我国科学家揭示细菌鞭毛马达结构和工作机制

1秒钟跑出自己身长60倍、甚至100倍的距离是很多细菌具有的运动能力。细菌的运动能力依赖于其特异的运动器官—鞭毛。鞭毛是一个巨大的纳米机器，由细胞膜上的马达、胞外接头装置和鞭毛丝组成，是自然界中最高效、最精密的分子引擎，也是最复杂的蛋白质机器之一，能够每秒钟旋转300-2400圈。由于其高度复杂性，鞭毛马达的工作原理尚未得到揭示。

浙江大学研究团队利用冷冻电镜技术解析了来源于病原菌沙门氏菌的天然状态下的鞭毛马达-接头装置复合物的原子分辨率冷冻电镜结构，该复合物包含12种蛋白，共计175个亚基，总分子量超过6.3MDa。该团队首先解析了整体鞭毛马达-接头复合物的3.9结构，之后进行了局部细化解析，最终将联动杆、外膜-周质环、内膜环、分泌装置以及接头装置等鞭毛马达不同部位的局部分辨率依次达到3.2、2.8、3.6、3.2和3.4。研究团队还揭示了鞭毛马达带动鞭毛丝高速转动的机制：内膜环克服马达内部的结构不对称性向联动杆传输扭矩；外膜-周质环驱动联动杆高速旋转；联动杆通过紧密的管状结构与接头装置相连，将扭矩传递至接头装置，进而带动鞭毛丝的转动，像潜艇螺旋桨一样驱动了细菌的运动。该研究首次揭示了细菌鞭毛马达独特的高分辨率精细结构及其组装和扭矩传输机制，阐释了鞭毛马达的工作原理。

该研究有利于更好地了解微观世界的分子发动机，也为相关的合成生物学、生物物理学、纳米机器人等研究奠定了坚实的基础，研究成果近期发表在Cell杂志上。

（科技部）

种子猎人在云南天坑接连发现“百年相遇”极危物种

6月，中国科学院昆明植物研究所中国西南野生生物种质资源库等单位的科研人员连续在红河州蒙自市周边天坑开展种质资源调查和采集，不仅发现了大花石蝴蝶、竹生羊奶子等极度濒危物种，还采集到了天坑内的报春花属、秋海棠属和球兰属等多种珍稀物种的种质资源。

天坑是喀斯特地区石灰岩地层经过地下河不断冲刷岩层并最终地表塌陷形成的一种规模较大的陷坑状负地貌形态。其四周岩壁陡峭，独特的地质地貌形成了有别于周围区域的小气候和适合生物生存的独特生境。天坑内部形成的相对独立的生态系统，为多种植物的生长发育提供了避难所，其更容易分化形成有别于周边区域的生物类群，具有植物种类丰富、植被类型特殊、区系成分异常等特点，因此对生物多样性的研究具有重要的科学价值。

采集队在天坑内的崖壁上发现了“百年相遇”的大花石蝴蝶的一个新居群。该种是1895年由英国植物学家根据W.Hancock采自云南蒙自地区的标本描述的一个新物种，模式标本现存于英国皇家植物园邱园标本馆，但此后再也没有露过真容。124年后，种质资源库工作人员获悉大花石蝴蝶一个野生分布点，并终于在2020年6月成功采集到第一批大花石蝴蝶种子。根据国际植物保护联盟（IUCN）标准评估，该种的濒危等级为“极危”，当时发现的个体数量不超过300株，其中一个分布在公路边的居群受人为活动的影响较大，生存受到了极大威胁。

在天坑周边地区，采集队还获得了另一种“百年相遇”植物竹生羊奶子的成熟种子。竹生羊奶子的模式标本由奥地利植物学家韩马迪于1915年3月8日在云南蒙自到蛮耗途中采集到，现存于奥地利维也纳大学标本馆，在此之后再无该物种的标本记录，至今已“消失”106年。再次发现的竹生羊奶子个体数量不足20株，且大部分植株生长在村庄周围，受人为影响极大，其在IUCN的濒危等级也是“极危”。经初步清理，此次采集队按单株对竹生羊奶子的种子进行的采集共收集到5份约5000粒成熟种子，该批种子已根据种质资源库的保存规范正在开展清理、检测和入库工作。

（人民日报）

加拿大一项研究表明部分癌症和饮酒有关

世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）发表在《柳叶刀肿瘤学》杂志上的一项建模研究中，部分内容涉及到饮酒对全球癌症的影响估计。该研究基于多个国家的酒精数据，包括调查和销售数据，对其进行建模，在排除了其他致癌因素，如吸烟、肥胖和性传播疾病后，研究人员得出了酒精致癌的结论。

研究表明，2020年加拿大有7000例新癌症病例和较重的饮酒模式有关，其中包括24%的乳腺癌病例、20%的结肠癌病例、15%的直肠癌病例和13%的口腔癌和肝癌病例。

成瘾和心理健康中心（CAMH）的Kevin Shield表示，酒精是世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）定义的1类致癌物。酒精是全球癌症的主要原因，并且随着酒精消费量的增加，癌症数量将进一步上升。饮酒可通过多种方式导致癌症，最主要的是破坏DNA。虽然DNA需要发生关键数量的突变才可能导致癌症。但是随着时间的推移，DNA的损害会逐渐累积。

（科技部）

我国科学家发现中药配伍减毒机制（小檗碱+马兜铃酸）

马兜铃酸（AA）是马兜铃科植物中的有机酸类化合物，这些植物曾广泛地被中医经炮制解毒作为原生药材入药。AA会导致一系列健康问题，包括肾病和肝癌等。小檗碱（Ber）是从中药黄连中分离的一种季铵生物碱，是黄连抗菌的主要有效成分。在传统中医药理论指导下，对有毒中药进行合理配伍可以显著降低其毒副作用。

近期，北京中医药大学研究团队发现了中药毒性成分马兜铃酸可以与小檗碱在水煎煮过程中自组装形成稳定的超分子结构。相关研究结果发表在《Applied Materials & Interfaces》杂志，标题为“Berberine-Based Heterogeneous Linear Supramolecules Neutralized the Acute Nephrotoxicity of Aristolochic Acid by the Self-Assembly Strategy”。

该研究在斑马鱼和小鼠体内的毒理学实验表明，由Ber和AA形成的自组装超分子显著降低了AA的毒性并减轻了AA引起的急性肾损伤。研究结果表明，在配伍理论指导下合理用药可以有效降低含AA中药的用药风险。此外，从中医药理论和中医临床用药实践出发，为有毒中药科学监管提供了新的思路。

（科技部）

我国科学家揭示犀牛家族进化史

近日，发表在《Cell》上的一项研究中，中国农业大学联合斯德哥尔摩大学和哥本哈根大学的研究人员利用古代和现代基因组学技术对所有五种现存和三种灭绝犀牛物种的基因组进行比较分析，揭示了犀牛家族的进化足迹。

曾经物种多样化的犀牛科如今只剩下五种，所有这些物种都是高度濒危和全球优先保护的物种，这使得重建犀牛家族的进化历史成为自达尔文以来生物学家面临的重大挑战之一。

研究人员对五种犀牛物种（三种已灭绝和两种现存）的基因组进行了测序，并将其与来自其余三种现存物种和一系列外群的现有数据进行了比较。研究明确了现存非洲和欧亚血统之间的早期分歧，解决了关于现存犀牛系统发育的关键争论。该研究分析表明，虽然犀牛基因组总体上表现出低水平的全基因组多样性，但现代物种的杂合度最低，近亲繁殖最高。

（科技部）

中国科学家开发新型胰岛素分泌监测荧光探针

胰岛素是体内唯一的降血糖激素，由胰岛β细胞分泌。胰岛β细胞功能失调和胰岛素分泌紊乱是2型糖尿病的核心驱动因素。胰岛素分泌是一个精细的动态调控过程，如何可视化胰岛素分泌过程，揭示胰岛素分泌调控机制是胰岛生物学领域的难点问题。

胰岛素在β细胞内与高浓度锌离子形成晶体结构，因此采用不透膜的锌离子荧光探针可标记胰岛素/Zn2+晶体，从而指示胰岛素囊泡分泌。但目前已开发的锌离子荧光探针存在的一些问题限制了该技术在生理、病理情况下的应用：一是探针亲和力过高，导致胰岛内非囊泡分泌信号较强；二是探针发射波长较短，无法与其他荧光探针联用；三是探针生物相容性差、光毒性较强，无法长时间记录胰岛素分泌过程。

近日，北京大学科研团队在《Angewandte Chemie-International Edition》杂志上在线发表了题为“Red-and Far-Red-Emitting Zinc Probes with Minimal Phototoxicity for Multiplexed Recording of Orchestrated Insulin Secretion”的研究论文，通过对传统不透膜锌离子探针进行基团替换、化学结构调整，并采用全新的late-stage N-alkylation（在最后的合成阶段进行N-烷基化）合成策略，开发了一系列低亲和力、不透膜的红色和远红发射的锌离子探针，实现多色、多维、长时程胰岛素分泌监测。

该研究为胰岛内分泌和2型糖尿病生理、病理机制研究，以及治疗胰岛素分泌异常疾病药物的高通量筛选提供了新的工具和技术。

（科技部）

研究人员揭示树木的繁殖能力变化规律

米兰大学、都灵大学和杜克大学合作开展的一项研究发现，即使是树木，达到一定年龄后，它们的繁殖能力也会降低。

研究人员对近600个物种、超过50万棵树木进行了研究，发现在上述80%物种当中，当植物达到中等大小时，树木的繁殖力达到顶峰，之后开始下降。

研究人员表示，预测树木繁殖能力的变化，掌握树木繁殖能力下降的规模及时间，对于提高森林的管理、保护和恢复具有重要意义。相关结果发表在《PNAS》杂志上。

（科技部）