Cell Press 2021年十篇最受关注的生命科学论文

注：本文由Cell Press授权转载

本合辑是2021年在Cell Press旗下生命科学期刊上发表的一些除新冠外，依旧鼓舞人心的科学研究。这些研究反映了人们对生物医学进展、动物行为和人类祖先的强烈兴趣。本合辑并不反映文章本身的质量或被引数量，但它汇总了过去12个月中那些产生了轰动效应的研究，希望大家会喜欢！

1.海蛞蝓自断头颅，再生躯体

你听说过有些动物可以在失去尾巴或肢体后再生。但科学家们发现了两种囊舌类海蛞蝓（sacoglossan sea slug），它们更厉害，可以在整个躯干脱落以后，再生出包括心脏和其他内部器官的完整身体。这纯粹是一个偶然的发现。有一天，在日本奈良女子大学（Nara Women’s University）Yoichi Yusa实验室工作的Sayaka Mitoh观察到了一个意想不到的现象：一只没有身体的海蛞蝓正在移动。几天之内，它后脑勺的伤口就闭合了；而大约三周之后，躯干就完成了再生。Mitoh和Yusa不清楚海蛞蝓是如何做到这一点的。但是，Mitoh表示，他们怀疑海蛞蝓脖子切口处有类似干细胞的细胞，从而使得海蛞蝓的躯体能够再生。

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2.培养皿中的泪腺也会流泪

干细胞衍生的类器官产生了泪水！这一突破或可帮助阐明流泪和干眼症的生物学原理。来自荷兰Hubrecht研究所的研究人员证明，这种类器官在移植到小鼠泪腺中后，可以进行吞噬、整合，并产生成熟的泪液产物。该研究的通讯作者Hans Clevers希望有朝一日这种可以分泌泪液的类器官能够移植到患有泪腺疾病的患者身上。

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3.研究人员正在对奶牛进行如厕训练，以减少奶牛排泄物造成的氨气排放

农场里，奶牛在吃草时随地排泄，排泄物的积累和传播往往会污染当地的土壤和水流。这一问题可以通过把奶牛关在牛棚里得到控制，但是在牛棚这种局限的环境中，奶牛的尿液和粪便会结合在一起产生氨气，这是一种间接的温室气体。德国农场动物生物学研究所（Research Institute for Farm Animal Biology）的动物心理学家Jan Langbein正在教奶牛使用厕所，以解决这个问题，他的团队将这种方法称为“MooLoo训练”。经过如厕训练，奶牛的排泄物就可以被收集起来处理，从而保持牛舍清洁、减少空气污染，并建设更加开放、动物友好型的农场。

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4.哺乳动物可利用肠道进行呼吸

与某些水生生物一样，啮齿类动物和猪具备利用肠道进行呼吸的能力。来自日本和美国的研究人员证明，通过直肠输送氧气或含氧液体，拯救了两个呼吸衰竭的哺乳动物模型。新冠大流行加剧了呼吸机和人工肺的临床需求，这项研究恰逢其时。该研究的通讯作者，来自东京医科齿科大学和辛辛那提儿童医院医疗中心的Takanori Takebe希望，这种新的给氧方法可以用于治疗患有严重呼吸衰竭的人类患者。

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5.研究人员创造出了人猴嵌合体胚胎

中美两国的研究人员将人类干细胞注入到灵长类动物的胚胎中，且得到的嵌合体胚胎能够生长相当长一段时间--长达20天。自20世纪70年代以来，研究人员已经能够生成哺乳动物的种间嵌合体了，最初的嵌合体产生于啮齿类动物，并被用来研究早期发育过程。而本项研究之所以能够实现，要归功于2020年取得的一项进展，当时本研究的合作团队--中国云南昆明理工大学的季维智团队--开发了一项技术，能使猴子胚胎在体外保持活力并生长较长时间。这项研究尽管有道德方面的隐忧，但有可能为发育生物学和进化研究提供新的见解，亦有利于开发人类生物学和疾病新模型。

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6.大脑类器官发育出光敏性眼杯

研究人员利用人类诱导多能干细胞生成了一个大脑类器官，该大脑类器官含有一种被称为眼杯（optic cup）的眼睛结构。该类器官自发地在大脑类区域的前端发育出双侧对称的眼杯，证明了诱导多能干细胞在一个高度复杂的生物过程中的内在自我塑造能力。过去，研究人员已经从专注于生成纯视网膜的多能干细胞出发，生成了光敏性眼杯，但直到现在，大脑类器官还未能实现眼杯和其他三维视网膜结构的功能整合。来自杜塞尔多夫大学医院（University Hospital Düsseldorf）的Jay Gopalakrishnan希望这种类器官会有助于研究胚胎发育过程中的脑眼相互作用，以及建立先天性视网膜疾病模型。

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7.杀死一只幼鸟：缓慢但致命的乌龟

捕食者并不需要拥有最快的速度或反应力，就能捕捉到鸟。研究人员报告了第一份有记载的乌龟捕食证据：该乌龟咬住了一只燕鸥雏鸟的头，将其杀死并吃掉。该岛上的保护和可持续发展副经理Anna Zora拍摄到的视频显示，乌龟蓄意、有计划地展开了攻击，该视频构成了第一批相关明确证据的一部分。该研究的通讯作者Justin Gerlach表示，乌龟张开嘴、舌头回缩，然后接近雏鸟，这是乌龟典型的攻击性行为，这种行为似乎将燕鸥视作要杀死的对象，而不仅仅是食物。这是人类第一次用相机拍到这样的行为，而且这很可能并不是乌龟屠杀鸟的唯一案例。虽然被拍摄到的这只乌龟似乎是一个有经验的猎手，但研究人员尚不清楚有多少乌龟在进行这种捕食、它们多长时间捕食一次、从中获得多少营养，以及这种情况是否也发生在其他地方。

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8.研究显示，章鱼有两种交替的睡眠状态

众所周知，章鱼会睡觉且在睡觉时会改变颜色，但是来自巴西的研究人员发现，这些颜色变化是两种主要的交替睡眠状态的特征：一个“活跃睡眠”阶段和一个“安静睡眠”阶段。北里奥格兰德联邦大学（Federal University of Rio Grande do Norte）脑科研究所的研究生Sylvia Medeiros表示，这些发现提示，章鱼可能经历类似做梦的过程。

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9.自闭症患者肠道微生物群差异可能是由饮食偏好造成的

既往研究表明，肠道微生物群组成的差异可能至少是自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder）的部分原因，因为某些类型的微生物在自闭症患者身上更为常见。但是来自Mater Research的Jacob Gratten与昆士兰大学合作开展的一项研究表明，二者之间的联系实际上可能是反过来的：我们在自闭症儿童的肠道中发现的物种多样性现象可能是由自闭症相关的限制性饮食偏好导致的，而非自闭症的病因。

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10.“龙人” 化石可能取代尼安德特人成为我们的近亲

20世纪30年代，人们在黑龙江省哈尔滨市的建筑工地发现了一个已知保存得近乎完美的古人类化石。河北地质大学的古生物学教授季强表示，这个头骨代表了一个新发现的人类物种，名为“Homo longi”或“龙人”（Dragon Man）。季强和他的团队认为，“Homo longi”血统可能是我们的近亲--而且它的发现或将改变我们对人类进化的理解。

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