科学技术研究动态点滴

 

2017年12月01日中国科学院网站发布之《自然》及子刊纵览

信息来源:中国科学院网站

2017-12-01

《自然》

  科学家研究用CRISPR存储视频

  研究人员利用CRISPR系统,将埃德沃德·迈布里奇的《人类和动物的运动》中收录的图片和一部短片编码进了细菌的DNA中。这项成果发表在了本周的《自然》期刊上,之前已有人表明DNA是将数码数据存储进活细胞的一种可靠媒介,此次则是在此基础上的进一步拓展。

  最近的一些研究成果已经显示,CRISPR系统可以使用两种蛋白质将遗传密码插入目标细胞的DNA中,从而可以将信息传输至活细胞。为了证明这一点,美国波士顿哈佛医学院的Seth Shipman及同事使用CRISPR系统将多张图片和一个短GIF编码进了大肠杆菌,该GIF显示了来自《人类和动物的运动》中名为Annie G的马奔跑的5帧影像,大小为36×26像素。他们使用DNA的基本组成核苷酸生成代码,一个代码关联一张图片的单个像素。至于GIF,他们将序列逐帧传至活细菌,并按传输顺序将它们插入细菌基因组中。一旦被插入大肠杆菌的基因组中之后,这些数据可以再通过测序DNA重新提取出来,通过读取像素核苷酸代码,可以将图片重构出来,准确度达90%左右。

  本研究不仅表明CRISPR系统有望使在活细胞中存储一定数量数据成为可能,而且揭示了有关CRISPR系统功能的新认知。例如,作者确定了哪些序列最适合将数据传输至基因组,而这也有望指导CRISPR系统的其它应用。

  《自然》

  北极冻原汞污染来源揭秘

  本周《自然》发表的一项研究揭示了北极冻原汞污染的来源。

  人为活动导致北极出现了大规模汞污染,但是人们一直不清楚污染的来源。有研究认为,海盐诱导的汞化学循环和降水作用造成的汞湿沉积是北极氧化形态汞的主要来源,但是它们的相对重要性一直被质疑。

  美国马萨诸塞州马萨诸塞大学的Daniel Obrist及同事收集了北极冻原两年时间里的实地测量数据,包括汞沉积和稳定同位素数据,以确定该生态系统内汞的主要来源。作者发现,气态元素汞(会产生长距离大气输运和全球大气分布的一种形态)是北极冻原生态系统内汞的主要形式,占总量的71%。汞沉积全年都会发生,但是在夏季因为植被吸收原因而有所增加。

  作者的发现表明,北极冻原是大气汞的一个重要存储地,冻原土壤汞含量高或许也能解释为什么每年北极河流会将大量的汞输运至北冰洋。

  《自然》

  自闭症患儿用眼观察能力受损

  根据本周《自然》在线发表的一项研究显示,社交视觉参与——婴儿在可以伸手、爬或走之前通过观察来收集信息的方式——是可遗传的,而自闭症儿童的此功能受损。该研究支持这样一种观点:社交视觉参与是婴儿在发育过程中探索和理解社会行为的一个关键方面,不仅对自闭症儿童如此,对于更大范围的人群也是如此。

  美国亚特兰大埃默里大学的Warren Jones及同事开展了一系列眼动追踪实验来评估观察社交场景时的差异,包括对面孔和类似面孔的刺激物的关注水平,以及单个眼动的时间、方向和目标。他们的被试是338名幼儿,其中有166名同卵双胞胎和异卵双胞胎、88名被诊断患有自闭症谱系障碍的非双胞胎和84名对照独生子。作者发现,同卵双胞胎之间的反应是类似的(一致性达91%),而异卵双胞胎的一致性较低(35%),这表明这类行为强烈受到遗传因素影响。此外,遗传最高的特征,包括对脸上眼睛和嘴巴区域的偏好性关注,在自闭症儿童身上也在一定程度上减少了。

  作者总结表示,这项发现有助于进一步认识儿童的遗传特性影响其与周围环境互动的方式。尽管作者承认已有其他研究探讨了类似的概念,将自闭症儿童的经验发育情况与正常发育的同龄儿童做对比,但是据他们所知,这是直接可追踪的遗传影响首次得到展示。