„Jungen bekommen Kinder“ wird wahr? Erstmals wurden erwachsene Mäuse mit zwei „Vätern“ gezüchtet | Wissenschaftswoche

Zusammengestellt von Zhou Shuyi und Pingsheng

Neue Forschung bestätigt eine „Supererde“ in der bewohnbaren Zone

Eine am 28. Januar in Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Studie bestätigte die Existenz einer „Supererde“ in der Nähe der bewohnbaren Zone eines sonnenähnlichen Sterns. Dieses Ergebnis liefert weitere Hinweise für die zukünftige Suche nach erdähnlichen Exoplaneten, die für Leben geeignet sein könnten.

„Supererden“, auch als superterrestrische Planeten bekannt, sind eine Art riesiger terrestrischer Planeten, die normalerweise aus Gas und Gestein bestehen und eine Masse besitzen, die ein Vielfaches der Masse der Erde beträgt. Einige Forscher haben spekuliert, dass solche Planeten eine Plattentektonik ähnlich der Erde aufweisen.

Der neu entdeckte Planet mit der Bezeichnung HD 20794 d ist sechsmal massereicher als die Erde und befindet sich etwa 20 Lichtjahre entfernt um einen sonnenähnlichen Stern. Seine Umlaufbahn liegt innerhalb der bewohnbaren Zone der Galaxie, was bedeutet, dass er sich in genau der richtigen Entfernung von seinem Stern befindet, damit auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser existieren kann. Flüssiges Wasser ist eine Schlüsselzutat für Leben.

Der Planet wurde erstmals im Jahr 2022 von Dr. Michael Cretignier, einem Forscher am Institut für Physik der Universität Oxford, entdeckt. Dr. Krettignier entdeckte bei der Analyse archivierter Daten des High Accuracy Radial-Velocity Planet Searcher (HARPS)-Spektrometers am La-Silla-Observatorium in Chile das Signal eines möglichen Exoplaneten, konnte dessen genaue Quelle jedoch aufgrund der Schwäche des Signals nicht bestätigen.

Um dieses Signal zu verifizieren, analysierte ein internationales Forscherteam hochpräzise Daten, die in den letzten 20 Jahren von HARPS und dem ebenfalls in Chile befindlichen ESPRESSO-Instrument aufgezeichnet wurden. Die Forscher sagten, dass die Unterscheidung der Planetensignale von Hintergrundgeräuschen und Instrumentenunterschieden fortschrittliche Verarbeitungsmethoden und eine sorgfältige Analyse erfordere. Durch die Kombination der Ergebnisse der beiden Instrumente bestätigten die Forscher schließlich die Existenz dieser „Supererde“.

Die Forscher sagten, dass es zwar in der bewohnbaren Zone des betreffenden Systems liege, es jedoch noch zu früh sei, um festzustellen, ob dort Leben möglich sei. Anders als die meisten Planeten ist die Umlaufbahn von HD 20794 d nicht kreisförmig, sondern elliptisch. Dies führt dazu, dass sein Abstand zum Stern stark variiert und sich innerhalb eines Betriebszyklus vom äußeren Rand der bewohnbaren Zone zum inneren Rand bewegt. Forscher sind jedoch davon überzeugt, dass HD 20794 d einen wertvollen Testfall für zukünftige Weltraumprojekte zur Erkennung von Lebenszeichen außerhalb des Sonnensystems darstellen wird. (Xinhuanet)

FDA genehmigt erstes nicht-opioides Schmerzmittel seit Jahrzehnten

Am 30. Januar Ortszeit gab die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) die Zulassung des neuen nicht-opioiden Analgetikums Suzetrigin (Handelsname: Journalavx) von Vertex Pharmaceuticals zur Behandlung mittelschwerer bis starker akuter Schmerzen bei Erwachsenen bekannt. Dies ist das erste neue Mechanismus-Medikament, das in den Vereinigten Staaten seit mehr als zwei Jahrzehnten zur Behandlung akuter Schmerzen zugelassen wurde. „Suzetrigin ist ein wirksames und gut verträgliches Medikament ohne Hinweise auf Suchtpotenzial“, sagte Jessica Oswald, Schmerzmedizinerin an der University of California, San Diego und Mitglied des Lenkungsausschusses für akute Schmerzen bei Vertex.

Akute Schmerzen werden häufig durch Operationen, Unfälle oder Verletzungen verursacht und können schwerwiegend und behindernd sein. Herkömmliche nichtsteroidale Antirheumatika haben nur eine begrenzte schmerzstillende Wirkung, während bei Opioiden ein erhebliches Suchtrisiko besteht. Jedes Jahr nehmen mehr als 80 Millionen Amerikaner Medikamente zur Behandlung mittelschwerer bis starker akuter Schmerzen ein. Etwa 40 Millionen von ihnen nehmen Opioide und bei etwa 85.000 Patienten entwickelt sich eine Opioidkonsumstörung.

Die Wirksamkeit von Suzetrigin wurde in zwei randomisierten, doppelblinden, placebo- und aktiv kontrollierten klinischen Studien zu akuten postoperativen Schmerzen nachgewiesen, eine bei Patienten, die sich einer Bauchdeckenstraffung unterzogen, die andere bei Patienten, die sich einer Bunionektomie unterzogen. Experimente haben gezeigt, dass die analgetische Wirkung von Suzetrigin der von Opioiden ähnelt, jedoch weniger Nebenwirkungen aufweist und in vielen Sicherheitsindikatoren sogar einem Placebo überlegen ist.

„Das finde ich sehr aufregend“, sagte Oswald. Obwohl das Medikament gelegentlich Übelkeit, Kopfschmerzen, Schwindel und Verstopfung verursacht, ist es „äußerst gut verträglich“. Dies macht es zu einer brauchbaren, ja sogar bevorzugten Alternative zu Opioiden.

Derzeit betragen die Großhandelskosten für Suzetrigin in den Vereinigten Staaten 15,50 US-Dollar (ca. 112 RMB) pro Tablette (50 mg).

Im letzten Jahrhundert haben Größe und Gewicht der Männer doppelt so schnell zugenommen wie die der Frauen

Eine am 22. Januar in Biology Letters veröffentlichte Studie analysierte Daten aus Dutzenden von Ländern und fand heraus, dass die Wachstumsrate von Größe und Gewicht bei Männern im letzten Jahrhundert weltweit doppelt so hoch war wie bei Frauen. Das bedeutet, dass die Unterschiede zwischen den Geschlechtern in Bezug auf Größe und Gewicht größer werden.

Frühere Studien haben gezeigt, dass sich Männchen und Weibchen vieler Arten in der Körpergröße unterscheiden. Bei vielen Arten sind die Männchen aufgrund der Konkurrenz um Partnerinnen oder der Bevorzugung von Weibchen größer. In einigen Fällen sind die Weibchen aufgrund von Fortpflanzungsbedürfnissen größer. Unter Menschen sind Männer im Allgemeinen größer, schwerer und stärker als Frauen.

In der jüngsten Studie verwendeten die Forscher einen Datensatz von Millionen von Menschen, der von der Weltgesundheitsorganisation seit 1900 gesammelt wurde, und wählten etwa 135.000 Einzelfälle aus 62 Ländern für eine eingehende Analyse aus, um zu untersuchen, wie sich Größe und Gewicht mit den Lebensbedingungen verändern. Die Lebensbedingungen werden mithilfe des Human Development Index (HDI) gemessen, der eine Skala von 0 bis 1 umfasst und auf der Lebenserwartung, der Anzahl der Schuljahre und dem Pro-Kopf-Einkommen basiert. Sie fanden heraus, dass bei jedem Anstieg des Index der menschlichen Entwicklung um 0,2 die Körpergröße der Frauen im Durchschnitt um 1,7 cm und ihr Gewicht um 2,7 kg zunahm; Während die Körpergröße der Männer im Durchschnitt um 4 cm und ihr Gewicht um 6,5 kg zunahm. Dies lässt darauf schließen, dass mit der Verbesserung der Lebensbedingungen sowohl die Körpergröße als auch das Gewicht zunehmen, wobei die Zunahme bei Männern jedoch mehr als doppelt so hoch ist wie bei Frauen. Nehmen wir Großbritannien als Beispiel: In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts stieg die durchschnittliche Körpergröße der Frauen von 159 cm auf 162 cm, ein Anstieg von 1,9 %, während die durchschnittliche Körpergröße der Männer von 170 cm auf 177 cm anstieg, ein Anstieg von 4 %. Michael Wilson, Professor für Ökologie, Evolution und Verhalten an der University of Minnesota, sagte, die beschleunigte Wachstumsrate von Körpergröße und Gewicht bei Männern sei „schockierend“.

Die Forscher vermuten, dass die sexuellen Vorlieben der Frauen zum Trend hin zu größeren, muskulöseren Männern beitragen könnten. „Frauen finden größere Männer attraktiv, weil sie dadurch möglicherweise kraftvoller wirken. Und größer zu sein bedeutet auch, dass sie körperlich fit sind.“

Exoskelett hilft Pianisten, Fähigkeitsengpässe zu überwinden

Bei gut trainierten Personen wie Sportlern und Musikern kommt es nach langem Training häufig zu einer Stagnation der Leistungsfähigkeit. Dies wird als „Deckeneffekt“ bezeichnet. In einer kürzlich in Science Robotics veröffentlichten Studie haben Forscher ein Roboter-Exoskelett entwickelt, das Pianisten dabei helfen soll, den „Deckeneffekt“ zu durchbrechen, indem sie ihnen zuvor schwierige Auftrittserlebnisse ermöglichen.

Dieses mechanische Exoskelett verbindet unabhängige Motoren an der Basis jedes Fingers und ermöglicht so die individuelle Steuerung des Anhebens oder Absenkens jedes Fingers mit einer Geschwindigkeit von bis zu vier Mal pro Sekunde. Die Forscher rekrutierten 118 Klavierspieler, die vor dem achten Lebensjahr mit dem Spielen begonnen und mindestens 10.000 Stunden geübt hatten. Die Forscher ließen sie zwei Wochen lang dasselbe Stück üben, bis ihre Fähigkeiten ein Plateau erreichten.

Anschließend erhielten die Darsteller ein 30-minütiges praktisches Training mit dem mechanischen Exoskelett. Das Exoskelett trainierte die Finger der rechten Hand der Darsteller in verschiedenen Kombinationen aus einfachen, komplexen, langsamen und schnellen Modi. Die Ergebnisse zeigten, dass die Teilnehmer, die ein schnelles und komplexes Training absolviert hatten, nach dem Abnehmen des Exoskeletts die Bewegungen ihrer rechten Hand besser koordinieren und ihre Finger schneller bewegen konnten. Der Trainingseffekt hielt bis zum nächsten Tag an. Dies wurde mit Erkenntnissen aus Gehirnscans kombiniert, die zeigten, dass das Training die Großhirnrinde der Spieler veränderte und ihnen eine bessere Kontrolle ihrer Fingerbewegungen ermöglichte. Interessanterweise wurde das Trainingserlebnis zwischen der linken und rechten Hand „übertragen“ – wenn eine Hand für das Exoskelett-Training verwendet wurde, zeigte auch die untrainierte kontralaterale Hand verbesserte motorische Fähigkeiten.

„Dies ist das erste Mal, dass ich jemanden gesehen habe, der ein Exoskelett verwendet, um die Grenzen der normalen Fingerfertigkeit zu erweitern und Menschen dazu zu bringen, Dinge zu lernen, die sie von Natur aus nicht können“, sagt Nathan Lepora von der University of Bristol in Großbritannien. „Das ist ein wenig kontraintuitiv, weil man vielleicht denkt, dass freiwilliges Lernen der richtige Weg ist, aber jetzt scheint es, dass passives Lernen genauso effektiv sein kann.“

Wenn Sie nachts nicht schlafen, altert Ihr Gehirn am nächsten Tag

Für viele Menschen ist das Frühlingsfest eine der seltenen Gelegenheiten, lange aufzubleiben. Hatten Sie schon einmal dieses Gefühl: Nachdem Sie die ganze Nacht durchgemacht haben, ist Ihr Körper erschöpft, Ihr Gehirn jedoch extrem aufgeregt? Tatsächlich kann es Menschen tatsächlich besser gehen, wenn sie gelegentlich die ganze Nacht wach bleiben – eine 2023 in Neuron veröffentlichte Studie zeigte, dass kurzfristiger akuter Schlafentzug, also gelegentliches langes Aufbleiben, eine starke antidepressive Wirkung haben kann, die mehrere Tage anhält.

In dieser Studie haben Forscher der Northwestern University in den USA ein Tierversuchsmodell entwickelt, bei dem der Schlaf gesunder Mäuse sanft gestört wird, sodass diese einen „schlaflosen Tag“ erleben (Mäuse sind nachts aktiv und schlafen tagsüber, was dem zirkadianen Rhythmus des Menschen entgegengesetzt ist). Das Verhalten der Mäuse wurde aggressiver, hyperaktiver und hypersexueller. Anschließend verwendeten die Forscher Optogenetik und genetisch kodierte Werkzeuge, um die neuronale Aktivität im Gehirn der Mäuse zu messen. Die Ergebnisse zeigten, dass nach vorübergehendem Schlafmangel die drei Gehirnregionen des präfrontalen Kortex, des Nucleus accumbens und des Hypothalamus beeinträchtigt würden. Unter anderem wurden die Dopamin freisetzenden Neuronen im präfrontalen Kortex aktiver, die Dopaminausschüttung nahm zu und auch die synaptische Plastizität wurde stärker. Diese Veränderungen sorgen dafür, dass die Tiere in den nächsten Tagen bei bester Laune bleiben.

Die Forscher spekulieren, dass dieser Mechanismus auf evolutionäre Faktoren zurückzuführen sein könnte. Akuter Schlafmangel kann den Organismus in gewisser Weise „aktivieren“. Sie können sich vorstellen, dass Sie in manchen Fällen, wenn Sie einem Raubtier oder einer anderen Gefahr gegenüberstehen, wach bleiben und den Schlaf hinauszögern müssen. Die Forscher warnten die Menschen jedoch auch davor, lange aufzubleiben, um Depressionen zu lindern. Obwohl diese Studie nahelegt, dass eine gelegentliche durchgemachte Nacht die Stimmung aufhellen kann, ist das Glücksgefühl, das man durch Schlafverzicht erlangt, nur vorübergehend und die schädlichen Auswirkungen des langen Aufbleibens sind tiefgreifend und anhaltend.

Eine im Jahr 2023 im Journal of Neuronscience veröffentlichte Studie zeigte, dass Ihr Gehirn bereits am nächsten Tag schlagartig altert, wenn Sie nur eine Nacht lang nicht schlafen.

Zu diesem Schluss kommt das Deutsche Institut für Neurowissenschaften und Medizin (DNI) bei einer Analyse von Daten freiwilliger Probanden. Mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens analysierten die Forscher die relevanten Daten der Teilnehmer des Schlafexperiments anhand mehrerer Indikatoren wie Gehirnvolumen und Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, um den Zustand des Gehirns zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Freiwilligen, die eine ganze Nacht nicht geschlafen hatten (akuter totaler Schlafentzug), am nächsten Tag ein um 1 bis 2 Jahre höheres Gehirnalter hatten!

Zufällig wurde in einem anderen in Nature Communications veröffentlichten Artikel eine ähnliche Einschätzung vorgenommen, allerdings wurden Netzwerkverbindungen zwischen verschiedenen Gehirnregionen als Grundlage für die Beurteilung des Gehirnzustands verwendet. Die Forscher stellten außerdem fest, dass die Merkmale der neuronalen Netzwerkmuster nach nur einer Nacht Schlafentzug etwa vier Jahre älter aussahen als zuvor. Diese Veränderungen im Gehirn könnten auch erklären, warum Schlafmangel zu Benommenheit führen kann. Die gute Nachricht ist jedoch, dass diese Studien auch zeigen, dass diese Anomalie rückgängig gemacht werden kann, wenn man am nächsten Tag den Schlaf nachholt. (Adaptiert vom offiziellen Konto „Academic Jingwei“)

„Jungen bekommen Kinder“ wird wahr? Zum ersten Mal wurden erwachsene Mäuse mit zwei "Vätern" geschaffen

In einer am 28. Januar in Cell Stem Cell veröffentlichten Studie gelang es Forschern, „bipaternale Mäuse“ (im Folgenden der einfacheren Lesbarkeit halber „Waisenmäuse“ genannt) zu züchten, bei denen das gesamte genetische Material vom Vater stammt und die durch die Reparatur geprägter Gene gesund bis ins Erwachsenenalter überleben können. Die neue Forschung bietet eine neue Perspektive zum Verständnis von Störungen der Parthenogenese bei Säugetieren und liefert auch Hinweise zur Erforschung der komplexen Beziehung zwischen Genen und Umweltanpassung.

Bereits in den 1980er Jahren begannen Wissenschaftler, die Parthenogenese bei Säugetieren zu erforschen. Doch alle frühen Experimente scheiterten. Anfang der 1990er Jahre entdeckten Wissenschaftler bei Säugetieren einen besonderen Gentyp: geprägte Gene. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Genen werden geprägte Gene nur von einer Seite, dem Vater oder der Mutter, exprimiert, während die andere Seite stumm bleibt. Dieser Mechanismus führt dazu, dass die beiden Genomsätze der Säugetiere nicht mehr identisch sind. Die normale Entwicklung der Nachkommen hängt von der vollständigen genetischen Information beider Eltern ab und schränkt die Parthenogenese bei Säugetieren ein.

In der neuen Studie wurden mikroskopische Operationen durchgeführt, um den Zellkern der Eizelle zu entfernen, Mäusesperma zu injizieren und haploide embryonale Stammzellen ausschließlich männlichen Ursprungs zu kultivieren. Studien haben gezeigt, dass Anomalien in mehreren geprägten Genen eng mit Problemen bei der Embryonalentwicklung zusammenhängen, insbesondere mit einer abnormalen Diploidisierung der väterlichen DNA, die normalerweise zum frühen Tod des Embryos führt. Das Forschungsteam reparierte diese geprägten Bereiche nacheinander in haploiden embryonalen Stammzellen und injizierte dann die geneditierten embryonalen Stammzellen und ein weiteres Spermium in die entkernte Eizelle. Allerdings litten die bearbeiteten männlichen und weiblichen Mäuse an schweren Ödemen in ihren inneren Organen und waren nicht in der Lage, normal zu überleben.

Männlich-weibliche Mäuse mit sechs reparierten wichtigen geprägten Gensegmenten | Zellstammzelle

Die Forscher führten eine erneute Genbearbeitung durch und erweiterten diese neben der Reparatur der geprägten Gene auf alle Bereiche, die mit embryonalem Überwachstum in Verbindung stehen könnten. Nach fünf Runden der Genomeditierung begannen abnorme Symptome wie Ödeme der inneren Organe der verwaisten männlichen und weiblichen Mäuse nachzulassen und etwa 30 % der verwaisten männlichen und weiblichen Mäuse überlebten erfolgreich bis ins Erwachsenenalter. Schließlich gelang es den Forschern, androgene haploide embryonale Stammzellen mit 20 geneditierten geprägten Regionen zu konstruieren und sie zusammen mit Spermien in entkernte Eizellen zu injizieren. Diese parthenogenetischen Embryonen entwickelten sich nicht nur, sondern brachten auch erfolgreich lebensfähige Föten und voll funktionsfähige Plazenten hervor.

Erwachsene männliche Waisenmäuse (links) und Wildtyp-Kontrollmäuse gleichen Alters und Geschlechts | Zellstammzelle

Nach der Geburt unterscheiden sich verwaiste männliche und weibliche Mäuse deutlich von gewöhnlichen Mäusen. Während das Gewicht einer gewöhnlichen Maus 20 Gramm erreicht, beträgt das Gewicht einzelner männlicher Mäuse etwa 30 Gramm. Darüber hinaus zeigten einzelgängerische männliche und weibliche Mäuse einen stärkeren Erkundungsdrang. Im Freilandversuch betraten sie häufig den mittleren Bereich, was der Gewohnheit der Nagetiere widerspricht, sich an den Rändern entlang zu bewegen. Interessanterweise ist nicht nur das Muster der Gewichtszunahme bei verwaisten weiblichen Mäusen dem der verwaisten männlichen Mäuse entgegengesetzt (sie sind weniger schwer), sondern auch ihr Verhalten ist gegensätzlich: Im Freilandexperiment bewegen sich verwaiste weibliche Mäuse fast immer am Rand entlang und betreten selten den mittleren Bereich. Parthenogenetische Mäuse haben eine längere Lebensspanne, während parthenogenetische männliche Mäuse nur 60 % der Lebensspanne normaler Mäuse erreichen. Die Studie legt nahe, dass diese Unterschiede wahrscheinlich auf verbleibende genetische Prägungen zurückzuführen sind, die in ihrem Körper nicht vollständig repariert wurden.

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass das evolutionäre Ziel geprägter Gene nicht darin besteht, die Parthenogenese direkt zu verhindern, sondern dass es sich eher um einen indirekten Effekt handelt: Wenn im Körper zwei Sätze väterlicher DNA vorhanden sind, neigt der Embryo zu übermäßigem Wachstum, was biologisch nicht nachhaltig ist und letztlich das Überleben beeinträchtigt. Dieser Prozess steht im Einklang mit der klassischen Konflikthypothese: Geprägte Gene gleichen den erforderlichen Platz und die Ressourcen aus, indem sie die Entwicklung des Embryos in der Gebärmutter der Mutter regulieren. Mütterlich geprägte Gene neigen dazu, die Größe des Fötus zu „schrumpfen“, um ihn an den begrenzten Platz in der Gebärmutter anzupassen. Väterlich geprägte Gene erhöhen die Überlebenschancen der Nachkommen, indem sie die Größe des Fötus „vergrößern“. Die spiegelbildlichen Unterschiede in Gewicht, Verhalten und Lebenserwartung zwischen verwaisten männlichen und weiblichen Mäusen sind Nebenprodukte des genetischen Spiels zwischen ihren Eltern.

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