思考“我快乐吗”会不快乐；为蛋白质“拍照”带来意外发现 | 一周趣科学vol.30原创 牧心 科学大院 2024-08-10 12:01:10 正文共4270字，预计阅读时间约为15分钟也可点击右上角小圆点“听全文”，用耳朵聆听知识~本周科学榨菜上新啦！课代表为你快速梳理近期科学界有趣又有料的新鲜事！
科学新鲜报，早看早学到~ 本期导读 1. 药物副作用是因为蛋白质上的口袋；2. 马铃薯对抗疫霉两百年的军备竞赛；3. 总是思考自己愉不愉快会更不愉快；4. 软体动物祖先拥有完全不同的形态；5. 孤独感让噩梦更频繁更逼真地存在； 01为去甲肾上腺素转运体“拍照”的意外发现 去甲肾上腺素（NA）是一种神经递质，负责在神经细胞之间传递神经信号。实验证明，NA与人的情绪、记忆和欲望等心理活动有关。
两个神经细胞相接触的地方被称作突触。神经信号传递到突触位置时，细胞会释放去甲肾上腺素，另一个细胞感受到这一激素信号，进一步将神经冲动传递到其它位置。 这一过程结束后，细胞膜上一种被称为去甲肾上腺素转运体（NET）的蛋白质会把用过的这种激素分子再搬运回细胞内，以备下次使用。 一些小分子药物，例如安非他酮等，可以抑制NET的转运功能，阻止它将去甲肾上腺素搬回去，从而维持浓度，以此来治疗抑郁症。
然而，这些药物往往会导致各种副作用，它们的作用机制也不清楚。想要针对性地发展出特异性更强、副作用更低的药物，就必须详细地了解这些药物究竟是如何与NET互作的。 想要了解分子互作的秘密，最好的方法就是“直接上眼”，拍张照看看。然而，给直径在纳米级的蛋白拍照，可不是件容易的事。
7月31日，中国科学院生物物理研究所赵岩团队与国外团队合作在《自然》杂志发表文章，报道了他们用单颗粒冷冻电镜技术给NET分子“拍照”的工作，解析了这一分子的高分辨率结构。 照片上的NET分子有两种不同的形态：当它在细胞膜外试图捕捉去甲肾上腺素分子时，是形态A；而当捕捉到这种分子并试图把它搬回细胞内时，它处于形态B。 科学家意外地发现，NET处于形态B时，在它的表面有一个大“口袋”。
这引起了科学家的好奇，因为NET的同族蛋白质——例如血清素转运蛋白（SERT）——都只有一个小口袋。 研究人员马上想到，虽然NET和SERT长得很相似，但是安非他酮只抑制NET而不抑制SERT。这会不会就跟这个口袋的差异有关？于是，科学家特意安排安非他酮与NET合个影。 合影结果证实了这个猜想。
安非他酮的侧链能够正正好好地卡进NET的大口袋里，并且抑制NET的功能；但是它却无法卡进SERT的小口袋里。 这也解释了安非他酮副作用小的原理：其他药物会不加选择地抑制NET和SERT，而抑制SERT的结果是会导致口干、恶心、头痛等。安非他酮无法结合SERT的小口袋，不会抑制SERT，也就不会导致这些副作用了。 用眼睛观察而不需要仪器的“转达”，这类实验的结果极富说服力。
通过观察各种药物以及NA与NET的合影，我们直观地了解了NET的工作过程，这为将来针对性地开发副作用低、疗效显著的抗抑郁药物提供了第一手资料。 （冷冻电镜数据收集得到中国科学院生物物理所蛋白质科学研究平台生物成像中心、北京大学现代农业研究院生物微观结构研究平台的技术支持。放射性转运实验得到中国科学院生物物理所放射性同位素实验室的帮助。
） 图1 NET负责去甲肾上腺素的回收 （图片来源：参考文献） 课代表总结：下次安排NET开个直播，效果更佳。
参考文献：Hu, T., Yu, Z., Zhao, J. et al. Transport and inhibition mechanisms of the human noradrenaline transporter. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07638-z02马铃薯和疫霉两百年的“军备竞赛” 发生于1846-1847年的马铃薯瘟疫直到现在仍是爱尔兰民族共同的伤痛记忆。
在这场灾难中，超过一百万人被饿死，爱尔兰人口数减少了四分之一。 该地区种植的马铃薯品种单一，缺乏多样性，因此在面临病原体入侵时几乎全军覆没。这种病原体就是致病疫霉，是一种很像真菌但并不是真菌的微生物。 通过对历史上不同时期采集的马铃薯叶片进行研究，美国北卡罗来纳州立大学的研究人员揭示了更多有关马铃薯和这种致病菌的基因互动信息。
结果表明，在这将近两百年间，马铃薯和致病菌之间展开了一场分子生物学的“军备竞赛”，针锋相对，不断进化。 该研究采用靶向富集测序方法，同时检测马铃薯的抗病基因和病原体的反抗病基因。 用带有病原体的叶子与正常组织样本相比，检测它们的DNA差异，从而可以知道感染疾病的马铃薯会发展出什么样的基因来对抗病原体。
双重富集策略使我们能够同时捕获宿主和病原体的基因组，这可以克服以往研究中病原体基因比较少，不容易研究的缺陷。 人们对马铃薯瘟疫后活下来的马铃薯植株进行了杂交育种，通过向其中引入一种被称为R1的抗病基因，使得马铃薯获得了抗病能力。 但仅仅过了30年，一株被称为FAM-1的致病疫霉菌株就已经发展出新的基因，可以破坏R1基因的抗病能力。
这种病原体甚至在R1马铃薯还没大规模种植时就能抵抗R1，这可能是因为它在野生环境中接触过带有该基因的马铃薯。 研究还表明，1937年世界各地开始实施有条理的马铃薯育种计划之后，植物抗病基因在人类的帮助下快速发展，但致病疫霉菌也加快了破解植物防御基因的脚步。1954年之后的病原体竟然增加了一组染色体来装载它多出来的抵抗基因。 也就是说，如果不是人类育种的加持，马铃薯根本没可能赢下这场瘟疫战争。
微生物的进化能力远在人们的想象能力之外。 当我们对病原体了解不够时，很难进行有效的植物育种。现在我们知道了哪些效应物会随着时间的推移而发生变化，育种者在选择抗病基因时就多了选项，或者也可以从不同的野生宿主中获取多个抗性基因。 图2 1847年采集于爱尔兰的患病马铃薯叶片标本（图片来源：北卡罗来纳州立大学） 课代表总结：人总想着以不变应万变，但自然总是以万变托不变。
参考文献：Coomber, A., Saville, A. & Ristaino, J.B. Evolution of Phytophthora infestans on its potato host since the Irish potato famine. Nat Commun 15, 6488 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50749-403不要总是思考“我快乐吗”，会变得不快乐 现代社会给人带来很大压力，这助长了人们及时行乐的观念，仿佛不快乐就是最大的不幸。
如果每个决策都会让我们思考，这样做是不是会更幸福，那么我们也许会变得更加患得患失，这似乎不能增进幸福感。 在针对这一问题的研究中，有些科学家发现：人们越重视幸福，就越不幸福。但是另一些科学家却得到了相反的结果。 美国纽约大学的研究者将这一问题一分为二：一半是人们是否重视幸福，也就是说是否以快乐做为人生的重要目标；另一半是人们是否经常衡量自己的幸福程度，或者担忧自己是否快乐。
在一项有1800多名参与者参与的实验中，研究人员发现，对自己的幸福水平的担忧或判断与幸福感降低有关。该研究发表在《情感》杂志上。 本研究发现：追求幸福，或者将幸福视为非常重要的目标，并不会对幸福感产生任何不利影响。但是，经常判断自己的幸福水平却会产生不利影响。 也就是说，如果经常思考“我幸福吗？与周围的人相比，我是不是个幸福的人？”之类的问题，就会导致你的幸福感下降。想得越多，越不快乐。
研究还发现，对自己幸福感的担忧与对积极事件的消极态度更强相关。 举例来说，如果某天上班时遭遇堵车，可能我们并不会觉得这种事情对幸福感有什么影响，因为上班本身并不是一个积极事件。 但是如果这天下班你约好了和朋友一起去玩，此时你遭遇了堵车，你可能就会比平时堵车更加恼火，可能会想“我怎么这么倒霉啊，出去玩还要被堵在路上”。
相约出去玩是积极事件，如果在积极事件中遭遇不幸，那么我们的消极态度可能会比普通事件更强烈。 研究者认为，人们不应当把自己锁在“必须快乐”的禁锢中，而是以接受的态度允许自己体验任何情绪，无论是积极的还是消极的。任何情绪都可以成为增加幸福感的有效工具。 图3 首先你要快乐，其次也别怕悲伤 （图片来源：Veer图库） 课代表总结：快乐和悲伤坐在我两边，我坐在时光的阴影里面。
参考文献：Zerwas, F. K., Ford, B. Q., John, O. P., & Mauss, I. B. (2024). Unpacking the pursuit of happiness: Being concerned about happiness but not aspiring to happiness is linked with negative meta-emotions and worse well-being. Emotion. Advance online publication. https://doi.org/10.1037/emo0001381 04最早的软体动物没有贝壳，而有硬刺 生蚝、扇贝和蛤蜊在动物分类学上都属于软体动物。
现在的地球上，软体动物种类繁多，令人眼花缭乱，包括蜗牛和鼻涕虫，甚至还有鱿鱼和章鱼等高智商的群体。 软体动物进化得非常迅速，当时正值寒武纪生命大爆发，所有主要的动物群体都在迅速多样化。这一快速的进化意味着，记录软体动物早期进化的化石很少。 2019年，我国云南大学博士生张光旭在云南省东部发现了一枚5亿年前的软体动物化石，为厘清软体动物的早起进化过程提供了令人激动的线索。
起初，这些化石并不引人注目，但在放大镜下仔细观察之后，研究人员发现这些化石与见过的任何其他化石都完全不同。 经过实验室分析，研究者确认这是一种软体动物，并以我国著名地质学家、古生物学家、滇东早寒武纪地层研究卓越贡献者张世山的名字，命名为世山多刺虫（Shishania aculeata）。研究报告近日发表在《科学》杂志上。
这种动物只有几厘米长，背部覆盖着密集的小尖锥骨片，它们的组成与螃蟹壳相似，主要成分是几丁质。另一些保存完好的标本显示，这种动物的腹部是裸露的，长着一只肌肉发达的脚，可能是用于在海底爬行。 但是这种软体动物与其他软体动物不同的地方在于，它的表面并没有贝壳，只有由几丁质刺组成的尖刺，这表明它正处于软体动物的早期进化阶段。
进一步显微镜观察发现，世山多刺虫的刺不是实心的，而是有内部结构的，有很多内部孔道。这表明，细胞是通过一种类似“3D打印机”的方式，从底部一点点地分泌几丁质，最终形成了这些尖刺。 一些现存的软体动物（如石鳖）也有形态类似的刺，但它们的刺是由碳酸钙矿物构成的，与现存软体动物贝壳的成分一致。 这一新发现再次证明，云南省寒武纪岩石是一个巨大的保存早期动物化石的宝库。
软体动物的化石记录非常有限，因此这些非常罕见的发现可以带来很多有关这些动物的信息。 图4 世山多刺虫的化石 （图片来源：参考文献） 课代表总结：咱就是说……这个确定不是榴莲化石吗？
（饿了） 参考文献：Guangxu Zhang et al. ,A Cambrian spiny stem mollusk and the deep homology of lophotrochozoan scleritomes.Science385,528-532(2024).DOI:10.1126/science.ado005905孤独的人更容易做噩梦 孤独感和睡眠障碍都是严重的公共卫生问题。
近日，在《心理学杂志》上发表的一篇论文中，美国亚利桑那大学的学者通过对 1600 多名美国成年人进行调查后宣称，孤独感带来的压力会增加人们做噩梦的频率和强度。 除了压力以外，孤独带来的沉思和过度警觉也会造成神经衰弱，从而加重睡眠障碍。 科学家认为，归属感对于人类生存至关重要。人际关系是人类的核心需求之一，当人们对牢固关系的需求得不到满足时，他们会在身体、精神和社交方面遭受痛苦。
这就好比饥饿的时候人就会饿，疲劳的时候就会想休息，而孤独的时候大脑就会提醒自己需要参与人际交往了。 当然，研究者强调，研究结果将孤独与噩梦联系起来，是一种相关的关系，而不是因果关系。也就是说，孤独并不是做噩梦的原因，两者可能都是某一其它事件的结果。 研究结果还为噩梦提供了一种基于进化论的解释。在人类进化早期，离群生活是危险的，所以人类进化出了在孤独时保持高度警觉的能力。
在睡梦中也保持警觉，就会导致做噩梦。 高质量的恢复性睡眠是认知功能、情绪调节、新陈代谢和许多其他健康方面的关键，而本次实验发现孤独是扰乱睡眠的一种重要因素，这会进一步加重人们的其它心理问题。 美国卫生局曾发布过孤独与各种疾病之间的相关关系，调查数据表明，与不孤独的人相比，孤独的人患心脏病的风险增加29％，患中风的风险增加32％，患老年人患痴呆症的风险增加50％，而过早死亡的可能性超过60％。
其实克服孤独很简单，倾听和表达都是摆脱孤独的有效方法。科学家表示，与任何人进行任何交流都能够有效地打破孤独。 研究者甚至建议，如果实在不知道该跟谁交流，那么去街上或者咖啡店里，听听别人的聊天也不失为一种增加人际活动的方法。总之，不要给自己留太多孤独的机会。 图5 群居习性是让人产生孤独感和交流需求的原因 （图片来源：veer图库） 课代表总结：孤独了可以来找课代表聊天！
参考文献：Kory Floyd, Colin Hesse, Colter D. Ray, Alan C. Mikkelson. Interpersonal Loneliness Predicts the Frequency and Intensity of Nightmares: An Examination of Theoretic Mechanisms. The Journal of Psychology, 2024; 1 DOI: 10.1080/00223980.2024.2378418作者：牧心 版权说明：未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编，并且严禁转载至微信以外的平台！
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