《PNAS》八大热点文章

　　

生物通报道：《PNAS》（美国国家科学院院刊）是与Nature、Science齐名，被引用次数最多的综合学科文献之一，PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社 科学，主要内容包括具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。近期其最受关注的文章（生物类）如下：

Cluster failure: Why fMRI inferences for spatial extent have inflated false-positive rates

功能性磁共振成像（fMRI，functional magnetic resonance imaging）是一种神经影像学方式，其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。用于这种方法的非侵入性、没有辐射暴露问题等优点，被广泛应用于神经科学研究。然而近期来自麻省总医院的一组研究人员发现，fMRI数据处理最常用的软件包产生的假阳性率高达 70%，这令其所涉及的40,000项研究受到质疑。

研究人员分析了来自500例健康对照的静息态（resting-state，就是大脑非任务状态，生物通注）fMRI数据，然后随机分配到对照组和“实验”组，这些数据会被数千次分配到三个常见的软件包：PM、 FSL 和 AFNI中的一个，造成假阳性。

除了高得惊人的假阳性率，研究人员还在AFNI 软件包中发现了一个bug：当他们利用软件的一个调试版本时，能减少10%的假阳性率。研究人员指出，大多数采用这种错误软件的研究数据不可用，因此数据不容易重新分析。上万项研究采用的技术被质疑

Birds have primate-like numbers of neurons in the forebrain

研究发现和拥有类似尺寸脑袋的哺乳动物相比，28个鸟类物种在大脑皮质端脑中拥有更多神经元，尤其是鹦鹉和鸣禽表现更佳。鹦鹉(如图中的灰鹦鹉)的神经元数量为2.27亿～31.4亿个，而鸣禽——包括以聪明著称的乌鸦——的神经元数量为13.6亿～21.7亿个。这约是大脑质量相同的灵长类动物所拥有神经元数量的两倍，并且是大脑质量相同的啮齿类动物所拥有神经元数量的4倍。

研究人员解剖了这些鸟类的大脑，然后将其溶解在清洗剂溶液中，以确保细胞悬浮在被美国田纳西州范德堡大学神经学家Suzana Herculano-Houzel称为“脑汤”的溶液中。这使他们得以标记、计数并且估测某个特定大脑区域存在多少神经元。研究人员聚焦的区域能让一些鸟类磨练诸如工具使用等技能、为未来做规划、学习鸟鸣，以及模仿人类讲话。

Early farmers from across Europe directly descended from Neolithic Aegeans

一项研究提出，最早的欧洲农民迁移自如今的希腊和土耳其。农业是从如今的土耳其的安纳托利亚引入到欧洲的。这个过程在多大程度上受到了安纳托利亚农民的迁移或者文化扩散的调控，这一直是争论的主题。

Joachim Burger及其同事获得了土耳其西北和希腊北部早期农业地点的5个人的DNA序列。这些地点的年代被测定位农业最初扩散到欧洲的时候，并且其位置沿着人们提出的这一传播的路线。这组作者观察到了他们获得的这些基因组与来自中欧和南欧的早期农业社会的个体的基因组的相当大的相似性 。通过把古代与现代基因组建立为来自其他古代基因组DNA的混合体的模型，这组作者能够将德国和匈牙利的古代农业社会的个体的多数祖先世系追踪至古代安纳托利亚和希腊的基因组。古代希腊和安纳托利亚的基因组对所有现代欧洲人群都有贡献，而且特别类似于现代地中海人群和来自阿尔卑斯山的木乃伊冰人奥兹。这组作者说，这些结果提示了从欧洲到希腊和安纳托利亚的一个持续的祖先世系链条，表明了从后者到前者的迁移。

Analysis and valuation of the health and climate change cobenefits of dietary change

在健康分析中，英国牛津大学的研究人员通过计算人群归因分数（Population Attributable Fractions，PAFS）分析了死亡和疾病的饮食和体重相关的诱发因素。在环境分析中，该研究采用生命周期分析法（Life Cycle Analyses，LCAS）计算了不同膳食方案将产生的温室气体排（GHG）放量。该研究基于以上计算结果，首次使用特定区域的全球健康模型（Region-specific Global Healthmodel）量化了饮食结构变化对健康和环境的影响。

研究结果显示，全球不同地区之间饮食结构差别很大，而饮食结构极大地影响着个人的健康及其生活环境。较之基准情景，按照标准的饮食指导方针降低饮食中动物来源食品的占比，到2050年全球死亡率将降低6%~10%，与食品相关的GHG排放量将减少29%~70%，并产生1~31万亿美元的经济利益，这相当于2050年全球国内生产总值（GDP）的0.4%~13%。

Neural correlates of the LSD experience revealed by multimodal neuroimaging

这是科学家首次完成LSD作用于大脑成像研究，被称作50年以来最大的突破。LSD是什么？就是一种致幻剂，据称，吸食LSD在硅谷这种高科技产业区十分常见，乔布斯都说这吸食LSD是他做过最重要的事之一。

科学家对注射过LSD的志愿者进行了大脑扫描成像。他们发现，在LSD的作用下，大脑的不同部分竟然可以相互沟通。也就是说，就算你闭着眼，你的视觉皮层仍然处于激活状态。

同时，原本处于同一个神经网络的各个部分，在LSD的作用开始分散，这就导致了“天人合一”的感知，这种个人性逐渐消散的现象也被称作“自我消解”（ego dissolution）。

这一研究为LSD用作精神疾病的治疗打下了基础。 由于这种药物对大脑区域的影响巨大，很可能可以改变抑郁症和成瘾症作用下的大脑思维模式，从而治疗抑郁症和成瘾症。

Overexpression of a pH-sensitive nitrate transporter in rice increases crop yields

与野生型水稻相比，过度表达氮转运蛋白OsNRT2.3b——它的活性取决于细胞内pH值——的水稻植株表现出了谷粒产量和氮使用效率增加了大约40% ，氮、铁与磷的摄取也增加了。南京农业大学PNAS发表水稻研究新成果

Leaping eels electrify threats, supporting Humboldt’s account of a battle with horses

美国范德比尔特大学一项研究发现，对饲养在一个水族馆的电鳗的实验为几个世纪前的德国博物学家亚历山大•冯•洪堡关于捕捞电鳗的记载提供了支持。在1800年3月，洪堡见到了在旱季被困在委内瑞拉的一个浑浊的池塘中的电鳗与被渔民赶入池塘用于引诱这些电鳗的马的遭遇。这些电鳗反复击昏了这些马，这种进攻性的攻击看上去导致了它们被捉住。

在一项支持了这一记述的真实性的研究中，Kenneth Catania观察了饲养在一个水族馆中的电鳗对一个部分在水下的导体棒和板的反应。电鳗上升并电击了正在接近的棒和板，随着这些电鳗的上升，电流量级增加。慢动作录像揭示出了这些电鳗弯曲它们的颈部从而让它们的发电器官与导体保持接触，这提示了使用靶向高电压迸发而非随机放电。使用导体条带串联连接到一个假的捕食者表面的发光二极管揭示出了这种攻击性的冲刺能让电鳗逐渐让运动的物体触电并阻止目标。由于电鳗常常在旱季被困在孤立的池塘中并且产卵，这样的对捕食者的定向攻击可能比对周围的水通电的被动防御更有优势，被动攻击的电流可能迅速散失。

Mechanosensory hairs in bumblebees (Bombus terrestris) detect weak electric fields

一项研究发现，小的振动毛发可能解释熊蜂如何感觉和解释电场。电感受常见于在导电的盐水介质中进化的水生哺乳动物。然而，人们对于蜂如何对弱电场做出响应知之甚少。Gregory Sutton及其同事把重点放在了欧洲熊蜂（Bombus terrestris）上，他们检验了让昆虫通过干燥空气绝缘介质探测电场的两种可能的机制，这两种机制分别是触角或机械感觉毛的偏移。这组作者使用非接触激光振动测量，发现了触角和毛都对一个电场做出反应发生偏移，但是毛运动更迅速、总的位移更大。此外，电生理测量揭示出了毛的偏移触发了熊蜂的神经活动，而触角的偏移没有对应的神经系统应答。这种能力可能起源于熊蜂机械感觉毛的低质量和高刚性，这种机械感觉毛的刚性的、杠杆样运动类似于对声音敏感的蜘蛛毛和蚊子触角。这组作者指出，机械感觉毛常见于节肢动物，他们提出电感受可能是一种常见的现象，为昆虫提供了许多目前未被人们认识到的能力。

(生物通)