10月25日《科学》杂志精选

基因对面部的影响

她被他英俊轮廓分明的下巴所吸引，而他被她心形的脸颊所吸引。这些细微的脸型差异受到遗传的影响，但直到现在，科学家们在一份新报告中才证实了这一点。脸型的细微差异对人类来说往往非常重要。但是基因如何被微调以驱动这些细微的差异仍然是一个谜。科学家发现了导致诸如唇裂或腭裂等问题的基因变异。然而，卡蒂亚·阿塔纳西奥和他的同事希望更好地理解基因是如何被调整以影响更微妙的变化的，这个过程还没有被很好地理解。此前对哺乳动物的研究表明，增强子——短链DNA——上调或下调基因表达——可以影响不同身体结构的形状。阿塔纳西奥和他的同事开始将面部基因作为特殊目标来识别增强子。他们从一只正在发育的老鼠的胚胎组织开始，发现了数千个可能相关的增强子。为了理解增强子活性的自然变化是如何改变面部形状的，科学家们通过设计缺少三种已知影响颅面基因的增强子的小鼠，研究了三种已知影响颅面基因的增强子。然后，他们使用微型计算机断层扫描获得这些动物8周大时头部的详细三维图像。与正常小鼠相比，这些转基因小鼠的头部比正常小鼠更长或更短，或显得更窄或更宽。至关重要的是，删除这些增强剂不会导致腭裂，下巴突出或其他有害的发展-它只会导致轻微的调整。这项研究提供了第一批实验数据中的一些数据，表明当增强子序列改变时，面部形状也略有改变。这个相同的概念——许多增强子中的每一个都会做出微小的调整——在人类中可能是保守的，这为科学家更好地理解人类面部的差异铺平了道路。

氧使石墨烯的生长变得复杂

为什么石墨烯的产生——也就是说，具有单个原子厚度的碳层，已经成为纳米尺度研究的主干——在实验室之间如此不同？传统上，铜表面被用作石墨烯生长的支架，但一项新的研究表明，这些铜表面的氧含量会影响石墨烯生长的大小和速度。具体来说，郝玉峰和他的同事发现，铜表面的氧原子会中断石墨烯的成核，尤其会促进具有粗糙多分支边缘的大石墨烯晶体的生长。他们说，或者，从铜表面去除氧原子可以导致更紧密的晶体生长和尖锐的边缘。郝和其他研究人员将不同的铜表面暴露在氧气中不同的时间长度，以观察在其上生长的石墨烯晶体之间的差异。正如所料，铜表面暴露在氧气中的时间越长，石墨烯晶体在其上生长的速度越快越快。据研究人员称，这些石墨烯晶体的质量，无论是生长在无氧表面还是富氧表面，都与符合行业标准的机械剥离石墨烯晶体相似。基于他们的发现，他们提出，除了改变气压和平滑铜表面，用氧气处理铜表面也是科学家用来调节石墨烯晶体生长的另一种方法。

老鼠如何抵抗疼痛

众所周知，树皮蝎子在动物王国里会引起最痛苦的刺痛，但是沙栖蝗虫鼠对它们一无所知。根据研究人员的说法，这些吃蝗虫的老鼠已经对蝎毒产生了独特的抵抗力，使它们能够吞食蜘蛛而不会感到刺痛。这种进化是罕见的，因为疼痛信号通常在提醒动物注意组织损伤或其他健康问题时扮演着如此重要的角色。(这就是为什么很少有食肉动物努力发展对痛苦的防御性毒液的抵抗力。阿什丽·罗和他的同事研究了树皮蝎毒对吃蝗虫的老鼠和普通家鼠的影响。他们发现，这些特殊的毒素抑制吃蝗虫的老鼠的感觉神经元的放电，同时它们强烈地激活家鼠的感觉神经元的放电。罗和其他研究人员建立了一系列实验，探索蝎子毒素如何影响两种著名哺乳动物的痛觉受体——电压门控钠通道钠1.7和钠1.8。他们发现蝎毒会激活家鼠(和许多其他哺乳动物)的钠1.7，而不是吃蝗虫的老鼠。经过更仔细的观察，研究人员发现蝗虫吃老鼠的钠离子通道1.8含有一些氨基酸变异体，这些变异体能与树皮蝎毒素结合，并能抑制附近的钠离子通道，包括钠离子通道1.7。研究人员说，事实上，通过比较蝗虫吃老鼠和裸鼹鼠的独特防御机制，裸鼹鼠的机制使其能够抵抗二氧化碳的疼痛水平，树皮蝎毒液似乎能暂时麻醉蝗虫吃老鼠，这样它们就不会感觉到各种疼痛。加里·列文(Gary Lewin)写的一篇文章更详细地解释了这些发现及其临床意义，强调了许多制药公司生产新的止痛药物的愿望，他们希望这种新药能在吃蝗虫的老鼠中起到与树皮蝎子毒素相同的作用:即防止疼痛。

(这篇专栏文章由美国科学促进会独家提供)

中国科学新闻(2013-105第二版国际版)