《PNAS》八大热点文章

　　英国研究人员发现，连续缺觉一周扰乱700多个对健康至关重要的基因，从而影响人体生物钟、新陈代谢、免疫反应、抗压能力等，意味着睡眠不佳可能对长期健康有广泛影响。

　　

生物通报道：《PNAS》（美国国家科学院院刊）是与Nature、Science齐名，被引用次数最多的综合学科文献之一，PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社会科学，主要内容包括具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。近期其最受关注的文章（生物类）如下：

Effects of insufficient sleep on circadian rhythmicity and expression amplitude of the human blood transcriptome
PNAS 2013 110 (12) E1132-E1141; published ahead of print February 25, 2013, doi:10.1073/pnas.1217154110
英国研究人员发现，连续缺觉一周扰乱700多个对健康至关重要的基因，从而影响人体生物钟、新陈代谢、免疫反应、抗压能力等，意味着睡眠不佳可能对长期健康有广泛影响。

萨里大学萨里睡眠研究中心的德克-扬•迪克教授带领研究小组，征募14名男性和12名女性志愿者。志愿者年龄在23岁至31岁间，身体健康。研究人员要求志愿者在实验室进行两个阶段的睡眠实验，第一阶段连续一周每晚躺在床上10个小时，第二阶段连续一周每晚躺床上6个小时。每个阶段结束后，志愿者必须连续39至41个小时不睡觉。

研究人员在PNAS发表论文说，志愿者血样检测结果显示，睡眠时间对基因活动有大影响，与睡眠充足时相比，缺觉状态下的志愿者，444个基因的活动遭抑制，267个基因更活跃。

受到影响的包括控制新陈代谢的基因，从而可能引起或加剧糖尿病、肥胖；包括影响身体对炎症反应的基因，可能影响心脏病；还包括一些关乎压力和老化的基因。这些变化有助了解缺觉者心脏病、糖尿病、肥胖、抑郁症等疾病风险增加的生物机制。

Gibberellins accumulate in the elongating endodermal cells of Arabidopsis root
PNAS 2013 110 (12) 4834-4839; published ahead of print February 4, 2013, doi:10.1073/pnas.1300436110
植物激素类是小分子信号化合物，它们共同参与植物生长和发育的所有阶段。与动物不同，植物积极地调节激素的空间分布。例如，生长素的运输结果是极大生长素的形成在发育模式中具有关键作用。然而，其他植物激素类的空间分布，包括制霉素(GA)都是未知的。

为了解决这个问题，研究人员创建两种生物活性的荧光GA化合物并研究它们它拟南芥根中的分布情况。被标记的GAs主要富集在根伸长区的内胚层细胞。药理研究表明，连同检测突变体内胚层指标的影响，揭示GA的累积是一个活跃的、高度调节过程。研究结果有力地证实存在一个活跃的GA传输机制，这个传输机制说明GA有额外的调控机制。

Private traits and attributes are predictable from digital records of human behavior
PNAS 2013 110 (15) 5802-5805; published ahead of print March 11, 2013, doi:10.1073/pnas.1218772110
一项研究证明了多种个人特征——诸如政治或宗教观、性别、种族和性倾向——可以通过一个人在脸谱网（Facebook）上的“赞赏”记录加以预测。Michal Kosinski及其同事开发了一个数学模型从而根据58000位美国脸谱网用户的“赞赏”记录预测一个人的特征和偏好。

这组作者使用来自这些志愿者的脸谱网档案的人口统计信息和通过网上调查测试衡量的智力、人格和对生活满意度等其他特征训练了这个模型。这个模型准确地预测了研究参与者的性别、种族出身和性倾向，在93%的情况下正确地识别出了男性和女性、在95%的情况下正确地识别出了非洲裔美国人和白人，并且在88%的情况下正确识别出了同性恋和异性恋。该模型还在超过80%的情况下正确地对民主党人和共和党人、基督教徒和穆斯林加以分类，但是该模型在预测关系状态、药物滥用以及父母的关系状态方面的准确度较低。这组作者进一步发现这个模型几乎与预测一位用户对经历的开放程度的小型人格测试一样准确。这组作者说，这些发现可能对于改善许多产品和服务的供给有用，但是也可能对于个人隐私有负面的影响。

War, space, and the evolution of Old World complex societies
PNAS 2013 ; published ahead of print September 23, 2013, doi:10.1073/pnas.1308825110
一项研究表明，计算机模拟可以帮助预测人类历史上的大规模复杂社会在何地、何时出现，准确率为65%。为了使用历史和数学方法研究帝国的起源，Peter Turchin及其同事把重点放在了欧洲、非洲和亚洲，记录了从公元前1500年到公元1500年帝国的形成。建模的地域被分成了以高度、草原或沙漠等居住地类型以及是否拥有农业为特征的单元格。这组作者然后根据各种历史地图集和其他来源汇编了信息从而以100年为间隔绘制了控制了超过10万平方公里土地的拥有有组织的治理体系的所有群体的地图。

使用数学公式模拟了社会之间的战争、军事技术的扩散以及社会文化的演化。而忽略了传播军事技术的影响的另一个模型仅仅能解释已知历史数据的16%。这组作者说，社会之间的剧烈的战争再加上相关技术的创新和传播，有助于预测帝国在何时何地形成。

Bacterial natural transformation by highly fragmented and damaged DNA
PNAS 2013 ; published ahead of print November 18, 2013, doi:10.1073/pnas.1315278110
一项研究证明了贝氏不动杆菌（Acinetobacter baylyi）可以利用来自环境中的片段化和化学损伤的DNA，把它整合到自身的基因组中，这包括了来自一只长毛猛犸象的4.3万年前的DNA，这组作者说，这提示高度片段化的DNA分子可能对细菌进化有贡献。

Penis size interacts with body shape and height to influence male attractiveness
PNAS 2013 110 (17) 6925-6930; published ahead of print April 8, 2013, doi:10.1073/pnas.1219361110
科研人员使用一系列由计算机生成的不同身高、体型和阴茎尺寸的真人尺寸男性图像区分开了这些性状在女性评价男性吸引力时的相对重要性，并且提出女性在获得配偶前的偏好可能影响男性生殖器形态的演化。

Baseline tumor growth and immune control in laboratory mice are significantly influenced by subthermoneutral housing temperature
PNAS 2013 ; published ahead of print November 18, 2013, doi:10.1073/pnas.1304291110
来自纽约Rosewell公园癌症研究所的研究人员发现置于热中性温度（thermoneutral temperature）的小鼠由于适应性免疫系统能减少肿瘤的形成和转移。

他们将小鼠置于低于热中性温度（subthermoneutral temperature，ST）——22 °C-23°C，以及热中性温度（TT）中，然后给小鼠注射四种不同肿瘤类型的细胞。
结果研究人员发现在高温下小鼠形成肿瘤的速度更慢，而且在TT温度下，小鼠中的肿瘤也转移的更少。在另外一个小鼠模型中，研究人员还发现小鼠也会对一种致癌物质产生应答，形成肿瘤。由此科学家们指出TT温度中肿瘤的形成也被延迟。

研究人员认为这种差异是由抗肿瘤适应性免疫反应的增加造成的，因为免疫系统受损的小鼠在肿瘤形成过程中并没有表现出与温度相关的差异。并且研究人员也发现当小鼠置于TT温度时，其免疫抑制细胞会减少，CD8 +淋巴细胞和CD8 + T激活细胞会增多。携带肿瘤的小鼠更喜欢高温环境，甚至比TT温度更高的环境，它们大部分时间也都是待在温暖的环境中——38°C，这表明它们可能比没有患癌症的小鼠更加容易觉得冷。

Optimized gene editing technology for Drosophila melanogaster using germ line-specific Cas9
PNAS 2013 110 (47) 19012-19017; published ahead of print November 4, 2013, doi:10.1073/pnas.1318481110
这项研究由中国学者完成，清华大学医学院和哈佛医学院等处的研究人员合作开发了一种优化的Cas9/sgRNA系统，结果表明这一优化系统在果蝇基因编辑中是高效、特异且廉价的，可以很容易地以半高通量方式投入应用。

他们特异性靶向果蝇生殖细胞生成了可遗传的突变体等位基因，构建出了借助于nanos启动子、生殖细胞系稳定表达Cas9的转基因果蝇。随后他们将U6b启动子控制下、编码短sgRNAs的质粒DNAs注入到这些转基因果蝇体内，对果蝇进行了基因组DNA编辑。就诱变的效率比较了不同的启动子和sgRNA支架。

通过筛查所有后代中突变后代的数量，确定这一优化系统达到了74.2%的总诱变率。他们评估了与这种方法相关的脱靶情况，建立了一个网络资源和一个可检索的、全基因组数据库，可用于预测果蝇基因组工程操作适当的sgRNAs。最后，研究人员还探讨了新方法相比于近期发表的一些其他方法的优势所在。（生物通：万纹）