趋同演化
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【新华社】科研团队成功利用人工智能蛋白语言模型揭示生命演化奥秘
新华社· 2025-10-08 12:17
研究核心观点 - 研究揭示了蛋白质“高阶特征”趋同是生物适应性演化的重要机制,突破了传统方法仅关注氨基酸位点趋同的局限 [1][6] - 研究团队成功利用人工智能领域的蛋白语言模型,开发出名为“ACEP”的计算分析框架,以解析蛋白高阶特征在功能适应性趋同演化中的关键作用 [2][4] - 该研究深化了对生命演化规律的认识,展示了人工智能技术在解析复杂生物问题方面的强大潜力,并推动了演化生物学研究范式的转变 [6] 研究方法与创新 - 提出的ACEP分析框架核心创新在于利用预训练蛋白语言模型,将蛋白序列转化为包含丰富演化信息的高维嵌入向量 [2][4] - 蛋白语言模型在海量蛋白序列数据上进行预训练,能够捕捉序列中复杂的上下文信息和高阶特征,理解氨基酸序列背后更深层次的蛋白结构功能特征和规律 [2][4] - ACEP分析流程包括三个关键步骤:计算目标类群同源蛋白嵌入向量的真实距离、通过模拟中性演化过程构建背景距离分布、基于分布对真实距离进行统计检验 [4] 研究验证与发现 - 在已知的经典案例中,如在回声定位哺乳动物的Prestin蛋白和景天酸代谢植物的PEPC/PPCK蛋白上,ACEP均检测到了显著的高阶特征趋同信号 [5] - 全基因组筛选结果显示,ACEP在蝙蝠与齿鲸中识别出数百个具有趋同信号的候选基因,功能富集分析表明部分基因显著关联“感官感知”等与回声定位密切相关的功能条目 [5] - 发现的候选基因不仅包含已知的回声定位基因,还包括多个新候选基因,部分候选基因还得到了正选择检验的支持 [5] 研究影响与意义 - 该研究为在全基因组水平系统挖掘基因的复杂适应性趋同模式提供了新工具,为理解生物适应性演化的分子基础开辟了新方向 [6] - 研究成果对生物医学、生态学等领域也具有重要的启示意义 [6] - ACEP分析框架的代码已在HuggingFace平台开源共享,供全球科研界使用 [6]
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央视新闻· 2025-06-03 01:44
白斑蛾蚋的生物学特征 - 白斑蛾蚋(Clogmia albipunctata)是蛾蠓科昆虫,体长仅几毫米,翅膀有白色斑点,全身覆盖绒毛 [2] - 蛾蠓科拥有超过2600个物种,其中白斑蛾蚋分布最广泛 [3] - 成虫寿命约十几天,飞行能力弱,大部分时间静止不动 [3] - 幼虫主要栖息在下水管道内,以有机腐烂物质为食 [3] 生存环境与习性 - 偏好富含腐败有机质的阴暗环境,如下水道、洗脸台等 [3] - 能在不到一个月时间内完成一个世代的生命周期 [3] - 雌虫将卵产在下水管壁,幼虫孵化后以锯齿状口器取食各类有机碎屑 [4] - 体表覆盖数千根具有纳米级沟槽的细毛,形成超疏水结构以应对下水道潮湿环境 [6] 生态功能与潜在风险 - 作为分解者帮助消化城市下水道中的有机残余物 [12] - 种群数量异常增长可能预示排水系统存在堵塞隐患 [12] - 体表可能携带大肠杆菌等微生物,但在普通家庭环境中传播疾病风险较低 [7] - 在医院特殊环境中曾导致ICU病房酵母菌感染案例 [9] 防治方法 - 定期用食盐与苏打粉混合物配合沸水冲洗地漏可短期灭杀幼虫 [10] - 热水或药剂处理效果有限,因下水道结构复杂且蛾蠓繁殖力强 [10] - 使用阻隔性能更强的地漏可有效阻断其进入室内的通道 [10]
协和医学院最新Nature论文:揭开这种致命脑肿瘤的细胞起源和发病机制
生物世界· 2025-05-15 03:29
星形母细胞瘤的遗传特征 - 星形母细胞瘤(ABM)是一种罕见的中枢神经系统肿瘤,主要影响年轻女性,局部复发率高[2] - 约92%的ABM病例存在MN1-BEND2或MN1-CXXC5这两类融合基因[2] - 少数ABM病例缺乏MN1基因突变,而是存在EWSR1-BEND2、MAMLD1-BEND2或TCF3-BEND2融合基因[2] - BEND2和CXXC5分属不同转录因子家族,均编码潜在的DNA结合结构域(DBD)[2] 星形母细胞瘤的发病机制研究 - 研究揭示了ABM的细胞起源和分子发病机制,为开发靶向治疗提供了新思路[3] - MN1-BEND2和MN1-CXXC5这两种融合蛋白在分子活动方面趋于一致[5] - 融合蛋白仅在腹侧端脑神经祖细胞中引发恶性肿瘤[5] - BEND2和CXXC5识别相似的DNA基序,表明它们在下游基因调控方面存在趋同性[5] 星形母细胞瘤的肿瘤发生机制 - MN1-BEND2在腹侧端脑神经祖细胞中的表达会导致细胞异常增殖、分化受损[5] - 这种细胞类型特异性的恶性肿瘤依赖于OLIG2基因的表达[5] - 两种融合蛋白诱导了重叠的转录反应,包括激活PDGFRα通路[5] - 不同融合基因上调了共同的转录网络,破坏了腹侧端脑神经祖细胞的正常发育[5] 星形母细胞瘤的治疗潜力 - 融合基因产生了功能相似的融合转录因子,直接激活PDGFRα等原癌信号通路基因[7] - 分子水平的"趋同演化"提示肿瘤通过不同突变途径劫持相同的发育调控机制[8] - 这些发现为开发星形母细胞瘤的靶向治疗提供了新思路[8]