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進化生物學研究進展范文第1篇

[關鍵詞] 黃酮類化合物； 合成途徑； 合成生物學

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

黃酮類化合物（flavonoids）是植物特有的次生代謝產物，指2個苯環（A與B環）通過中央3個碳原子相互連接形成具有C6C3C6基本結構的一系列化合物[1]，由于這類化合物大多呈黃色或淡黃色，因此稱為黃酮。目前已知的黃酮類化合物超過1萬種，根據結構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（anthoyanidins）[2]。黃酮類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化合物，甘草中的甘草素和橙皮中的橙皮素為二氫黃酮類化合物，兒茶中的兒茶素為黃烷酮類化合物，葛根中的葛根素為異黃酮類化合物。在植物中黃酮大多與糖結合，以黃酮苷的形式存在，少部分以游離態存在?，F代藥理學研究表明黃酮類化合物具有抗癌、抗氧化、抗炎、抗動脈粥樣硬化、抗腫瘤等多種藥理活性，在藥品開發和食品保健領域具有廣泛的應用前景[34]。

1 黃酮類化合物的合成途徑

黃酮類化合物的生物合成首先通過苯丙烷途徑將苯丙氨酸轉化為香豆酰CoA，香豆酰CoA再進入黃酮合成途徑與3分子丙二酰CoA結合生成查爾酮，然后經過分子內的環化反應生成二氫黃酮類化合物[5]。二氫黃酮是其他黃酮類化合物的主要前體物質，通過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，是黃酮類化合物生物合成的起始物質。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的酚酰CoA。在大多數藥用植物中參與酚酰CoA生物合成的基因已經得到鑒定。PAL是苯丙烷途徑中的第1個關鍵酶，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RTPCR分析表明該基因在青蒿的嫩葉中高表達，在大腸桿菌中PAL的酶活力能達287.2 U?mg-1。C4H是苯丙烷途徑的第2個酶，其能對反式肉桂酸進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春花[7]、黃芩[8]、三角葉楊[9]等。Kong等[10]通過分析虎眼萬年青轉錄組數據克隆到了1個C4H基因，通過酵母異源表達分析表明該基因能將反式肉桂酸轉化為香豆酸。4CL是苯丙氨酸途徑中的關鍵性限速酶，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]從地錢中克隆到了1個4CL基因，在大腸桿菌中該基因能將香豆酸轉化為對羥基香豆酰CoA，酶動力學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）是黃酮類化合物合成途徑中的第1 個限速酶，第1 個植物中的CHS是1983 年在荷蘭芹中發現的，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結合形成一個具有C13 結構的柚皮素查耳酮或松屬素查耳酮。查耳酮異構酶（CHI）是黃酮類化合物代謝途徑中的第2 個關鍵酶，第1 個CHI基因是Mehdy等[12]于1987 年從法國豌豆中分離出來的，其能使CHS的催化產物發生分子內環化。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羥基查耳酮轉化為柚皮素。Park等[14]從黃芩中克隆到了CHI基因，為了驗證該基因的功能，該研究小組構建了CHI基因的過表達和RNAi載體并轉化毛狀根。與對照組相比，CHI基因過表達的毛狀根中黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素含量明顯增加，而在CHI基因表達通過RNAi受到抑制后，黃酮類化合物的含量明顯降低。

1.3 從二氫黃酮到各類黃酮類化合物 二氫黃酮類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化合物。FNS存在2種類型FNSⅠ和FNSⅡ，其中FNSⅠ主要分布于傘形科植物中，能直接將柚皮素轉化為芹黃素，而FNSⅡ則于植物中普遍存在且表現出完全不同的催化活性，其能在C2和C3脫氫生成黃酮類化合物[1516]。Han等[17]從地錢中克隆到了FNS基因，通過異源表達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FNS基因（LjFNSⅡ1.1和LjFNSⅡ2.1），從灰氈毛忍冬中克隆到了一個FNS基因（LmFNSⅡ1.1），在酵母中表達的LjFNSⅡ1.1， LjFNSⅡ2.1和LmFNSⅡ1.1分別能將圣草酚，柚皮素，甘草素轉化為木樨草素，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。

二氫黃酮類化合物能在異黃酮合成酶（IFS）的催化下將芳香基團從2位向3位轉移生成異黃酮類化合物。Misra等[19]首次從補骨脂中克隆到了PcIFS基因，該基因在補骨脂的各個組織器官中均有表達，并可以被茉莉酸甲酯和水楊酸的誘導。為了驗證該基因的功能，該研究小組在煙草中對PcIFS基因進行了過表達分析，與對照組相比過表達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IFS基因并在擬南芥中對其進行了功能驗證，在表達IFS的擬南芥中能檢測到染料木黃酮，說明IFS參與異黃酮類化合物的生物合成。

二氫黃酮類化合物能在黃烷酮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化合物。F3H能在5，7，4黃烷酮 C3位進行羥化反應，生成二氫山柰素，而該物質則是合成黃烷酮和花色素的重要中間產物，因此F3H是控制黃酮合成與花青素苷積累的分流節點，被認為是整個類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，通過體外酶活分析發現F3H能將松屬素轉化為二氫山柰酚。黃酮醇合成酶（FLS）是黃酮類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化為山柰酚，同時該酶也能將柚皮素轉化為山柰酚，該研究表明在黃酮類化合物合成途徑中FLS是一個雙功能酶。二氫黃酮醇類化合物能在二氫黃酮醇4還原酶（DFR）的作用下生成無色花色素類化合物，之后又在無色花色素還原酶（LAR）的作用下轉化為兒茶酚等黃烷醇類化合物。二氫黃酮醇 4還原酶（DFR）是花青素和鞣質合成途徑中的關鍵酶，其是一個重要的分支點[25]。Cheng等[26]從銀杏中克隆到了3個DFR基因（DFR1，DFR2，DFR3），在大腸桿菌中表達的DFR1與DFR3能將二氫槲皮素轉化為無色花青素，而DFR2能將二氫山柰酚轉化為白天竺葵苷元。原花色素是植物應對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關鍵酶。Wang等[27]從三葉楊中克隆到了LAR基因（PtrLAR1）。為了驗證該基因的功能，該研究小組在白楊中對基因PtrLAR1進行了過表達分析，發現過表達植株中的原花色素有明顯的增加，同時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第2個酶，該酶能將無色花青素轉化為花青素。Xu等[28]從銀杏中克隆到了ANS基因，在大腸桿菌中進行表達后，該酶能將無色花青素轉化為花青素，同時該酶也能將二氫槲皮素轉化為槲皮素，說明ANS在花青素和黃酮醇合成途徑中是一個雙功能酶。

1.4 黃酮類化合物的結構修飾 黃酮類化合物在甲基和糖基轉移酶等修飾酶的催化下能形成多種黃酮類衍生物。Li等[29]首次從葛根中克隆到了一個異黃酮3O甲基轉移酶（OMT）基因，通過在大腸桿菌和酵母中進行表達，發現該酶能對異黃酮的3位羥基進行甲基化。在植物的組織內多數黃酮與糖結合，以黃酮苷的形式存在，對黃酮類化合物進行糖基化修飾有利于增加產物的穩定性及溶解性。Li等[30]從葛根中分離了7個全長的糖基轉移酶候選基因并在酵母表達體系中對這些基因進行了功能驗證，通過分析發現有一個候選基因（PlUGT1）能將異黃酮的7位羥基進行糖基化，這些實驗表明PlUGT1是一個異黃酮7O糖基轉移酶。Wang等[31]從葛根中克隆到了異黃酮4′，7O二糖苷糖基轉移酶（PlUGT2）基因，通過體外酶活分析發現PlUGT2能對異黃酮的O4′和O7′進行糖基化，Realtime PCR發現PlUGT2在葛根根中表達量最高，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化合物的糖基化反應。

2 黃酮類化合物的合成生物學研究

對黃酮類化合物合成途徑的深入研究和解析為其合成生物學研究奠定了基礎，推動了相關領域的快速發展，近年來已對槲皮苷[32]、柚皮素[33]、松屬素[34]、兒茶素[35]、金雀異黃酮[36]、非瑟酮[37]和無色花青素[38]等多種黃酮類化合物開展了合成生物學相關研究。

2.1 柚皮素 Santos等[39]將來源于類球紅細菌的RgTAL，有高效催化活性的Sc4CL和PhCHS及經密碼子優化的MsCHI一起構建到表達載體，以產酪氨酸的大腸桿菌為底盤細胞，在含葡萄糖的MOPS培養基里生產出了柚皮素29 mg?L-1。丙二酰CoA是黃酮類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，使其成為黃酮類化合物合成生物學研究的一個瓶頸。在該研究中采用了2種策略來提高丙二酰CoA的供應，策略一：構建一條丙二酸鹽同化途徑增加丙二酰CoA的供應；策略二：添加脂肪酸途徑的抑制劑淺藍菌素用于抑制競爭支路，限制丙二酰CoA向脂肪酸轉化。通過以上2個途徑的改造，柚皮素的產量分別增加了59%，190%，最終使柚皮素的產量達到了84 mg?L-1。

2.2 松屬素 Wu等[40]利用合成生物學手段首次將葡萄糖轉化為松屬素，為了實現二氫黃酮的從頭合成，該研究小組在大腸桿菌中構建了4個功能模塊，模塊一含內源性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苯酸脫水酶基因pheAfbr，可以將葡萄糖轉化為苯丙氨酸；模塊二含基因PAL和4CL，將苯丙氨酸轉化為肉桂酰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；模塊四含基因CHS和CHI，將肉桂酰CoA和丙二酰CoA轉化為松屬素；對這4個模塊進行優化調節最終使得松屬素的產量達到40.02 mg?L-1。Cao等[41]通過在大腸桿菌中過表達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的表達量分別增加了1.4，1.6倍，導致松屬素的產量分別增加了10.6，31.8倍，該實驗結果表明過表達FabF能提高丙二酰CoA和松屬素的產量。隨后，該研究小組在過表達FabF的菌株中加入了淺藍菌素使松屬素的產量最終由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槲皮素相似的結構，Stahlhut等[37]推測非瑟酮可能通過一個類似于槲皮素生物合成途徑進行合成，因此提出一個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的作用下轉化為甘草素，甘草素在F3H的作用下轉化為garbanzol，該化合物與二羥基山柰酚具有相似的結構，最后garbanzol在黃酮單氧化酶（FMO）和細胞P450還原酶（CPR）的作用下轉化為非瑟酮，該途徑中以O2， 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化為非瑟酮。最終，在該研究中構建的工程菌株能產12.5 mg?L-1的香豆酸和0.3 mg?L-1非瑟酮。

黃酮類化合物具有多種藥理活性，在人類的健康及飲食方面發揮著具有重要作用。過去大多數黃酮類化合物都是通過植物提取和化學合成獲得，這會帶來資源過度開采和環境污染破壞等問題。隨著人們健康觀念的不斷提高，人們對黃酮類藥品和保健品的需求量逐漸增大，現有的產量將難以滿足日益增長的市場需求。隨著高通量測序技術和其他組學技術在本草基因組學（herbgenomics）研究中的應用，極大地推動了黃酮類化合物合成途徑研究的進展，為其合成生物學研究奠定了基礎[4243]。因為柚皮素和松屬素是多種黃酮類化合物的前體物質，因此對這2種化合物的合成生物學研究最為深入和廣泛。早期的研究通過在大腸桿菌或者酵母中表達一些關鍵酶基因，可以將外源添加的香豆酸、苯丙氨酸、肉桂酸等前體物質轉化為柚皮素和松屬素，但是由于這些前體物質昂貴導致難以產業化。近期研究表明可以通過合成生物學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成本。通過進一步優化黃酮生物合成體系，提高終產物的產量，推動黃酮合成生物學研究從實驗室向工業化生產的轉化，從而為黃酮類藥物和保健品的研發提供新的化合物來源。

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進化生物學研究進展范文第2篇

[關鍵詞] 分化型甲狀腺癌；分子生物學；進展

[中圖分類號] R736.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2013）09（b）-0019-03

甲狀腺癌主要組織病理學類型包括狀癌（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%，女性發病率較高。近20年來，我國甲狀腺癌發病率呈明顯上升趨勢，由約1/10萬上升到（3～4）/10萬。DTC確切的致病因素尚不清楚，幼年時過量射線照射是目前唯一確定的致癌機制[1-2]。近年來分子生物學技術研究使人們對甲狀腺癌的分子機制有了更深入的了解，這對于指導甲狀腺癌的診斷治療及療效評價有非常重要的意義，本文就DTC相關基因研究進展進行綜述。

1 BRAF基因

BRAF基因最早是在人類尤文肉瘤中發現的高度表達變異的癌基因，在極少數的胃腸癌、肺癌、卵巢癌以及甲狀腺癌等多種腫瘤中都有表達[3]。BRAF又名鼠類肉瘤濾過性毒菌致癌同源體B1，該基因位于第7號染色體，為RAF基因家族成員之一，是RET和RAS的下游信號分子。目前認為，BRAF基因突變是甲狀腺癌最常見的基因變異之一，約49%的PTC和25%的ATC會出現該基因的表達[4]。其發生機制為BRAF基因錯義突變的15外顯子堿基，致使翻譯蛋白質600位密碼子將對應的纈氨酸 （V600E）替代為谷氨酸，可活化蛋白激酶，并進一步激活ERK激酶，向MAPK信號通路下游傳遞細胞有絲分裂信號，致使甲狀腺細胞腫瘤形成并向惡性轉化[5]。

BRAF基因突變是近年來甲狀腺癌基因領域的重要研究進展，也是目前針對DTC發生機制研究最多的突變類型之一。最近研究顯示導致激酶激活突變的因素有多種，包括點突變框內插入或框內缺失、放射線暴露等，盡管其發生率較低。由于BRAF基因突變在DTC中發生率較高，而在甲狀腺良性病變中檢測不到，因此該突變可以作為特異性較強的DTC診斷指標。該突變與低分化的甲狀腺癌及ATC的變異性也有較強關聯性，在高細胞及經典亞型的PTC中更為常見。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，此突變可使腫瘤更易去分化，因為此突變可見于間變性轉化，如甲狀腺包膜外侵犯、遠處轉移和腫瘤復發，而這類因素往往代表著較高的腫瘤相關死亡率。一些大樣本臨床研究證實，腺體外浸潤、區域淋巴結轉移、TNM分期（Ⅲ/Ⅳ期）均與BRAF突變呈正相關[6]。有研究對PTC患者隨訪顯示高達80%～85%的復發PTC伴有BRAF突變，這證明對于PTC復發，BRAF突變有很強的預測作用。

以BRAF以及其下游激酶為靶點的分子靶向藥物治療已成為目前DTC治療研究的又一熱點。近年來研究顯示多靶點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胞和甲癌腫瘤模型的增殖和生長，但目前國內尚未見該藥用于甲狀腺癌治療的報道[7]。

2 RET/PTC重排基因

RET基因于1985年首次發現于小鼠轉化的NIH3T3細胞中，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基因的跨膜區和細胞外區丟失，取而代之的是不同基因來源的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。其產生的嵌合體使RET原癌基因編碼的酪氨酸蛋白激酶發生激活，通過下游信號的傳導使甲狀腺濾泡上皮細胞發生惡性轉化[8]。目前研究指出，甲狀腺的免疫功能通過RET/PTC1下調，可間接促進PTC的發生。提示癌基因、免疫、炎癥及惡性腫瘤生物學特性之間存在一定聯系，在甲狀腺癌發病機制中RET/PTC基因重排有較重要的作用。

在PTC細胞中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或基本不表達[9]，所以RET/PTC重排可以作為診斷PTC較特異的指標。但PTC中RET/PTC的表達率報道不一，所以其陰性結果并不能完全除外PTC。此外，國外研究還發現放射性暴露史能引起RET/PTC基因重排并進一步促使甲狀腺癌的發生。國外學者報道幼年時曾有放射線暴露史的PTC患者的RET/PTC重排發生率明顯高于無此經歷的PTC患者[10]。還有作者對在切爾諾貝利核泄露事故中受過量射線照射所致的狀甲狀腺癌患者進行分子生物學分析也發現上述特點。

對于有無RET/PTC重排及與PTC的臨床特征之間的關系，目前臨床認為存在RET/PTC重排的PTC患者的TNM分期更晚，也更易表現出甲狀腺被膜外侵犯，也更易復發。但由于采集病例數較少以及所采用的免疫方法不同，在不同的國家和地區，其陽性率相差也比較大，為2.5%～53.5%。還有證據顯示是否存在RET/PTC重排與甲狀腺狀癌的不同生物學行為特點有關，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]。國外Zafon等[12]報道 RET/PTC表達陽性的甲狀腺狀癌患者更易發生局部浸潤及淋巴結轉移，兩者差異有統計學意義（P

舒尼替尼（sunitinib）為近年研制的一種多靶點受體拮抗劑，可以明顯抑制RET/PTC酪氨酸激酶[13]。在另一項研究中，舒尼替尼可抑制具有RET/PTC1重組的PTC增殖和生長，但目前國內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，廣泛存在于人和動物細胞中，為人類多種腫瘤最常見的基因異常。RAS基因包括K-RAS、H-RAS和N-RAS 3種類型，這三種基因內結構分別很大，但都編碼一種結構相似的G蛋白質，分子量為21 kD，故統稱為P21-RAS[14]。分子生物學及遺傳學研究提示，RAS基因是存在于細胞膜上一種鳥嘌呤核苷酸的結合蛋白，為多種酪氨酸激酶受體的感受器，并細胞的生長及分化起調解作用。該基因一般有兩種存在方式，即與GDP結合時的失活狀態以及與GTP結合時的活化狀態。突變的RAS蛋白降低了自身內源性鳥苷酸三磷酸酶（GTP）的活性，其結果是致使GTP與RAS蛋白的持續結合并具有了促使細胞生長的作用，致使RAS處于一種持續激活的狀態中。由于酪氨酸激酶受體等多種信號傳導通道的傳感器都受該基因編碼聯系，并可激活多個不同信號傳導通道，其結局會導致甲狀腺組織細胞轉化為惡性。

RAS突變常在特定腫瘤中出現，如RAS突變可見于95%的胰腺癌中。它也是DTC中檢測到的最常見的突變之一。不同的腫瘤有不同的RAS基因突變類型，如K-RAS突變與肺癌有關等。DTC中已經檢測到多種RAS基因突變如N-RAS、K-RAS、H-RAS，但在MTC組織中幾乎從未檢測出該基因突變。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[15-16]，該基因突變還對濾泡性腺瘤能否進一步發展為腺癌或者未分化癌具有一定的預測意義，為RAS陽性的腺瘤積極手術切除提供依據。大約10%的FTC可見RAS基因的點突變，并且似乎僅與濾泡亞型FTC有關。RAS點突變型FTC往往伴有濾泡變異型組織學的特性，表現為腫瘤外侵、腫瘤的失分化和出現轉移，這在存在骨轉移的病例中表現尤為明顯[17]。而在低分化DTC組織中往往RAS突變檢出率較高，表明該突變會導致DTC更強的侵襲能力。

RAS突變是在DTC中比較多見的事件，具有較高的特異性和敏感性。RAS突變和這些腫瘤的預后及臨床特征密切相關，作為一種DTC的診斷學標志具有較廣闊的發展前景。RAS抑制劑洛伐他汀已被證實在RAS突變的的甲狀腺腫瘤的體內具有抗腫瘤效果[18]，為RAS突變表達的DTC提供了新的治療方法，可能對限制腫瘤的播散有作用，這還需要臨床進一步研究。

綜上所述，多種免疫組化結果與DTC的發生、發展、預后和轉歸有密切關系，而且，每種基因的作用均有所不同。甲狀腺標本檢測P21-RAS有助于分化型甲狀腺癌的診斷，而進行RET/PTC及BRAF檢測，不但可以有助于診斷PTC，而且可更好地估計腫瘤的侵襲性及淋巴結轉移特點，對于腫瘤的后續治療方案（如分子靶向治療等）及判斷預后有重要價值。

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進化生物學研究進展范文第3篇

關鍵詞:進化生物學;教學實踐;選修課

進化生物學是一門綜合性較強的學科，對動物學、植物學、遺傳學、分子生物學、行為生態學等學科都有所涉及。邁爾認為，進化論是生物學中最大的統一理論;杜布贊斯基認為，如果不借助于進化的觀點，生物學上的事情就變得情理不通。由此可見，學習進化生物學有助于提高人們的認識，對學生認識事物的發展規律大有裨益。

一、進化生物學課程的特點

進化生物學的目的主要是推斷生物過去的發展歷史并解釋生物進化的原因和機制。該課程特點包括:1)涉及學科門類多。該學科廣泛吸收生物學各分支學科的成就，特別是將進化與生態學、分類學(系統生物學)、行為學、分子生物學等結合起來，研究有關的生命現象，涉及生物類群的范圍和結構層次也十分廣泛;除生物學方面的知識之外，還廣泛涉及地質學、化學、物理學等學科的內容;除自然科學之外，還涉及到社會科學的許多內容［1］;2)內容比較抽象、講述的故事古老，在現實中難以再現;3)不重視基本概念的闡述。進化生物學的學習需要以多個學科知識為基礎，以進化的觀點把各學科的知識串聯起來，側重生物學現象的起源和進化，也正因為這樣，對有些基本概念、基本原理的闡述稍顯簡略。4)理論性較強、學派眾多。進化生物學敘述的是生物學中的一般規律性問題，學習時要注意把握其精神實質，不要過多涉及功能生物學(包括形態學、生理學、遺傳學、生物化學等實驗性學科)方面的內容，從而忽略了從理論觀點上的提高進化生物學;各個學派有不同的觀點，學習時需分析比較各個學派的特點，取長補短［1］。

二、進化生物學課程在農學專業學生中開設所遇到的問題和解決辦法

(一)遇到的問題

在本次教學實踐，是在農學專業本科生中講授進化生物學，并且該門課程作為選修課。教學過程中遇到了一些問題:1)授課對象的知識結構不完善。本次授課面向的學生專業為農學專業，該專業在專業設置上側重對宏觀生物學知識的學習，而對微觀生物學知識了解得比較少，對微觀生物學知識理解困難。農學專業學生學習的課程主要集中在動物學，植物學，生態學，生理學，行為學以及作為選修課的分子遺傳學，所以在講授微觀知識時學生會感到抽象難懂，甚至完全聽不進去。2)作為選修課，學生不重視。進化生物學這門課程只是作為一門基礎選修課來開設，而基礎選修課考核相對輕松，一般采取課程論文考核或開卷考試的方式。沒有閉卷考試的壓力，學生在心理上會比較放松，容易輕視對該課程的學習。甚至有的學生在課堂上做一些與課堂教學無關的事情，比如在課堂上寫別的課程的作業。

(二)解決的辦法

針對以上的問題，提出并實踐了如下的辦法:1．結合學生的知識結構特點選擇合適的教材本次教學實踐選用的教材是由沈銀柱、黃占景編寫，高等教育出版社出版的《進化生物學》(第3版)，該教材分成十二章，內容分別是:進化生物學的由來及現狀，生命及其在地球上的起源，細胞的起源與進化，生物發展史，生物表型進化，生物的微觀進化，物種的形成，生物的宏觀進化，生物遺傳系統的進化，分子進化與分子系統學，人類的起源與進化，生態系統的進化［2］。主要內容包括兩個方面，即對生物的過去發展歷史進行推斷和對進化原因、機制的解釋。該教材系統性、理論性和條理性較強，對問題的闡述簡明扼要，系統地介紹了進化的知識，總體上側重對宏觀知識的講述，對應授課對象的知識結構。2．合適教學內容的選擇、正確教學手段的使用進化生物學的知識包括推斷生物進化的歷史，涉及到的知識比較古老，學生僅憑想象很難再現當時的情形，比如生命及其在地球上的起源、細胞的起源與進化、生物發展史等章節的內容，對于此類知識的講授，可以選擇增加一些與課程相關的紀錄片、探索片等。這就需要教師課前收集有關生命起源與進化，生物發展史的讀物與網絡資源，借鑒國內外大型探索、科幻和紀錄片，利用現代信息技術，用通俗易懂的語言、生動活潑的形式、圖文并茂的內容，制作《進化生物學》系列多媒體課件［3］。這部分內容還可以采用翻轉課堂的教學模式，讓學生在課外學習，通過網絡和教材自己去獲取知識，在課堂上對所學到的知識進行探討。而在闡述進化機制時需要介紹微觀進化、遺傳系統的進化、分子進化與分子系統學的知識，這部分內容因為學生的基礎較薄弱，可以考慮對這三個章節的內容做適當壓縮，側重對基本概念的理解，對教材中闡述得不夠詳細的概念進行補充與擴展，同時通過播放一些小視頻來對基本概念和普遍現象進行講授，比如可以用視頻、動畫的形式來幫助學生理解什么是遺傳物質，以及DNA的復制、轉錄和蛋白質翻譯過程，以此降低學生學習的難度。3．設置與課程內容相關的有趣的問題進化生物學因其理論性較強而容易讓學生學起來枯燥無味，對此，可以通過設置問題的形式把一些理論知識跟現實生活中的現象結合起來，讓學生進行探討，激發學生興趣，活躍課堂氣氛。設置的問題比如，從進化生物學的角度解釋“愛國是文化使然還是生物本能”“為什么優雅、風趣的人更吸引異性”“從進化角度討論人為什么要談戀愛”。另外，還可以深入了解學生在以前的學習過程中，參加過哪些野外實習，接觸到什么動物和植物，把進化知識與學生的野外實踐經歷聯系起來。4．結合科研實例進行講授教師可以選取當前進化生物學研究中比較有趣的研究論文來給學生進行講授，或者結合教師自身的研究來舉例，比如曾經做過哪些與進化有關的研究，想法如何產生，采用什么樣的研究思路，得出什么研究結果，對結果如何解釋，研究過程中遇到哪些有趣的故事，實踐證明，通過將科研故事與進化生物學研究實例結合起來穿插在課堂教學中講授，能對學生的興趣提升起到比較好的效果，學生還會積極主動發表自己的看法，整個課堂氣氛異?；钴S。此外，通過帶領學生參觀進化生物學研究實驗室，讓學生對進化生物學的研究氛圍有所體會也不失為一種好的辦法。5．鼓勵學生閱讀文獻，了解最新科研動態要學好一門課程，光靠教師在課堂上講授是不夠的。學生還應該在課外積極主動閱讀相關的書籍或者是科研論文。關于閱讀課外文獻，教師可以事先準備好與本次課內容相關的一些經典文獻，也就是對基本概念和基本原理的定義、來龍去脈闡述較為清楚的文獻，在課堂上向學生推薦，也可以指導學生自己去查閱。另外，鼓勵學生了解最新科研動態，讓學生知道目前所學的知識在科研上有哪些研究方向，研究進展如何，以此激發學生的學習興趣。生物學的研究發展較快，需要經常關注研究前沿，更新知識儲備。所以，教師也可以向學生介紹本學科領域的權威刊物，并且要求學生網上訂閱并瀏覽這些刊物，以便隨時了解與本課程相關的研究領域最新發表的論文和最新的科研動態?？傊?，進化生物學作為選修課來開設，應體現出選修課靈活的特點，以學生現有的知識為基礎，對一些理論性較強、學生理解較為困難的知識可以大膽取舍和壓縮［4］，著重對學生整個知識框架的構建，激發學生的學習興趣，指導學生如何學習，在知識框架搭建完成后，學生對自己特別感興趣的知識可以在課外進行深入學習。

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進化生物學研究進展范文第4篇

Liriomyza屬斑潛蠅已經有330多種被描述，其中多食性的種類是世界性的農業和觀賞植物上的大害蟲。Pan'ella在1987年發表斑潛蠅研究綜述，對之前斑潛蠅生物學進行了系統的介紹。但之后的近20年問，斑潛蠅的發生和分布有了很大的變化，又發表了大量相關研究論文。鑒于中國科學院動物研究所農業蟲鼠害綜合治理研究國家重點實驗室康樂研究組近些年在斑潛蠅對溫度的適應和化學生態學研究方面取得研究成果，國際著名刊物《Annual Review of Entomology》(2008年影響因子11，918)編委邀請該研究組撰寫了斑潛蠅在抗寒性和化學生態學方面研究綜述，文章已在該期刊2009年第54卷發表。

文章系統地總結了從1987～2007年20年間斑潛蠅在溫度適應和化學生態學方面的最新研究進展。第一部分綜述了斑潛蠅與抗性相關的種群變動規律、地理分布特性和種間替代機制。這部分重點介紹了斑潛蠅對溫度適應的分子生物學研究，提供了南美斑潛蠅和美洲斑潛蠅對冷和熱抗性，以及在地理分布上的差異的分子生物學證據。斑潛蠅熱激蛋白基因(Hsps)家族的深入研究為解釋其生態和適應性提供了良好的指標和工具。同時，文章還對適應性相關研究的應用進行了廣泛的討論。例如在害蟲發生分布區的預測方面、物候學模型的建立、害蟲檢疫處理以及天敵引入等方面均可得到應用。第二部分綜述了斑潛蠅化學生態學研究進展。在斑潛蠅成蟲行為選擇的化學機制方面，重點介紹了對斑潛蠅成蟲取食和產卵起作用的引誘劑和拒避劑的研究，以及植物營養成分對斑潛蠅幼蟲和成蟲生長發育的影響研究。同時，還介紹了植物化防御物質和轉基因作物對斑潛蠅的影響研究。第三部分綜述了以植物一斑潛蠅一寄生蜂為模型的三級營養互作研究進展。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聯系的重要橋梁。植物一斑潛蠅一寄生蜂互作研究顯示，寄生蜂對斑潛蠅的寄主和非寄主健康葉片的嗅覺和行為反應均不明顯，而對機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譜(GC，MS)技術，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物近百種；證明其中綠葉化合物(GLVs)、幾種萜烯類化合物(Terpenoids)和肟類化合物(Oximes)是引起寄生蜂觸角電生反應的主要揮發物。通過對植物揮發物的分析發現：未受傷植物釋放的化合物可以很好地反應出植物在進化上的關系；植物受到機械損傷或斑潛蠅危害后釋放出的揮發物種類趨于相同、釋放量增加，不再能反應出這種進化上的關系。盡管斑潛蠅的寄主和非寄主植物釋放的揮發物有近百種之多，但植物受傷后幾乎均能釋放己醇(Z-3，hexen-1-01)這種揮發物，而寄生蜂對含有這種化合物的氣味譜均表現出明顯的趨性。寄生蜂能夠很好地區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。最后對斑潛蠅化學生態學研究進行了展望，提出：理論研究20年間有了突飛猛進的發展，但應用研究還需要加大力度，特別是利用斑潛蠅系統評估日益增長的轉基因作物安全性問題。

該研究主要由中科院創新項目(No，CXTDS2005―4)、國家基礎研究專項(N0，2006CBl02000)、國家自然科學基金支持(N0，30621003 and 30670356)支持。

蟬類昆蟲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所形成的接觸角大于150。時的疏水性能。由于超疏水材料在工農業生產、國防建設及人們日常生活中具有極其廣闊的應用前景，尋求、開發和研制具有高性能的新型疏水材料一直是科學家們所關注的課題，也是多年來仿生學領域研究的熱點之一。

翅是昆蟲重要的飛行器官，也是重要的保護器官。很多昆蟲的翅表具有非光滑的微納米結構，是其具有超疏水性能的基礎。中國科學院動物研究所梁愛萍研究員領導的研究組利用光學視頻接觸角測量儀及環境掃描電子顯微鏡(ESEM)技術對多種蟬類昆蟲翅表水滴的靜態接觸角及納米結構進行了觀察、測量和比較，并利用x射線光電子能譜儀(XPS)檢測了部分種類翅表的化學組成成分。研究發現，蟬類昆蟲翅表疏水性呈現出很大差別，翅表疏水性的強弱是由其表面的納米級形貌結構(主要為乳突)和化學成分(主要為蠟質類)共同作用的結果。翅表乳突形狀不同則疏水性不同，結構均一的翅表疏水性較強；乳突基部直徑、基部間距及乳突高3種參數對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的翅表表現出最強的疏水性能。水滴在翅表的滑動實驗表明，疏水性較強的翅表水滴容易滾離，當翅表的蠟質遭到破壞后，疏水的翅表則變為親水。該項研究的結果為仿生超疏水和自清潔材料的設計和開發提供了基本數據和參考。

東西方蜜蜂親緣行為關系研究取得新進展

東方蜜蜂和西方蜜蜂是2個不同的種，二者的親緣關系很近，但是二者的蜂王和幼蟲均具有不同的遺傳物質和氣味信息素，蜜蜂的氣味信息素對蜜蜂的社會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蜂群，為研究東方蜜蜂和西方蜜蜂這2個近緣物種問的相互關系提供了一個很好的模式。

近日，中國科學院西雙版納熱帶植物園協同進化組的高級訪問學者譚墾教授等，通過測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蜂群內對異種工蜂卵巢發育的抑制作用，并探討了當混合蜂群失去蜂王后，2種工蜂對異種蜜蜂卵和幼蟲氣味的識別和反應機制。研究結果表明：東方蜜蜂和西方蜜蜂的蜂王信息素的主要成分雖然沒有明顯的差異，但是蜂王在混合飼養蜂群內對異種工蜂卵巢發育的抑制作用明顯減弱，東方蜜蜂的工蜂的卵巢發育比西方蜜蜂工蜂的卵巢發育更活躍。該研究進一步證實了“蜜蜂蜂王誠實信號”的假說。相關研究結果在國際知名期刊《行為生態學》(Behavioural Ecology)上發表。

譚墾2007年8月至2009年7月在版納植物園的熱帶雨林生態系統研究與管理開放實驗室(現中國科學院熱帶森林生態學重點實驗室)任高級訪問學者期間，主要開展了以下工作：一是蜜蜂對胡蜂捕食的防御行為協同進化研究；二是環境對蜜蜂昆蟲個體發育的影響研究，該研究為探討環境和遺傳對蜜蜂昆蟲的個體發育影響和作用提供了一種新的方法；三是環境對蜜蜂生物發育的影響及蜜蜂對有毒植物授粉的關系；

四是蜜蜂行為生態學、生物地理學及系統發育學研究等。這一系列實驗結果已陸續發表《BehaviouralEcology》、《Naturwissenschaften》、《Journal ChemicalEcology》、《Insect Sociaux》和《Apidologie》等國際期刊上。

害蟲也愛綠色食品

與某些有機農業的支持者所持的觀點恰好相反，同化肥相比，天然肥料在保護農作物免遭害蟲侵襲方面并不一定做得更好，有時甚至要更糟。這正是英國研究人員在一項為時2年的實驗中獲得的發現。這一研究成果表明，農民需要根據不同的植物類型有選擇地使用各種肥料。

由于使用了天然成分，有機農業在最近幾十年中變得越來越流行。例如，這種耕作方式的支持者認為，與石化產品相比，牛糞對環境的危害遠比前者要小得多。一些提倡者也曾宣稱，與人造肥料相比，有機肥料能夠幫助農作物更好地抵御病蟲害。這是因為植物從有機肥料中吸收氮和其他營養物質的速度更為緩慢，因此以這些營養物質為食的害蟲幼蟲則不得不需要面對一段艱苦的時光。

之前對此問題進行的研究被證明是缺乏說服力的，因此英國倫敦皇家學院的研究人員與英國其他兩家研究機構的科學家聯手，就3種害蟲――兩類蚜蟲及一種蛾子――如何對在卷心菜上施用的有機肥料和人造肥料作出反應進行了研究。研究小組將雞糞以及來自豆科植物和苜蓿的其他綠色肥料，還有商業生產的硝酸銨，分別以同樣的濃度施加在卷心菜上。這項實驗在多個田間試驗點持續了2個生長季節。

研究人員最終取得了令人驚訝的結果。與被施用了有機肥料的卷心菜相比，一種蛾子(Plutella xylostella)更喜歡施加了人造肥料的植物，它們在后者上產的卵通常是前者的4倍。一種蚜蟲(Myzuz persicae)同樣也喜歡商業肥料――與添加了有機肥料的植物相比，它們在使用了硝酸銨的卷心菜上產的卵是前者的2倍。然而還有一種蚜蟲(Brevicoryne brassicae)卻喜歡用雞糞澆注的卷心菜，它們在這些蔬菜與用化肥培植的蔬菜上的產卵比為3：l。研究人員在最新出版的英國《皇家學報B》上報告了這一研究成果。

參與此項研究的昆蟲學家Simon Leather指出，這項研究為我們帶來的教訓便是，肥料與植物之間復雜的化學反應是很難被預測的，某些肥料可能會擊退一些害蟲，但同時卻會吸引另一些害蟲。他說：“一個尺碼不可能適合所有的身材。”

英國紐卡斯爾大學的生物學家Gordon Port對此表示贊同，他稱這項研究是一項“堅實的”工作。Port認為，接下來需要搞清的便是害蟲在自然界的敵人――例如蚜蟲的天敵瓢蟲，以及蛾子的天敵黃蜂和蜘蛛――如何對這2種不同的肥料產生反應。

非洲發現巨型蜘蛛能結直徑近1米金色蛛網

科學家近日在非洲大陸和馬達加斯加島的熱帶地區發現了世界上最大的金絲圓蛛物種。

科學家將這一新發現的蜘蛛物種命名為Nephilakomaci，雌性蜘蛛的身長達到了10～13 cm，而雄性個頭要小一些，不到雌性個頭的1／4。不過目前，世界上只發現了少量的如此巨大的蜘蛛。

美國史密松國家自然歷史博物館的生態學家喬納森?戈丁頓說，“我們擔心這種蜘蛛瀕臨滅絕，因為它們的棲息地局限在坦比大象公園的沙地森林中。我們的數據表明這種蜘蛛的數量并不豐沛，它們的分布范圍有限，”

戈丁頓和他的同事在2000年首次發現了這種巨大蜘蛛的標本。他們在南非的一家博物館里發現了一只巨大的雌性金色球體蜘蛛標本，而且它同任何已知蜘蛛物種都不相同。然而盡管他們認為這是一種新的蜘蛛物種，但是2人幾次深入南非腹地進行探險、找尋新蜘蛛物種的努力都無功而返。

2003年，他們又在奧地利的一家博物館里找到了該物種的標本，該標本采自馬達加斯加島。但是經過對37家博物館超過2 500個蜘蛛標本的檢索，科學家并沒有發現更多的巨大金絲圓蛛物種樣本?？茖W家擔心這種蜘蛛早已滅絕。

不過最終科研人員找到了3只活蜘蛛，證明科學家的假設是錯誤的。一名南非科研人員在坦比大象公園發現了2只活的巨大的雌性金絲圓蛛物種和1只雄性蜘蛛，證明這種罕見的蜘蛛物種并沒有滅絕。

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

在這一罕見蜘蛛物種的發現報告中，科研人員對這一罕見蜘蛛物種雌雄個頭差距是如此之大的原因進行了研究分析。對所有的金絲圓蛛物種的進化圖譜進行了詳盡研究后，科研人員發現雌蛛的個頭越來越大，而雄蛛的個頭卻相對保持穩定?！按浦雮€頭大對其有利，因為這樣它們就能產下更多的卵?！备甓☆D表示，大個頭還能使雌蛛免于被天敵吃掉。相對來說很少有物種能夠安全地從蛛網上將這種蜘蛛捕獲，因為它們必須能夠盤旋著去捕食這種蜘蛛。比如，蜂鳥、黃蜂等，它們體形都不夠大，不能捕捉成年的這種蜘蛛。

而雄蛛在幼年時期就能達到性成熟。由于雄蛛大部分時間在地上度過，因此追求到一只配偶是它們必須經歷的最危險的行為之一?！靶壑朊爸鞣N危險尋找巨大的雌蛛，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。和性別有關的因素都無法支持雄蛛必須要長大個頭?！?/p>

科學家破解蜘蛛變色之謎

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

據美國《科學》雜志在線新聞報道，當科學家試圖在野外重復這一幕時――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，他們發現，昆蟲會躲避這些埋伏著蜘蛛的花朵，無論后者的顏色如何。此外，經過偽裝的蜘蛛的捕食成功率并不比那些沒有偽裝的蜘蛛高。那么蜘蛛為什么要變化顏色呢?研究人員推測，這或許是它們為了保護自己免受太陽光的灼燒。研究人員在11月4日的英國《皇家學會學報B》網絡版上報告了這一發現。

利用激光在果蠅大腦塑造記憶

通過將一束激光照進果蠅的大腦，科學家們從無到有創造出了一些新的記憶。英國倫敦皇家學院的神經科學家Simon Schultz表示，這是一項“令人驚訝的研究工作”。

記憶的形成是非常簡單的，就是對那些很糟糕的并且需要避免的特殊刺激的聯想。作為形成這種聯想的第一步，英國牛津大學的神經科學家Gero Miesenbock和同事對果蠅究竟是喜歡3，辛醇(OCT)還是4，甲基環己醇(MCH)的氣味進行了研究。接下來，研究小組在任意一種氣味出現的時候，對果蠅進行了電擊。自然

而然地，這些果蠅開始逃避與這些氣味有關的電擊，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。為了實現這一目標，研究人員向果蠅大腦的不同神經回路中注射了一種轉基因版本的ATP(細胞能量的一種來源)。這一次，當果蠅遇到OCT或MCH的氣味時，研究人員便會向它們的大腦中反射一束激光。這一過程釋放了轉基因的ATP，進而激活了能夠釋放多巴胺――一種被認為能夠在果蠅中形成令人厭惡的記憶的神經傳遞素――的神經細胞。毫無疑問，在OCT或MCH氣味存在的情況下，暴露在激光下的果蠅會開始回避這些氣味，就像它們被電擊了一樣。

更多的實驗使得研究人員能夠將這種負面強化效果限制在果蠅大腦中的僅僅12個神經細胞中。研究人員在最新出版的《細胞》雜志上報告了這一研究成果。

Schuhz表示，研究人員正在給實驗室小鼠中使用這種激光方法，因此這些發現在哺乳動物中進行測試的時間并不會等得太久。盡管這只是一個遙遠的前景，但Schultz已經開始思索這項工作如何對人類產生幫助。他說：“想象一下，當你需要記住一些信息時，例如一首莎士比亞的十四行詩，或你的汽車修理手冊，或許你可以吃下一粒小藥丸?！?/p>

加科學家發現“死亡熏除”法可驅趕所有昆蟲

日前，科學家發現不管是蟑螂還是毛蟲，它們在死亡之后，都會散發出具有惡臭的酸性脂肪類混合物，而這種氣味能夠驅趕室內所有昆蟲。

加拿大麥克馬斯特大學(McMaster University)生物學家大衛?羅洛(David Rollo)在研究蟑螂的社會行為時發現了這種奇怪現象。他發現，蟑螂在找到處所的時候(比如像廚房的碗櫥)，會散發出一種化學信號，來吸引它的同類。為了查明這種化學物質的具體成分，羅洛和他的團隊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。

專家發現，蟑螂在爬行的時候，會避開這些撒播了死蟑螂提取物的地方。于是，他們就想查出，到底是什么物質讓它們要避開這些地方。不過，要想最終查明這種物質，必須查證其它蟲子是否會在死亡后散發出驅趕同類的味道。研究人員經過試驗發現，不僅僅是蟑螂，在螞蟻、毛蟲、樹虱以及潮蟲身上，都存在此類現象。盡管，從分類上來說，這些動物都屬于甲殼類動物，而不是昆蟲，但是從功能上來講，它們散發出酸性脂肪類混合物是一樣的。

雖然早在4億年前，昆蟲和甲殼類動物就開始分屬于不同物種，但是研究人員認為，它們死后散發出酸性脂肪類混合物這種現象是普遍存在，主要表示一種警告信號。羅洛在公布研究報告的時候就表示：“確認同類死亡后，并且避免和它們靠近，能夠減少感染疾病的幾率。而且，這種方法也能讓動物激活自身免疫能力?！?/p>

科學家希望能夠將死亡后昆蟲的這種氣味混合物提煉出來，并且通過這種方法來保護農作物免受害蟲侵害。比如說，在原木上涂上酸性脂肪類混合物，能夠讓其在1個月內不會受到木蠹蛾的侵害。

不過，幸運的是，人類的鼻子還無法辨別出這種酸性脂肪類提取物。專家說，腐爛的尸體散發出的氣味在遠處是無法聞到的。他試著將這種氣味的提取物涂到紙上，但并沒有聞到有刺激性的味道，并且也不排斥這種氣味。

研究人員已經把這項科學成果發表在今年9月刊的《進化生物學》(Evolutionary Biology)上。

億年前琥珀現奇特蒼蠅：

頭上長角生5只眼

9 700萬年至1.1億年前的琥珀，其中包裹著1只長相奇特的遠古蒼蠅。它的頭上長有1個角并且生有5只眼睛，很容易發現捕食者的蹤影；其中有1對巨大的復眼，與今天的很多昆蟲類似。

研究人員表示，當時膠粘的樹液滴落到這只蒼蠅身上，使其生動逼真的細節特征得以保存而后逐漸硬化。

這種新發現的物種現在被稱之為“Cascopleciainsolitis”，能夠讓科學家更好地了解古代生態系統以及動物居民的細節。美國俄勒岡州大學動物學教授、研究員小喬治?波伊納表示：“所發現的其它任何昆蟲均不擁有類似這樣的角，而長角的動物中也沒有一個在頂部生有這些眼睛?！痹凇栋讏准o研究》(CretaceousResearch)雜志上，波伊納宣布發現蒼蠅家族的這個新成員。

角和眼睛賦予這種蒼蠅強大的視力，使其更適于在森林地區生存。波伊納認為這個角用于支撐3只單眼，幫助它們更容易發現逼近的危險。他指出，危險可能來自于生活在古代緬甸森林的蟑螂、捕食性昆蟲、合掌螳螂、蜥蜴等捕食者。獨角古蠅其它一些怪異特征包括s形節狀觸角、異乎尋常的長腿以及退化的顎。長腿可幫助它們在花朵上爬行，退化的顎則導致它們只能啃咬非常小的食物顆粒。在獨角蠅腿上發現的花粉粒說明，這種昆蟲主要以花朵為食。波伊納說：“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。”在恐龍仍舊生存的時代，獨角蠅的這種怪異可能有其合理的一面。波伊納說：“那是一個白堊紀初期即將結束的時代，當時大量進化適應正在上演。角和多只眼睛一定讓這種昆蟲在非常微小的花朵上獲得一種優勢，但隨著體積更大的花出現，這種優勢不復存在，它們也因此走向滅絕。獨角蠅是白堊紀時期的古怪動物之一，它們顯然在進化道路上走進死胡同?！?/p>

美國軍方研制納米芯片可控制昆蟲成“間諜”

據國外媒體報道，美國軍方目前正在秘密資助一項用于間諜任務的“生物武器”計劃，該計劃將利用甲蟲或其他體型較小的昆蟲，來實現竊聽或拍照等秘密任務。

據悉，美國國防部科技計劃局已經花費數年時間，研制出了一種可以執行秘密間諜任務的電子生物武器?？蒲腥藛T將一個微型的電子芯片植入甲蟲大腦，通過筆記本電腦實現無線遙控“間諜甲蟲”。據科研人員介紹，美軍計劃利用這種植入設備，通過刺激甲蟲的大腦來振動翅膀，控制甲蟲的起飛、飛行和降落等活動。這種設備是納米級的芯片，遙控者可以通過控制甲蟲一側或另一側的基底肌肉使翅膀振動，從而實現控制方向。同時，科研人員還將一個微型電池和一個帶有收發器的微型控制器植入了甲蟲體內。值得注意的，植入這些芯片的時間，恰好是這些甲蟲成蛹的時候。

據報道，受美國國防部委托，加州大學伯克利分校的動物生物智能系統實驗室對3種來自喀麥隆的大型甲蟲進行了測試。它們最小的2 cm長，最大的20 cm長。目前，已經對其中的部分甲蟲實驗成功。此外，科研人員還希望對這些可遠程遙控的甲蟲進行局部“改造”，打造成未來戰士版的機器甲蟲，試圖在這些甲蟲身上安裝照相設備、GPS設備、或微型武器。軍方希望通過這種方式，研制出更多可用于軍事的生物武器，遠程遙控只是這項研究的初步階段，在未來還將實現更

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系，植物為螞蟻提供食宿，換來的是螞蟻有效地抵御植物的入侵者。然而，最新一項研究顯示，這種互利互惠的關系看上去并不完美，往往螞蟻破壞了植物的性繁殖。

節果決明(Cordia nodosa)是一種與螞蟻共生的南美洲植物，Allomerus octoarticulatus是與節果決明植物一起生存的螞蟻物種之一，它們在一起生活時，這種螞蟻既充當著朋友，也充當著破壞者，盡管它們可以保護螞蟻，但同時卻破壞了植物，使其無法繁殖。

科學家推測螞蟻能夠迫使植物將營養物質主要用于生長，而不是結出果實和種子。節果決明樹枝的中空節結叫做“蟲菌穴(domatla)”，螞蟻在蟲菌穴里居住，同時以植物上生產甘露的介殼蟲為食。如果節果決明植物生長得更快，那么植物體上就有更多的蟲菌穴，能夠使螞蟻殖民地進一步擴張。

為了測試這項假設，美國哈佛大學生態學家梅甘一弗雷德里克遜(Megan E，Fredenckson)前往秘魯對節果決明和寄居的阿芝臺螞蟻進行了觀察，為了模擬阿芝臺螞蟻的共生效果，她對節果決明植物剪去了所有的花朵，之后她發現這種節育后的植物生長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節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育。目前，這項研究報告發表在近日已出版的《美國自然主義者》(American Naturalist)雜志上。

美刊評出最美蝴蝶枯葉蝶化身落葉

據美國《發現》雜志網站報道，美國著名花卉及動植物攝影大師哈羅德，費恩斯坦近日出版了一本名為《百種蝴蝶圖片集》的新書。新書圖文并茂地向人們介紹了全球各種奇特的蝴蝶或飛蛾。《發現》雜志網站評出書中最美麗、最奇特的八種蝴蝶或飛蛾并于互聯網上。

1，8-8蝴蝶

這是一個生活于南美洲的蝴蝶物種，名為“8-8蝴蝶”，它的名稱就來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相當神奇，翅膀上美麗的圖案充滿了神秘色彩。事實上，這種美麗的翅膀不僅僅具有觀賞價值，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，捕食者應該遠離它們。這就是一種警戒色，在自然界許多動物身上都存在。事實上，許多蝴蝶身上并沒有毒性，但它們成功地進化出這種警戒色，它們身上長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源于它們翅膀上的圖案。在它們下層兩側翅膀上，分別有一處像貓頭鷹眼睛一樣的圖案，看起來有點兇神惡煞。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，讓對方誤認為正有一只大眼睛動物在兇狠地瞪著它們。生物學家認為，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~蝶的翅膀與樹林中地面上的落葉非常相近，幾乎可以以假亂真。當它們落在地上收起翅膀時，可以很好地躲過捕食者的攻擊。當危險過去以后，它們又會振翅高飛。不過，在它們翅膀展開之后，翅膀頂端的淡藍色部分就可能顯現出來。

5，太陽毒蛾

太陽毒蛾主要生長于馬達加斯加島，其身上的華麗色彩也是為了警告捕食者，讓對方知道它們身上的毒性。蝴蝶和飛蛾大都屬于鱗翅類昆蟲。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構具有特殊的光學特性，可以從不同方向散射光線。

6，藍閃蝶

藍閃蝶也稱為“藍摩佛蝴蝶”，其特別之處就在于它們會利用自己的色彩優勢來保護自己。當有捕食者接近時，它們就會快速振動自己的翅膀，產生閃光現象來恐嚇對方。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

透翅蝶看起來就有一種夢幻般的感覺。與其他透明翅膀的蝶類一樣，透翅蝶的翅膀上沒有那一層鱗片，因此很容易識別它們。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。