(guān)，作為一種DTC的診斷學(xué)標(biāo)志具有較廣闊的發(fā)展前景。RAS抑制劑洛伐他汀已被證實(shí)在RAS突變的的甲狀腺腫瘤的體內(nèi)具有抗腫瘤效果[18]，為RAS突變表達(dá)的DTC提供了新的治療方法，可能對(duì)限制腫瘤的播散有作用，這還需要臨床進(jìn)一步研究。

綜上所述，多種免疫組化結(jié)果與DTC的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后和轉(zhuǎn)歸有密切關(guān)系，而且，每種基因的作用均有所不同。甲狀腺標(biāo)本檢測(cè)P21-RAS有助于分化型甲狀腺癌的診斷，而進(jìn)行RET/PTC及BRAF檢測(cè)，不但可以有助于診斷PTC，而且可更好地估計(jì)腫瘤的侵襲性及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，對(duì)于腫瘤的后續(xù)治療方案（如分子靶向治療等）及判斷預(yù)后有重要價(jià)值。

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進(jìn)化生物學(xué)研究進(jìn)展范文第3篇

關(guān)鍵詞:進(jìn)化生物學(xué);教學(xué)實(shí)踐;選修課

進(jìn)化生物學(xué)是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、行為生態(tài)學(xué)等學(xué)科都有所涉及。邁爾認(rèn)為，進(jìn)化論是生物學(xué)中最大的統(tǒng)一理論;杜布贊斯基認(rèn)為，如果不借助于進(jìn)化的觀點(diǎn)，生物學(xué)上的事情就變得情理不通。由此可見(jiàn)，學(xué)習(xí)進(jìn)化生物學(xué)有助于提高人們的認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的發(fā)展規(guī)律大有裨益。

一、進(jìn)化生物學(xué)課程的特點(diǎn)

進(jìn)化生物學(xué)的目的主要是推斷生物過(guò)去的發(fā)展歷史并解釋生物進(jìn)化的原因和機(jī)制。該課程特點(diǎn)包括:1)涉及學(xué)科門(mén)類(lèi)多。該學(xué)科廣泛吸收生物學(xué)各分支學(xué)科的成就，特別是將進(jìn)化與生態(tài)學(xué)、分類(lèi)學(xué)(系統(tǒng)生物學(xué))、行為學(xué)、分子生物學(xué)等結(jié)合起來(lái)，研究有關(guān)的生命現(xiàn)象，涉及生物類(lèi)群的范圍和結(jié)構(gòu)層次也十分廣泛;除生物學(xué)方面的知識(shí)之外，還廣泛涉及地質(zhì)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容;除自然科學(xué)之外，還涉及到社會(huì)科學(xué)的許多內(nèi)容［1］;2)內(nèi)容比較抽象、講述的故事古老，在現(xiàn)實(shí)中難以再現(xiàn);3)不重視基本概念的闡述。進(jìn)化生物學(xué)的學(xué)習(xí)需要以多個(gè)學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，以進(jìn)化的觀點(diǎn)把各學(xué)科的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，側(cè)重生物學(xué)現(xiàn)象的起源和進(jìn)化，也正因?yàn)檫@樣，對(duì)有些基本概念、基本原理的闡述稍顯簡(jiǎn)略。4)理論性較強(qiáng)、學(xué)派眾多。進(jìn)化生物學(xué)敘述的是生物學(xué)中的一般規(guī)律性問(wèn)題，學(xué)習(xí)時(shí)要注意把握其精神實(shí)質(zhì)，不要過(guò)多涉及功能生物學(xué)(包括形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)性學(xué)科)方面的內(nèi)容，從而忽略了從理論觀點(diǎn)上的提高進(jìn)化生物學(xué);各個(gè)學(xué)派有不同的觀點(diǎn)，學(xué)習(xí)時(shí)需分析比較各個(gè)學(xué)派的特點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短［1］。

二、進(jìn)化生物學(xué)課程在農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生中開(kāi)設(shè)所遇到的問(wèn)題和解決辦法

(一)遇到的問(wèn)題

在本次教學(xué)實(shí)踐，是在農(nóng)學(xué)專業(yè)本科生中講授進(jìn)化生物學(xué)，并且該門(mén)課程作為選修課。教學(xué)過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題:1)授課對(duì)象的知識(shí)結(jié)構(gòu)不完善。本次授課面向的學(xué)生專業(yè)為農(nóng)學(xué)專業(yè)，該專業(yè)在專業(yè)設(shè)置上側(cè)重對(duì)宏觀生物學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，而對(duì)微觀生物學(xué)知識(shí)了解得比較少，對(duì)微觀生物學(xué)知識(shí)理解困難。農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的課程主要集中在動(dòng)物學(xué)，植物學(xué)，生態(tài)學(xué)，生理學(xué)，行為學(xué)以及作為選修課的分子遺傳學(xué)，所以在講授微觀知識(shí)時(shí)學(xué)生會(huì)感到抽象難懂，甚至完全聽(tīng)不進(jìn)去。2)作為選修課，學(xué)生不重視。進(jìn)化生物學(xué)這門(mén)課程只是作為一門(mén)基礎(chǔ)選修課來(lái)開(kāi)設(shè)，而基礎(chǔ)選修課考核相對(duì)輕松，一般采取課程論文考核或開(kāi)卷考試的方式。沒(méi)有閉卷考試的壓力，學(xué)生在心理上會(huì)比較放松，容易輕視對(duì)該課程的學(xué)習(xí)。甚至有的學(xué)生在課堂上做一些與課堂教學(xué)無(wú)關(guān)的事情，比如在課堂上寫(xiě)別的課程的作業(yè)。

(二)解決的辦法

針對(duì)以上的問(wèn)題，提出并實(shí)踐了如下的辦法:1．結(jié)合學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的教材本次教學(xué)實(shí)踐選用的教材是由沈銀柱、黃占景編寫(xiě)，高等教育出版社出版的《進(jìn)化生物學(xué)》(第3版)，該教材分成十二章，內(nèi)容分別是:進(jìn)化生物學(xué)的由來(lái)及現(xiàn)狀，生命及其在地球上的起源，細(xì)胞的起源與進(jìn)化，生物發(fā)展史，生物表型進(jìn)化，生物的微觀進(jìn)化，物種的形成，生物的宏觀進(jìn)化，生物遺傳系統(tǒng)的進(jìn)化，分子進(jìn)化與分子系統(tǒng)學(xué)，人類(lèi)的起源與進(jìn)化，生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化［2］。主要內(nèi)容包括兩個(gè)方面，即對(duì)生物的過(guò)去發(fā)展歷史進(jìn)行推斷和對(duì)進(jìn)化原因、機(jī)制的解釋。該教材系統(tǒng)性、理論性和條理性較強(qiáng)，對(duì)問(wèn)題的闡述簡(jiǎn)明扼要，系統(tǒng)地介紹了進(jìn)化的知識(shí)，總體上側(cè)重對(duì)宏觀知識(shí)的講述，對(duì)應(yīng)授課對(duì)象的知識(shí)結(jié)構(gòu)。2．合適教學(xué)內(nèi)容的選擇、正確教學(xué)手段的使用進(jìn)化生物學(xué)的知識(shí)包括推斷生物進(jìn)化的歷史，涉及到的知識(shí)比較古老，學(xué)生僅憑想象很難再現(xiàn)當(dāng)時(shí)的情形，比如生命及其在地球上的起源、細(xì)胞的起源與進(jìn)化、生物發(fā)展史等章節(jié)的內(nèi)容，對(duì)于此類(lèi)知識(shí)的講授，可以選擇增加一些與課程相關(guān)的紀(jì)錄片、探索片等。這就需要教師課前收集有關(guān)生命起源與進(jìn)化，生物發(fā)展史的讀物與網(wǎng)絡(luò)資源，借鑒國(guó)內(nèi)外大型探索、科幻和紀(jì)錄片，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，用通俗易懂的語(yǔ)言、生動(dòng)活潑的形式、圖文并茂的內(nèi)容，制作《進(jìn)化生物學(xué)》系列多媒體課件［3］。這部分內(nèi)容還可以采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，讓學(xué)生在課外學(xué)習(xí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和教材自己去獲取知識(shí)，在課堂上對(duì)所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行探討。而在闡述進(jìn)化機(jī)制時(shí)需要介紹微觀進(jìn)化、遺傳系統(tǒng)的進(jìn)化、分子進(jìn)化與分子系統(tǒng)學(xué)的知識(shí)，這部分內(nèi)容因?yàn)閷W(xué)生的基礎(chǔ)較薄弱，可以考慮對(duì)這三個(gè)章節(jié)的內(nèi)容做適當(dāng)壓縮，側(cè)重對(duì)基本概念的理解，對(duì)教材中闡述得不夠詳細(xì)的概念進(jìn)行補(bǔ)充與擴(kuò)展，同時(shí)通過(guò)播放一些小視頻來(lái)對(duì)基本概念和普遍現(xiàn)象進(jìn)行講授，比如可以用視頻、動(dòng)畫(huà)的形式來(lái)幫助學(xué)生理解什么是遺傳物質(zhì)，以及DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程，以此降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。3．設(shè)置與課程內(nèi)容相關(guān)的有趣的問(wèn)題進(jìn)化生物學(xué)因其理論性較強(qiáng)而容易讓學(xué)生學(xué)起來(lái)枯燥無(wú)味，對(duì)此，可以通過(guò)設(shè)置問(wèn)題的形式把一些理論知識(shí)跟現(xiàn)實(shí)生活中的現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生進(jìn)行探討，激發(fā)學(xué)生興趣，活躍課堂氣氛。設(shè)置的問(wèn)題比如，從進(jìn)化生物學(xué)的角度解釋“愛(ài)國(guó)是文化使然還是生物本能”“為什么優(yōu)雅、風(fēng)趣的人更吸引異性”“從進(jìn)化角度討論人為什么要談戀愛(ài)”。另外，還可以深入了解學(xué)生在以前的學(xué)習(xí)過(guò)程中，參加過(guò)哪些野外實(shí)習(xí)，接觸到什么動(dòng)物和植物，把進(jìn)化知識(shí)與學(xué)生的野外實(shí)踐經(jīng)歷聯(lián)系起來(lái)。4．結(jié)合科研實(shí)例進(jìn)行講授教師可以選取當(dāng)前進(jìn)化生物學(xué)研究中比較有趣的研究論文來(lái)給學(xué)生進(jìn)行講授，或者結(jié)合教師自身的研究來(lái)舉例，比如曾經(jīng)做過(guò)哪些與進(jìn)化有關(guān)的研究，想法如何產(chǎn)生，采用什么樣的研究思路，得出什么研究結(jié)果，對(duì)結(jié)果如何解釋，研究過(guò)程中遇到哪些有趣的故事，實(shí)踐證明，通過(guò)將科研故事與進(jìn)化生物學(xué)研究實(shí)例結(jié)合起來(lái)穿插在課堂教學(xué)中講授，能對(duì)學(xué)生的興趣提升起到比較好的效果，學(xué)生還會(huì)積極主動(dòng)發(fā)表自己的看法，整個(gè)課堂氣氛異?；钴S。此外，通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生參觀進(jìn)化生物學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生對(duì)進(jìn)化生物學(xué)的研究氛圍有所體會(huì)也不失為一種好的辦法。5．鼓勵(lì)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)，了解最新科研動(dòng)態(tài)要學(xué)好一門(mén)課程，光靠教師在課堂上講授是不夠的。學(xué)生還應(yīng)該在課外積極主動(dòng)閱讀相關(guān)的書(shū)籍或者是科研論文。關(guān)于閱讀課外文獻(xiàn)，教師可以事先準(zhǔn)備好與本次課內(nèi)容相關(guān)的一些經(jīng)典文獻(xiàn)，也就是對(duì)基本概念和基本原理的定義、來(lái)龍去脈闡述較為清楚的文獻(xiàn)，在課堂上向?qū)W生推薦，也可以指導(dǎo)學(xué)生自己去查閱。另外，鼓勵(lì)學(xué)生了解最新科研動(dòng)態(tài)，讓學(xué)生知道目前所學(xué)的知識(shí)在科研上有哪些研究方向，研究進(jìn)展如何，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。生物學(xué)的研究發(fā)展較快，需要經(jīng)常關(guān)注研究前沿，更新知識(shí)儲(chǔ)備。所以，教師也可以向?qū)W生介紹本學(xué)科領(lǐng)域的權(quán)威刊物，并且要求學(xué)生網(wǎng)上訂閱并瀏覽這些刊物，以便隨時(shí)了解與本課程相關(guān)的研究領(lǐng)域最新發(fā)表的論文和最新的科研動(dòng)態(tài)?？傊?，進(jìn)化生物學(xué)作為選修課來(lái)開(kāi)設(shè)，應(yīng)體現(xiàn)出選修課靈活的特點(diǎn)，以學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)為基礎(chǔ)，對(duì)一些理論性較強(qiáng)、學(xué)生理解較為困難的知識(shí)可以大膽取舍和壓縮［4］，著重對(duì)學(xué)生整個(gè)知識(shí)框架的構(gòu)建，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)習(xí)，在知識(shí)框架搭建完成后，學(xué)生對(duì)自己特別感興趣的知識(shí)可以在課外進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］李曉晨．進(jìn)化生物學(xué)課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)［J］．當(dāng)代教師教育，2002，1:116－117．

［2］沈銀柱，黃占景．進(jìn)化生物學(xué)［M］．第三版．高等教育出版社，2013．

［3］范宏英，龍北國(guó)．開(kāi)設(shè)《生命起源與進(jìn)化之謎》選修課的教學(xué)實(shí)踐［J］．西北醫(yī)學(xué)教育，2008，6:1162．

進(jìn)化生物學(xué)研究進(jìn)展范文第4篇

Liriomyza屬斑潛蠅已經(jīng)有330多種被描述，其中多食性的種類(lèi)是世界性的農(nóng)業(yè)和觀賞植物上的大害蟲(chóng)。Pan'ella在1987年發(fā)表斑潛蠅研究綜述，對(duì)之前斑潛蠅生物學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹。但之后的近20年問(wèn)，斑潛蠅的發(fā)生和分布有了很大的變化，又發(fā)表了大量相關(guān)研究論文。鑒于中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所農(nóng)業(yè)蟲(chóng)鼠害綜合治理研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室康樂(lè)研究組近些年在斑潛蠅對(duì)溫度的適應(yīng)和化學(xué)生態(tài)學(xué)研究方面取得研究成果，國(guó)際著名刊物《Annual Review of Entomology》(2008年影響因子11，918)編委邀請(qǐng)?jiān)撗芯拷M撰寫(xiě)了斑潛蠅在抗寒性和化學(xué)生態(tài)學(xué)方面研究綜述，文章已在該期刊2009年第54卷發(fā)表。

文章系統(tǒng)地總結(jié)了從1987～2007年20年間斑潛蠅在溫度適應(yīng)和化學(xué)生態(tài)學(xué)方面的最新研究進(jìn)展。第一部分綜述了斑潛蠅與抗性相關(guān)的種群變動(dòng)規(guī)律、地理分布特性和種間替代機(jī)制。這部分重點(diǎn)介紹了斑潛蠅對(duì)溫度適應(yīng)的分子生物學(xué)研究，提供了南美斑潛蠅和美洲斑潛蠅對(duì)冷和熱抗性，以及在地理分布上的差異的分子生物學(xué)證據(jù)。斑潛蠅熱激蛋白基因(Hsps)家族的深入研究為解釋其生態(tài)和適應(yīng)性提供了良好的指標(biāo)和工具。同時(shí)，文章還對(duì)適應(yīng)性相關(guān)研究的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的討論。例如在害蟲(chóng)發(fā)生分布區(qū)的預(yù)測(cè)方面、物候?qū)W模型的建立、害蟲(chóng)檢疫處理以及天敵引入等方面均可得到應(yīng)用。第二部分綜述了斑潛蠅化學(xué)生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展。在斑潛蠅成蟲(chóng)行為選擇的化學(xué)機(jī)制方面，重點(diǎn)介紹了對(duì)斑潛蠅成蟲(chóng)取食和產(chǎn)卵起作用的引誘劑和拒避劑的研究，以及植物營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)斑潛蠅幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的影響研究。同時(shí)，還介紹了植物化防御物質(zhì)和轉(zhuǎn)基因作物對(duì)斑潛蠅的影響研究。第三部分綜述了以植物一斑潛蠅一寄生蜂為模型的三級(jí)營(yíng)養(yǎng)互作研究進(jìn)展。在植物一斑潛蠅相互作用的研究中，研究表明寄主植物的氣味化合物可能是斑潛蠅雌雄兩性化學(xué)聯(lián)系的重要橋梁。植物一斑潛蠅一寄生蜂互作研究顯示，寄生蜂對(duì)斑潛蠅的寄主和非寄主健康葉片的嗅覺(jué)和行為反應(yīng)均不明顯，而對(duì)機(jī)械損傷和受斑潛蠅危害的葉片和其提取物有顯著的選擇性，證明寄生蜂是通過(guò)受害葉片釋放的化合物定位寄主的。植物頂空取樣法和氣相色譜與質(zhì)譜(GC，MS)技術(shù)，成功提取和鑒定了多種(科)植物受斑潛蠅危害或JA處理后釋放的主要揮發(fā)物近百種；證明其中綠葉化合物(GLVs)、幾種萜烯類(lèi)化合物(Terpenoids)和肟類(lèi)化合物(Oximes)是引起寄生蜂觸角電生反應(yīng)的主要揮發(fā)物。通過(guò)對(duì)植物揮發(fā)物的分析發(fā)現(xiàn)：未受傷植物釋放的化合物可以很好地反應(yīng)出植物在進(jìn)化上的關(guān)系；植物受到機(jī)械損傷或斑潛蠅危害后釋放出的揮發(fā)物種類(lèi)趨于相同、釋放量增加，不再能反應(yīng)出這種進(jìn)化上的關(guān)系。盡管斑潛蠅的寄主和非寄主植物釋放的揮發(fā)物有近百種之多，但植物受傷后幾乎均能釋放己醇(Z-3，hexen-1-01)這種揮發(fā)物，而寄生蜂對(duì)含有這種化合物的氣味譜均表現(xiàn)出明顯的趨性。寄生蜂能夠很好地區(qū)分斑潛蠅的寄主植物和非寄主植物的氣味，表明其它化合物在寄生蜂精確定位寄主中起到了作用。最后對(duì)斑潛蠅化學(xué)生態(tài)學(xué)研究進(jìn)行了展望，提出：理論研究20年間有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但應(yīng)用研究還需要加大力度，特別是利用斑潛蠅系統(tǒng)評(píng)估日益增長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因作物安全性問(wèn)題。

該研究主要由中科院創(chuàng)新項(xiàng)目(No，CXTDS2005―4)、國(guó)家基礎(chǔ)研究專項(xiàng)(N0，2006CBl02000)、國(guó)家自然科學(xué)基金支持(N0，30621003 and 30670356)支持。

蟬類(lèi)昆蟲(chóng)翅表疏水性研究為仿生超疏水材料研制提供新思路

疏水性是指物體表面對(duì)水具有排斥能力的性能。超疏水性則是指物體表面與水接觸時(shí)所形成的接觸角大于150。時(shí)的疏水性能。由于超疏水材料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)及人們?nèi)粘Ｉ钪芯哂袠O其廣闊的應(yīng)用前景，尋求、開(kāi)發(fā)和研制具有高性能的新型疏水材料一直是科學(xué)家們所關(guān)注的課題，也是多年來(lái)仿生學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。

翅是昆蟲(chóng)重要的飛行器官，也是重要的保護(hù)器官。很多昆蟲(chóng)的翅表具有非光滑的微納米結(jié)構(gòu)，是其具有超疏水性能的基礎(chǔ)。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所梁愛(ài)萍研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究組利用光學(xué)視頻接觸角測(cè)量?jī)x及環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)技術(shù)對(duì)多種蟬類(lèi)昆蟲(chóng)翅表水滴的靜態(tài)接觸角及納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察、測(cè)量和比較，并利用x射線光電子能譜儀(XPS)檢測(cè)了部分種類(lèi)翅表的化學(xué)組成成分。研究發(fā)現(xiàn)，蟬類(lèi)昆蟲(chóng)翅表疏水性呈現(xiàn)出很大差別，翅表疏水性的強(qiáng)弱是由其表面的納米級(jí)形貌結(jié)構(gòu)(主要為乳突)和化學(xué)成分(主要為蠟質(zhì)類(lèi))共同作用的結(jié)果。翅表乳突形狀不同則疏水性不同，結(jié)構(gòu)均一的翅表疏水性較強(qiáng)；乳突基部直徑、基部間距及乳突高3種參數(shù)對(duì)翅表的疏水性起很大作用，乳突基部直徑(141±5)nm、基部間距(46±4)nm及乳突高(39l±24)nm的翅表表現(xiàn)出最強(qiáng)的疏水性能。水滴在翅表的滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明，疏水性較強(qiáng)的翅表水滴容易滾離，當(dāng)翅表的蠟質(zhì)遭到破壞后，疏水的翅表則變?yōu)橛H水。該項(xiàng)研究的結(jié)果為仿生超疏水和自清潔材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了基本數(shù)據(jù)和參考。

東西方蜜蜂親緣行為關(guān)系研究取得新進(jìn)展

東方蜜蜂和西方蜜蜂是2個(gè)不同的種，二者的親緣關(guān)系很近，但是二者的蜂王和幼蟲(chóng)均具有不同的遺傳物質(zhì)和氣味信息素，蜜蜂的氣味信息素對(duì)蜜蜂的社會(huì)行為和行為方式起到非常重要的作用。建立東方蜜蜂和西方蜜蜂的混合飼養(yǎng)蜂群，為研究東方蜜蜂和西方蜜蜂這2個(gè)近緣物種問(wèn)的相互關(guān)系提供了一個(gè)很好的模式。

近日，中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園協(xié)同進(jìn)化組的高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者譚墾教授等，通過(guò)測(cè)試和分析東方蜜蜂蜂王和西方蜜蜂蜂王的蜂王信息素主要成分的組成和差異，研究蜂王在混合飼養(yǎng)蜂群內(nèi)對(duì)異種工蜂卵巢發(fā)育的抑制作用，并探討了當(dāng)混合蜂群失去蜂王后，2種工蜂對(duì)異種蜜蜂卵和幼蟲(chóng)氣味的識(shí)別和反應(yīng)機(jī)制。研究結(jié)果表明：東方蜜蜂和西方蜜蜂的蜂王信息素的主要成分雖然沒(méi)有明顯的差異，但是蜂王在混合飼養(yǎng)蜂群內(nèi)對(duì)異種工蜂卵巢發(fā)育的抑制作用明顯減弱，東方蜜蜂的工蜂的卵巢發(fā)育比西方蜜蜂工蜂的卵巢發(fā)育更活躍。該研究進(jìn)一步證實(shí)了“蜜蜂蜂王誠(chéng)實(shí)信號(hào)”的假說(shuō)。相關(guān)研究結(jié)果在國(guó)際知名期刊《行為生態(tài)學(xué)》(Behavioural Ecology)上發(fā)表。

譚墾2007年8月至2009年7月在版納植物園的熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)研究與管理開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室(現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院熱帶森林生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)任高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者期間，主要開(kāi)展了以下工作：一是蜜蜂對(duì)胡蜂捕食的防御行為協(xié)同進(jìn)化研究；二是環(huán)境對(duì)蜜蜂昆蟲(chóng)個(gè)體發(fā)育的影響研究，該研究為探討環(huán)境和遺傳對(duì)蜜蜂昆蟲(chóng)的個(gè)體發(fā)育影響和作用提供了一種新的方法；三是環(huán)境對(duì)蜜蜂生物發(fā)育的影響及蜜蜂對(duì)有毒植物授粉的關(guān)系；

四是蜜蜂行為生態(tài)學(xué)、生物地理學(xué)及系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究等。這一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果已陸續(xù)發(fā)表《BehaviouralEcology》、《Naturwissenschaften》、《Journal ChemicalEcology》、《Insect Sociaux》和《Apidologie》等國(guó)際期刊上。

害蟲(chóng)也愛(ài)綠色食品

與某些有機(jī)農(nóng)業(yè)的支持者所持的觀點(diǎn)恰好相反，同化肥相比，天然肥料在保護(hù)農(nóng)作物免遭害蟲(chóng)侵襲方面并不一定做得更好，有時(shí)甚至要更糟。這正是英國(guó)研究人員在一項(xiàng)為時(shí)2年的實(shí)驗(yàn)中獲得的發(fā)現(xiàn)。這一研究成果表明，農(nóng)民需要根據(jù)不同的植物類(lèi)型有選擇地使用各種肥料。

由于使用了天然成分，有機(jī)農(nóng)業(yè)在最近幾十年中變得越來(lái)越流行。例如，這種耕作方式的支持者認(rèn)為，與石化產(chǎn)品相比，牛糞對(duì)環(huán)境的危害遠(yuǎn)比前者要小得多。一些提倡者也曾宣稱，與人造肥料相比，有機(jī)肥料能夠幫助農(nóng)作物更好地抵御病蟲(chóng)害。這是因?yàn)橹参飶挠袡C(jī)肥料中吸收氮和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的速度更為緩慢，因此以這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為食的害蟲(chóng)幼蟲(chóng)則不得不需要面對(duì)一段艱苦的時(shí)光。

之前對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行的研究被證明是缺乏說(shuō)服力的，因此英國(guó)倫敦皇家學(xué)院的研究人員與英國(guó)其他兩家研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家聯(lián)手，就3種害蟲(chóng)――兩類(lèi)蚜蟲(chóng)及一種蛾子――如何對(duì)在卷心菜上施用的有機(jī)肥料和人造肥料作出反應(yīng)進(jìn)行了研究。研究小組將雞糞以及來(lái)自豆科植物和苜蓿的其他綠色肥料，還有商業(yè)生產(chǎn)的硝酸銨，分別以同樣的濃度施加在卷心菜上。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在多個(gè)田間試驗(yàn)點(diǎn)持續(xù)了2個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)。

研究人員最終取得了令人驚訝的結(jié)果。與被施用了有機(jī)肥料的卷心菜相比，一種蛾子(Plutella xylostella)更喜歡施加了人造肥料的植物，它們?cè)诤笳呱袭a(chǎn)的卵通常是前者的4倍。一種蚜蟲(chóng)(Myzuz persicae)同樣也喜歡商業(yè)肥料――與添加了有機(jī)肥料的植物相比，它們?cè)谑褂昧讼跛徜@的卷心菜上產(chǎn)的卵是前者的2倍。然而還有一種蚜蟲(chóng)(Brevicoryne brassicae)卻喜歡用雞糞澆注的卷心菜，它們?cè)谶@些蔬菜與用化肥培植的蔬菜上的產(chǎn)卵比為3：l。研究人員在最新出版的英國(guó)《皇家學(xué)報(bào)B》上報(bào)告了這一研究成果。

參與此項(xiàng)研究的昆蟲(chóng)學(xué)家Simon Leather指出，這項(xiàng)研究為我們帶來(lái)的教訓(xùn)便是，肥料與植物之間復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)是很難被預(yù)測(cè)的，某些肥料可能會(huì)擊退一些害蟲(chóng)，但同時(shí)卻會(huì)吸引另一些害蟲(chóng)。他說(shuō)：“一個(gè)尺碼不可能適合所有的身材?！?/p>

英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的生物學(xué)家Gordon Port對(duì)此表示贊同，他稱這項(xiàng)研究是一項(xiàng)“堅(jiān)實(shí)的”工作。Port認(rèn)為，接下來(lái)需要搞清的便是害蟲(chóng)在自然界的敵人――例如蚜蟲(chóng)的天敵瓢蟲(chóng)，以及蛾子的天敵黃蜂和蜘蛛――如何對(duì)這2種不同的肥料產(chǎn)生反應(yīng)。

非洲發(fā)現(xiàn)巨型蜘蛛能結(jié)直徑近1米金色蛛網(wǎng)

科學(xué)家近日在非洲大陸和馬達(dá)加斯加島的熱帶地區(qū)發(fā)現(xiàn)了世界上最大的金絲圓蛛物種。

科學(xué)家將這一新發(fā)現(xiàn)的蜘蛛物種命名為Nephilakomaci，雌性蜘蛛的身長(zhǎng)達(dá)到了10～13 cm，而雄性個(gè)頭要小一些，不到雌性個(gè)頭的1／4。不過(guò)目前，世界上只發(fā)現(xiàn)了少量的如此巨大的蜘蛛。

美國(guó)史密松國(guó)家自然歷史博物館的生態(tài)學(xué)家喬納森?戈丁頓說(shuō)，“我們擔(dān)心這種蜘蛛瀕臨滅絕，因?yàn)樗鼈兊臈⒌鼐窒拊谔贡却笙蠊珗@的沙地森林中。我們的數(shù)據(jù)表明這種蜘蛛的數(shù)量并不豐沛，它們的分布范圍有限，”

戈丁頓和他的同事在2000年首次發(fā)現(xiàn)了這種巨大蜘蛛的標(biāo)本。他們?cè)谀戏堑囊患也┪镳^里發(fā)現(xiàn)了一只巨大的雌性金色球體蜘蛛標(biāo)本，而且它同任何已知蜘蛛物種都不相同。然而盡管他們認(rèn)為這是一種新的蜘蛛物種，但是2人幾次深入南非腹地進(jìn)行探險(xiǎn)、找尋新蜘蛛物種的努力都無(wú)功而返。

2003年，他們又在奧地利的一家博物館里找到了該物種的標(biāo)本，該標(biāo)本采自馬達(dá)加斯加島。但是經(jīng)過(guò)對(duì)37家博物館超過(guò)2 500個(gè)蜘蛛標(biāo)本的檢索，科學(xué)家并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)更多的巨大金絲圓蛛物種樣本?？茖W(xué)家擔(dān)心這種蜘蛛早已滅絕。

不過(guò)最終科研人員找到了3只活蜘蛛，證明科學(xué)家的假設(shè)是錯(cuò)誤的。一名南非科研人員在坦比大象公園發(fā)現(xiàn)了2只活的巨大的雌性金絲圓蛛物種和1只雄性蜘蛛，證明這種罕見(jiàn)的蜘蛛物種并沒(méi)有滅絕。

在過(guò)去的10年間只發(fā)現(xiàn)過(guò)3只存活的(該種蜘蛛)。同所有絡(luò)新婦屬蜘蛛一樣，雌性Nephila komaci蜘蛛能夠編織巨大的金絲蛛網(wǎng)，通常直徑超過(guò)0.9 m。

在這一罕見(jiàn)蜘蛛物種的發(fā)現(xiàn)報(bào)告中，科研人員對(duì)這一罕見(jiàn)蜘蛛物種雌雄個(gè)頭差距是如此之大的原因進(jìn)行了研究分析。對(duì)所有的金絲圓蛛物種的進(jìn)化圖譜進(jìn)行了詳盡研究后，科研人員發(fā)現(xiàn)雌蛛的個(gè)頭越來(lái)越大，而雄蛛的個(gè)頭卻相對(duì)保持穩(wěn)定?！按浦雮€(gè)頭大對(duì)其有利，因?yàn)檫@樣它們就能產(chǎn)下更多的卵?！备甓☆D表示，大個(gè)頭還能使雌蛛免于被天敵吃掉。相對(duì)來(lái)說(shuō)很少有物種能夠安全地從蛛網(wǎng)上將這種蜘蛛捕獲，因?yàn)樗鼈儽仨毮軌虮P(pán)旋著去捕食這種蜘蛛。比如，蜂鳥(niǎo)、黃蜂等，它們體形都不夠大，不能捕捉成年的這種蜘蛛。

而雄蛛在幼年時(shí)期就能達(dá)到性成熟。由于雄蛛大部分時(shí)間在地上度過(guò)，因此追求到一只配偶是它們必須經(jīng)歷的最危險(xiǎn)的行為之一?！靶壑朊爸鞣N危險(xiǎn)尋找巨大的雌蛛，也許它們只能找到1只，然后為其授精，它們不愿再去尋找其他的雌蛛。和性別有關(guān)的因素都無(wú)法支持雄蛛必須要長(zhǎng)大個(gè)頭?！?/p>

科學(xué)家破解蜘蛛變色之謎

可憐的大黃蜂。當(dāng)它向一朵黃色的花朵飛去時(shí)，絕不會(huì)想到一只偽裝的雌蟹蛛Misumena vatia正埋伏在那里。這是一個(gè)具有說(shuō)服力的故事，但事實(shí)果真如此嗎?

據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志在線新聞報(bào)道，當(dāng)科學(xué)家試圖在野外重復(fù)這一幕時(shí)――在野花中捕捉黃色或白色的蟹蛛，再把它們放人黃色、白色，甚至紫色的花中，他們發(fā)現(xiàn)，昆蟲(chóng)會(huì)躲避這些埋伏著蜘蛛的花朵，無(wú)論后者的顏色如何。此外，經(jīng)過(guò)偽裝的蜘蛛的捕食成功率并不比那些沒(méi)有偽裝的蜘蛛高。那么蜘蛛為什么要變化顏色呢?研究人員推測(cè)，這或許是它們?yōu)榱吮Ｗo(hù)自己免受太陽(yáng)光的灼燒。研究人員在11月4日的英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B》網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。

利用激光在果蠅大腦塑造記憶

通過(guò)將一束激光照進(jìn)果蠅的大腦，科學(xué)家們從無(wú)到有創(chuàng)造出了一些新的記憶。英國(guó)倫敦皇家學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家Simon Schultz表示，這是一項(xiàng)“令人驚訝的研究工作”。

記憶的形成是非常簡(jiǎn)單的，就是對(duì)那些很糟糕的并且需要避免的特殊刺激的聯(lián)想。作為形成這種聯(lián)想的第一步，英國(guó)牛津大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Gero Miesenbock和同事對(duì)果蠅究竟是喜歡3，辛醇(OCT)還是4，甲基環(huán)己醇(MCH)的氣味進(jìn)行了研究。接下來(lái)，研究小組在任意一種氣味出現(xiàn)的時(shí)候，對(duì)果蠅進(jìn)行了電擊。自然

而然地，這些果蠅開(kāi)始逃避與這些氣味有關(guān)的電擊，即便是它們最初喜歡的氣味也是如此。

Miesenbock和同事隨后想要搞清的是，他們能否在不用電擊的前提下讓果蠅討厭一種氣味。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員向果蠅大腦的不同神經(jīng)回路中注射了一種轉(zhuǎn)基因版本的ATP(細(xì)胞能量的一種來(lái)源)。這一次，當(dāng)果蠅遇到OCT或MCH的氣味時(shí)，研究人員便會(huì)向它們的大腦中反射一束激光。這一過(guò)程釋放了轉(zhuǎn)基因的ATP，進(jìn)而激活了能夠釋放多巴胺――一種被認(rèn)為能夠在果蠅中形成令人厭惡的記憶的神經(jīng)傳遞素――的神經(jīng)細(xì)胞。毫無(wú)疑問(wèn)，在OCT或MCH氣味存在的情況下，暴露在激光下的果蠅會(huì)開(kāi)始回避這些氣味，就像它們被電擊了一樣。

更多的實(shí)驗(yàn)使得研究人員能夠?qū)⑦@種負(fù)面強(qiáng)化效果限制在果蠅大腦中的僅僅12個(gè)神經(jīng)細(xì)胞中。研究人員在最新出版的《細(xì)胞》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

Schuhz表示，研究人員正在給實(shí)驗(yàn)室小鼠中使用這種激光方法，因此這些發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物中進(jìn)行測(cè)試的時(shí)間并不會(huì)等得太久。盡管這只是一個(gè)遙遠(yuǎn)的前景，但Schultz已經(jīng)開(kāi)始思索這項(xiàng)工作如何對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生幫助。他說(shuō)：“想象一下，當(dāng)你需要記住一些信息時(shí)，例如一首莎士比亞的十四行詩(shī)，或你的汽車(chē)修理手冊(cè)，或許你可以吃下一粒小藥丸?！?/p>

加科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“死亡熏除”法可驅(qū)趕所有昆蟲(chóng)

日前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)不管是蟑螂還是毛蟲(chóng)，它們?cè)谒劳鲋?，都?huì)散發(fā)出具有惡臭的酸性脂肪類(lèi)混合物，而這種氣味能夠驅(qū)趕室內(nèi)所有昆蟲(chóng)。

加拿大麥克馬斯特大學(xué)(McMaster University)生物學(xué)家大衛(wèi)?羅洛(David Rollo)在研究蟑螂的社會(huì)行為時(shí)發(fā)現(xiàn)了這種奇怪現(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)，蟑螂在找到處所的時(shí)候(比如像廚房的碗櫥)，會(huì)散發(fā)出一種化學(xué)信號(hào)，來(lái)吸引它的同類(lèi)。為了查明這種化學(xué)物質(zhì)的具體成分，羅洛和他的團(tuán)隊(duì)就將死亡的蟑螂身體搗碎，然后把它們的體液撒播在一些事先找好的地方。

專家發(fā)現(xiàn)，蟑螂在爬行的時(shí)候，會(huì)避開(kāi)這些撒播了死蟑螂提取物的地方。于是，他們就想查出，到底是什么物質(zhì)讓它們要避開(kāi)這些地方。不過(guò)，要想最終查明這種物質(zhì)，必須查證其它蟲(chóng)子是否會(huì)在死亡后散發(fā)出驅(qū)趕同類(lèi)的味道。研究人員經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不僅僅是蟑螂，在螞蟻、毛蟲(chóng)、樹(shù)虱以及潮蟲(chóng)身上，都存在此類(lèi)現(xiàn)象。盡管，從分類(lèi)上來(lái)說(shuō)，這些動(dòng)物都屬于甲殼類(lèi)動(dòng)物，而不是昆蟲(chóng)，但是從功能上來(lái)講，它們散發(fā)出酸性脂肪類(lèi)混合物是一樣的。

雖然早在4億年前，昆蟲(chóng)和甲殼類(lèi)動(dòng)物就開(kāi)始分屬于不同物種，但是研究人員認(rèn)為，它們死后散發(fā)出酸性脂肪類(lèi)混合物這種現(xiàn)象是普遍存在，主要表示一種警告信號(hào)。羅洛在公布研究報(bào)告的時(shí)候就表示：“確認(rèn)同類(lèi)死亡后，并且避免和它們靠近，能夠減少感染疾病的幾率。而且，這種方法也能讓動(dòng)物激活自身免疫能力。”

科學(xué)家希望能夠?qū)⑺劳龊罄ハx(chóng)的這種氣味混合物提煉出來(lái)，并且通過(guò)這種方法來(lái)保護(hù)農(nóng)作物免受害蟲(chóng)侵害。比如說(shuō)，在原木上涂上酸性脂肪類(lèi)混合物，能夠讓其在1個(gè)月內(nèi)不會(huì)受到木蠹蛾的侵害。

不過(guò)，幸運(yùn)的是，人類(lèi)的鼻子還無(wú)法辨別出這種酸性脂肪類(lèi)提取物。專家說(shuō)，腐爛的尸體散發(fā)出的氣味在遠(yuǎn)處是無(wú)法聞到的。他試著將這種氣味的提取物涂到紙上，但并沒(méi)有聞到有刺激性的味道，并且也不排斥這種氣味。

研究人員已經(jīng)把這項(xiàng)科學(xué)成果發(fā)表在今年9月刊的《進(jìn)化生物學(xué)》(Evolutionary Biology)上。

億年前琥珀現(xiàn)奇特蒼蠅：

頭上長(zhǎng)角生5只眼

9 700萬(wàn)年至1.1億年前的琥珀，其中包裹著1只長(zhǎng)相奇特的遠(yuǎn)古蒼蠅。它的頭上長(zhǎng)有1個(gè)角并且生有5只眼睛，很容易發(fā)現(xiàn)捕食者的蹤影；其中有1對(duì)巨大的復(fù)眼，與今天的很多昆蟲(chóng)類(lèi)似。

研究人員表示，當(dāng)時(shí)膠粘的樹(shù)液滴落到這只蒼蠅身上，使其生動(dòng)逼真的細(xì)節(jié)特征得以保存而后逐漸硬化。

這種新發(fā)現(xiàn)的物種現(xiàn)在被稱之為“Cascopleciainsolitis”，能夠讓科學(xué)家更好地了解古代生態(tài)系統(tǒng)以及動(dòng)物居民的細(xì)節(jié)。美國(guó)俄勒岡州大學(xué)動(dòng)物學(xué)教授、研究員小喬治?波伊納表示：“所發(fā)現(xiàn)的其它任何昆蟲(chóng)均不擁有類(lèi)似這樣的角，而長(zhǎng)角的動(dòng)物中也沒(méi)有一個(gè)在頂部生有這些眼睛?！痹凇栋讏准o(jì)研究》(CretaceousResearch)雜志上，波伊納宣布發(fā)現(xiàn)蒼蠅家族的這個(gè)新成員。

角和眼睛賦予這種蒼蠅強(qiáng)大的視力，使其更適于在森林地區(qū)生存。波伊納認(rèn)為這個(gè)角用于支撐3只單眼，幫助它們更容易發(fā)現(xiàn)逼近的危險(xiǎn)。他指出，危險(xiǎn)可能來(lái)自于生活在古代緬甸森林的蟑螂、捕食性昆蟲(chóng)、合掌螳螂、蜥蜴等捕食者。獨(dú)角古蠅其它一些怪異特征包括s形節(jié)狀觸角、異乎尋常的長(zhǎng)腿以及退化的顎。長(zhǎng)腿可幫助它們?cè)诨ǘ渖吓佬?，退化的顎則導(dǎo)致它們只能啃咬非常小的食物顆粒。在獨(dú)角蠅腿上發(fā)現(xiàn)的花粉粒說(shuō)明，這種昆蟲(chóng)主要以花朵為食。波伊納說(shuō)：“它們可能是一群溫順的小生靈，主要以小型熱帶花卉的花粉和花蜜為食?！痹诳铸埲耘f生存的時(shí)代，獨(dú)角蠅的這種怪異可能有其合理的一面。波伊納說(shuō)：“那是一個(gè)白堊紀(jì)初期即將結(jié)束的時(shí)代，當(dāng)時(shí)大量進(jìn)化適應(yīng)正在上演。角和多只眼睛一定讓這種昆蟲(chóng)在非常微小的花朵上獲得一種優(yōu)勢(shì)，但隨著體積更大的花出現(xiàn)，這種優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在，它們也因此走向滅絕。獨(dú)角蠅是白堊紀(jì)時(shí)期的古怪動(dòng)物之一，它們顯然在進(jìn)化道路上走進(jìn)死胡同?！?/p>

美國(guó)軍方研制納米芯片可控制昆蟲(chóng)成“間諜”

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)軍方目前正在秘密資助一項(xiàng)用于間諜任務(wù)的“生物武器”計(jì)劃，該計(jì)劃將利用甲蟲(chóng)或其他體型較小的昆蟲(chóng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)竊聽(tīng)或拍照等秘密任務(wù)。

據(jù)悉，美國(guó)國(guó)防部科技計(jì)劃局已經(jīng)花費(fèi)數(shù)年時(shí)間，研制出了一種可以執(zhí)行秘密間諜任務(wù)的電子生物武器?？蒲腥藛T將一個(gè)微型的電子芯片植入甲蟲(chóng)大腦，通過(guò)筆記本電腦實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控“間諜甲蟲(chóng)”。據(jù)科研人員介紹，美軍計(jì)劃利用這種植入設(shè)備，通過(guò)刺激甲蟲(chóng)的大腦來(lái)振動(dòng)翅膀，控制甲蟲(chóng)的起飛、飛行和降落等活動(dòng)。這種設(shè)備是納米級(jí)的芯片，遙控者可以通過(guò)控制甲蟲(chóng)一側(cè)或另一側(cè)的基底肌肉使翅膀振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制方向。同時(shí)，科研人員還將一個(gè)微型電池和一個(gè)帶有收發(fā)器的微型控制器植入了甲蟲(chóng)體內(nèi)。值得注意的，植入這些芯片的時(shí)間，恰好是這些甲蟲(chóng)成蛹的時(shí)候。

據(jù)報(bào)道，受美國(guó)國(guó)防部委托，加州大學(xué)伯克利分校的動(dòng)物生物智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)3種來(lái)自喀麥隆的大型甲蟲(chóng)進(jìn)行了測(cè)試。它們最小的2 cm長(zhǎng)，最大的20 cm長(zhǎng)。目前，已經(jīng)對(duì)其中的部分甲蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)成功。此外，科研人員還希望對(duì)這些可遠(yuǎn)程遙控的甲蟲(chóng)進(jìn)行局部“改造”，打造成未來(lái)戰(zhàn)士版的機(jī)器甲蟲(chóng)，試圖在這些甲蟲(chóng)身上安裝照相設(shè)備、GPS設(shè)備、或微型武器。軍方希望通過(guò)這種方式，研制出更多可用于軍事的生物武器，遠(yuǎn)程遙控只是這項(xiàng)研究的初步階段，在未來(lái)還將實(shí)現(xiàn)更

多的功能。

螞蟻與植物共生不完美破壞植物性繁殖

螞蟻和某些植物具有典型的互利共生關(guān)系，植物為螞蟻提供食宿，換來(lái)的是螞蟻有效地抵御植物的入侵者。然而，最新一項(xiàng)研究顯示，這種互利互惠的關(guān)系看上去并不完美，往往螞蟻破壞了植物的性繁殖。

節(jié)果決明(Cordia nodosa)是一種與螞蟻共生的南美洲植物，Allomerus octoarticulatus是與節(jié)果決明植物一起生存的螞蟻物種之一，它們?cè)谝黄鹕顣r(shí)，這種螞蟻既充當(dāng)著朋友，也充當(dāng)著破壞者，盡管它們可以保護(hù)螞蟻，但同時(shí)卻破壞了植物，使其無(wú)法繁殖。

科學(xué)家推測(cè)螞蟻能夠迫使植物將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要用于生長(zhǎng)，而不是結(jié)出果實(shí)和種子。節(jié)果決明樹(shù)枝的中空節(jié)結(jié)叫做“蟲(chóng)菌穴(domatla)”，螞蟻在蟲(chóng)菌穴里居住，同時(shí)以植物上生產(chǎn)甘露的介殼蟲(chóng)為食。如果節(jié)果決明植物生長(zhǎng)得更快，那么植物體上就有更多的蟲(chóng)菌穴，能夠使螞蟻殖民地進(jìn)一步擴(kuò)張。

為了測(cè)試這項(xiàng)假設(shè)，美國(guó)哈佛大學(xué)生態(tài)學(xué)家梅甘一弗雷德里克遜(Megan E，F(xiàn)redenckson)前往秘魯對(duì)節(jié)果決明和寄居的阿芝臺(tái)螞蟻進(jìn)行了觀察，為了模擬阿芝臺(tái)螞蟻的共生效果，她對(duì)節(jié)果決明植物剪去了所有的花朵，之后她發(fā)現(xiàn)這種節(jié)育后的植物生長(zhǎng)速度是其他未剪去花朵植物的4倍。然而被剪裁花朵的螞蟻寄居的螞蟻并不意味著終結(jié)節(jié)果決明植物的性繁殖能力，這種植物在生命歷程中能夠寄居多種螞蟻，最終某種螞蟻能夠使該植物的繁殖能力再度興旺發(fā)育。目前，這項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在近日已出版的《美國(guó)自然主義者》(American Naturalist)雜志上。

美刊評(píng)出最美蝴蝶枯葉蝶化身落葉

據(jù)美國(guó)《發(fā)現(xiàn)》雜志網(wǎng)站報(bào)道，美國(guó)著名花卉及動(dòng)植物攝影大師哈羅德，費(fèi)恩斯坦近日出版了一本名為《百種蝴蝶圖片集》的新書(shū)。新書(shū)圖文并茂地向人們介紹了全球各種奇特的蝴蝶或飛蛾?！栋l(fā)現(xiàn)》雜志網(wǎng)站評(píng)出書(shū)中最美麗、最奇特的八種蝴蝶或飛蛾并于互聯(lián)網(wǎng)上。

1，8-8蝴蝶

這是一個(gè)生活于南美洲的蝴蝶物種，名為“8-8蝴蝶”，它的名稱就來(lái)源于其下層翅膀上的“8”字型圖案。這只蝴蝶絢麗的翅膀讓它看起來(lái)相當(dāng)神奇，翅膀上美麗的圖案充滿了神秘色彩。事實(shí)上，這種美麗的翅膀不僅僅具有觀賞價(jià)值，它還可以恐嚇和欺騙捕食者，幫助蝴蝶逃避攻擊。此外，它還有一個(gè)重要的功能，那就是吸引異性。

2，郵差蝴蝶

郵差蝴蝶的翅膀紅黑相間，其中亮紅色的部分意在警告可能的捕食者。其艷麗的斑紋明顯表示，這種蝴蝶是有毒的，捕食者應(yīng)該遠(yuǎn)離它們。這就是一種警戒色，在自然界許多動(dòng)物身上都存在。事實(shí)上，許多蝴蝶身上并沒(méi)有毒性，但它們成功地進(jìn)化出這種警戒色，它們身上長(zhǎng)出的圖案和許多有毒蝴蝶身上的圖案完全相同。

3，貓頭鷹蝴蝶

貓頭鷹蝴蝶的名字也來(lái)源于它們翅膀上的圖案。在它們下層兩側(cè)翅膀上，分別有一處像貓頭鷹眼睛一樣的圖案，看起來(lái)有點(diǎn)兇神惡煞。很明顯，這也是一種警戒色。貓頭鷹眼睛圖案的功能就是在欺騙捕食者，讓對(duì)方誤認(rèn)為正有一只大眼睛動(dòng)物在兇狠地瞪著它們。生物學(xué)家認(rèn)為，這種圖案或許還有一層含義，那就是蝴蝶下層翅膀是身體較弱的部分，這樣的圖案就是為了恐嚇捕食者不敢輕易下手，至多也是攻擊上層較硬的翅膀。

4，枯葉蝶

枯葉蝶最容易“消失”在地面之上?？萑~蝶的翅膀與樹(shù)林中地面上的落葉非常相近，幾乎可以以假亂真。當(dāng)它們落在地上收起翅膀時(shí)，可以很好地躲過(guò)捕食者的攻擊。當(dāng)危險(xiǎn)過(guò)去以后，它們又會(huì)振翅高飛。不過(guò)，在它們翅膀展開(kāi)之后，翅膀頂端的淡藍(lán)色部分就可能顯現(xiàn)出來(lái)。

5，太陽(yáng)毒蛾

太陽(yáng)毒蛾主要生長(zhǎng)于馬達(dá)加斯加島，其身上的華麗色彩也是為了警告捕食者，讓對(duì)方知道它們身上的毒性。蝴蝶和飛蛾大都屬于鱗翅類(lèi)昆蟲(chóng)。它們的翅膀由許多微小的鱗片組成，這些鱗片既可以防止它們的身體受潮，也可以發(fā)出奇妙的光芒，形成美麗的圖案。它們身上的許多色彩就是由鱗片上的熒光色素所生成。許多蝴蝶和飛蛾翅膀的微結(jié)構(gòu)具有特殊的光學(xué)特性，可以從不同方向散射光線。

6，藍(lán)閃蝶

藍(lán)閃蝶也稱為“藍(lán)摩佛蝴蝶”，其特別之處就在于它們會(huì)利用自己的色彩優(yōu)勢(shì)來(lái)保護(hù)自己。當(dāng)有捕食者接近時(shí)，它們就會(huì)快速振動(dòng)自己的翅膀，產(chǎn)生閃光現(xiàn)象來(lái)恐嚇對(duì)方。這種熱帶蝴蝶并不是以花蜜為食，相反它們更喜歡吃成熟熱帶水果的汁液，比如芒果、荔枝等。

7，透翅蝶

透翅蝶看起來(lái)就有一種夢(mèng)幻般的感覺(jué)。與其他透明翅膀的蝶類(lèi)一樣，透翅蝶的翅膀上沒(méi)有那一層鱗片，因此很容易識(shí)別它們。透翅蝶主要生活于南美洲的雨林中。它們這種透明的翅膀可以起到隱形的效果，以躲避捕食者的攻擊。