《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：

Regulation of the sperm calcium channel CatSper by endogenous steroids and plant triterpenoids

来自于加州大学伯克利分校的分子和细胞学助理教授Polina Lishko带领Nadja Mannowetza、 Melissa R. Miller完成了这一研究。他们发现，这两种存在于雷公藤、芦荟等植物中的天然化合物——扁塑藤素（pristimerin）和羽扇豆醇（lupeol）能够在低剂量的浓度下有效阻止受精作用，且对精子、卵子不会造成负面影响。

他们认为，这两种化合物可以开发成紧急避孕药，在make love之前还是之后服用，亦或者研发出皮肤贴片或者阴道环实现永久性避孕。

Overcoming catastrophic forgetting in neural networks

以顺序的方式学习任务的能力对人工智能的开发来说是至关重要的。到目前为止，神经网络都还不具备这种能力，而且人们普遍认为灾难性遗忘（catastrophic forgetting）是连接主义模型（connectionist model）的不可避免 特征。我们的研究表明有可能克服这种限制并训练出能够在很长一段时间里在它们没有经历过的任务上保持专业知识的网络。我们的方法能够选择性地减慢对这些任务而言比较重要的权重的学习速率。通过解决一系列基于手写数字数据集的分类任务和按顺序学习多个 Atari 2600 游戏，我们表明我们的方法是可扩展的和有效的。

Endocannabinoid system acts as a regulator of immune homeostasis in the gut

你不会想到辣椒和大麻有很多相同之处。但是，根据PNAS杂志4月24日发表的一项来自康涅狄格大学（UConn）的研究员完成的研究，两者都可与我们胃中的相同受体相互作用。这项研究可能给糖尿病和结肠炎带来新的疗法，同时还为免疫系统、肠道和大脑之间的关系带来了一些有意思的问题。

你的嘴一触碰到辣椒，你就会觉得热。从生物化学的角度来说，你的感觉是没有错的。辣椒中的辣椒素与触发你大脑热反应神经的受体相结合导致你感觉到热。同时，这些相同受体遍布于整个胃肠道，但是其原因却无人所知。

令人感到好奇的是，UConn研究员向老鼠喂辣椒素时，发现喂食香辛料的老鼠肠内炎症更少。实际上，研究人员通过给老鼠喂辣椒治愈了患有1型糖尿病的老鼠。当他们仔细观察分子水平发生的情况时，研究人员发现辣椒素与TRPV1受体相结合，而TRPV1受体存在于整个胃肠道的特定细胞上。当辣椒素与它结合时，TRPV1会引起细胞产生大麻素。内源性大麻素与大麻中的大麻素化学成分相似。内源性大麻素会保持免疫系统镇定。研究人员发现，他们可以通过直接给老鼠喂内源性大麻素来使肠道保持稳态。

Metabolic features of chronic fatigue syndrome

研究者们最近发现了一类慢性疲劳症（CFS）的特有化学标记物，而且这一特征与其它物种在受到环境压力时出现的“冬眠”现象十分相似。

慢性疲劳症又被称为肌痛性脑脊髓炎，能够对患者造成长达半年之久的疲乏症状。在这一时期内，患者会不时表现出头痛，睡眠障碍以及记忆问题等等。

为了研究该疾病的生物学原理，研究者们招募了84名志愿者（45名患者与39名健康人）进行试验。通过采集样本，他们筛选到了612个代谢标记，参与了血浆中63种不同的生化反应。通过比对健康人与患者之间的代谢物差异，作者们发现患有CFS的患者在其中20个代谢通路中出现了异常，而80%的代谢物水平也有明显下降。

这意味着患有CFS的患者在代谢上述化合物时相比正常人有明显的障碍。这一特征与蠕虫在进行冬眠时的情况十分相似。

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。

No evidence for extensive horizontal gene transfer in the genome of the tardigrade Hypsibius dujardini

缓步动物（tardigrade），更常见的俗名是“水熊虫”，因为它看起来像可爱的多腿小熊。这种微小的动物对几乎所有的东西都有抵抗力：煮，冻，辐射，丢真空——它都很难死掉，可以说是地球上最强悍的生物之一。因此，生物学界对水熊虫不仅叹为观止，而且视之为研究瑰宝，期望它会带来可与果蝇相比拟的贡献。

2015年11月和2016年3月，《PNAS》杂志刊出了两项关于水熊虫的研究，然而这两篇文章的结论却截然相反。水熊虫这种神奇的生物其基因组中到底有没有外源DNA？外源DNA占的比例到底有没有那么大？两篇文章各执一词。两篇PNAS互撕：水熊虫有无外源DNA？

Healthy offspring from freeze-dried mouse spermatozoa held on the International Space Station for 9 months

在环绕着地球飞行了288天，将近九个月后，保存在国际空间站里小鼠的精子还是成功的生产出了健康的小鼠。这听上去并不是什么重大的新闻，但是想像一下，当宇宙时代真的到来的时候，人类长时间的太空旅行成为一种日常的时候，我们能否在太空环境中生下健康的宝宝就是一个非常关键的问题了。

在宇宙的环境中运用试管技术，失重和高辐射是我们不得不面对的两个挑战。而这样的环境，对于生殖细胞，尤其是哺乳动物生殖细胞的影响，我们还没有确定的结论。日本山梨大学若山照彦（Teruhiko Wakayama）教授最新的一项研究对于我们回答这个问题提供了一个方向。

这项研究的结果，间接地告诉我们，在宇宙强辐射的环境中生育健康的下一代是可能的。而且冻干精子技术的应用，完全的抑制了细胞的代谢，将代谢过程中产生变异的可能性降低到了最低。论文发表后，若山照彦教授在一次采访中[3]还提出了一个疯狂的假设，在国际空间站建立一个各个动物的精子库。这个便携式的精子库可以帮助我们在未来的宇宙时代，在一个新发现的星球上，快速的复制地球上的生物。

Increasing honesty in humans with noninvasive brain stimulation

苏黎世大学（UZH）的研究人员已经确认了控制诚实和自私自利决定权的大脑机制。通过采用无创伤大脑刺激，他们甚至能增加诚实行为。诚实在我们的社会经济生活中扮演着最重要的角色。没有诚实，人们便不履行承诺，不执行合约，不上缴税款。尽管我们知道诚实在社会中的重要性，但是我们几乎不知道它的生物学基础。目前，苏黎世大学的研究人员与芝加哥和波士顿的同仁表明，无创伤性刺激可增加诚实行为。他们的研究结果强调了决定诚实和自私自利之间的思维过程发生在右背外侧前额叶皮层（rDLPFC）。

(生物通：万纹)