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研究:DNA突变的随机性比我们想象的要小

研究:DNA突变的随机性比我们想象的要小

推动进化的DNA突变通常被认为是相当随机的,但一项新的研究表明,在混乱中实际上还存在着一些秩序。 一个科学家小组比较了在实验室中生长的数百种植物的基因组,结果发现在对生存至关重要的基因中,突变发生的可能性要小得多。

机会在进化中起着重要作用。传统观念认为,DNA突变会在生物体的基因组中随机出现,如果这些新特征恰好有助于生物体的生存和繁殖,那么这些突变就会传给下一代人。在足够长的时间内,这些性状可以成为一个群体或物种的特征。

但基因组中DNA突变的位置是否有规律可循?为了进行调查,来自加州大学戴维斯分校和马克斯-普朗克研究所的研究人员在实验室中种植了数百种羽衣甘蓝植物,然后对其基因组进行测序并比较了DNA突变发生的位置--似乎出现了一种非随机的模式。

“我们一直认为突变在整个基因组中基本上是随机的,”该研究的主要作者Grey Monroe说道,“事实证明,突变是非常非随机的,且是以有利于植物的方式非随机的。这是对突变的一种全新的思考方式。”

通过在受控的实验室条件下种植植物,该团队试图消除自然选择的非随机影响,确保通常不会在现实世界中生存的植物不会被任何负面突变所淘汰。

在数百个植物基因组中,研究小组发现了超过一百万个突变,它们似乎集中在基因组的某些部分。这留下了突变率一直很低的斑块,低至其他区域的三分之一。当科学家们检查哪些基因位于这些斑块中时,他们发现了大量的基本基因,包括那些参与细胞生长和基因表达的基因。

“这些是基因组中真正重要的区域,”Monroe说道,“在生物学上最重要的区域是那些被保护免受突变的区域。”

耐人寻味的是,这些区域似乎也有更强的DNA损伤修复机制,这表明有一种强化的方法来确保这些关键序列保持功能。

这项研究的资深作者Detlef Weigel说道:“植物已经进化出一种方法来保护其最重要的地方免受突变。这很令人兴奋,因为我们甚至可以利用这些发现来思考如何保护人类基因不受突变的影响。”

这项新研究增加了越来越多的工作,其加深了人们对DNA突变在进化中的作用的理解。2014年的一项研究发现,突变更频繁地发生在重复序列附近,而2019年的另一项研究发现了重组位点的突变热点,即来自每个父母的染色体配对的地方。

这项新研究的研究人员称,这项工作最终可能导致在工程上改进更好的作物,甚至控制由DNA突变引起的人类疾病,如某些类型的癌症。但在这些领域的任何应用无疑都是遥遥无期的。

传送门真的实现了吗

科学家研究发现,从理论上来说,任意门和传送门其实是可以实现的。日前,来自马里兰大学的生物物理学家 Chris Monroe 在接受采访的时候表示:“我很难一脸严肃地谈论瞬间移动和传送门之类的东西,但是我想表达的是:你可以把一个原子从一个地方传送到另一个地方。”

Chris Monroe 的实验室设置在大学的地下室里,实验室内的设备不像电影《星际迷航》里的传输机那么华丽,相反,他那些价值几百万美元的设备都摆放在一张 20 英尺的桌子上,比如激光反射镜和透镜等等。

David Hucul 刚刚在 Chris Monroe 的指导下获得了博士学位,他表示:“电视节目里的瞬间移动其实就是把原子传送到一个很远的地方,但是,如果你真的能够建造具备传送功能的设备,你不会想到要传送原子。”

“因为原子体积很大,而且非常重,我们也不是那么需要它们。”David Hucul 这样解释道,根据物理定律,任何一个碳原子都是相同的,比如氧、氢等等,它们都是完美的原子克隆。他说:“让我们保持独一无二的是这些原子的形态,也就是说,传送的本质是传送一种信息,一种关于原子形态的信息。”

在一个原子的内部,电子、质子或者中子等组成部分的特殊排列使得原子出现差异,但是要想研究原子的内部,我们需要通过激光装置将一个原子内部的信息传送到另一个原子里,而不是单纯的查看原子内部的排列,因为量子力学称,测量原子的信息会导致信息受损。

新研究称 DNA 突变并非完全随机

图片为正在生长的拟南芥。

研究人员可能已经发现了关于 DNA 突变是如何产生的——尽管长期以来人们认为突变是随机的,但它们似乎有某种模式,不仅仅是在命运突发的奇思妙想后而发生的。这种做法实际上有利于物种的生存,比如拟南芥。

拟南芥是一种开花的小杂草,经常出现在欧亚大陆和非洲的路边。它也是植物科学家的最爱,由于其1.2亿个碱基对的基因组相对较小,因此它常常被用来研究遗传学。1.2亿个碱基对也许看起来很大,但与其他生物相比,它已经很小了。香蕉的碱基对是它的四倍,而人类的碱基对是它的 25 倍。

据《自然》杂志报道,该研究小组让数百株紫锥菊在实验室里生长,这样基因缺陷就不会像在外面的世界那样阻碍它们的生存。对这些植物进行测序发现,样本中有超过一百万个突变——但这些突变发生在 DNA 的特定区域,而不是其他区域。

“我们一直认为突变在基因组中基本上是随机的,”来自加州大学戴维斯分校植物科学系的Grey Monroe 教授说。“但事实证明,突变是非随机的,并且这种非随机的突变方式对植物是有利的,这是一种关于变异的全新思考方式。”

研究小组观察了基因组中突变率较低的部分,而这些部分包含了更多的必需基因,比如那些参与细胞生长和基因表达的基因。关键的发现是越重要和敏感的区域越不可能发生突变。

“乍一看,我们的发现似乎与既定的理论相矛盾,即初始突变是完全随机的,只有自然选择才能决定生物体中的哪些突变会表现出来。”马克斯·普朗克研究所的科学主任、资深作者Detlef Weigel 补充说。

这表明基因组有办法保护重要的基因不发生突变,从而提高存活率。Weigel 说:“这种植物已经进化出了一种方式,可以用来保护它最重要的地方免受突变。这是令人兴奋的,因为我们甚至可以利用这些发现来思考如何保护人类基因免受突变。”

这个理论的潜在应用是非常令人兴奋的。在农业领域,这可能会告诉依赖基因变异的植物育种者如何获得更好的作物。它还可能指导如何处理由基因突变引发的癌症等 健康 问题。

Alfredo Carpineti博士,是IFLScience的特约撰稿人之一。他主要研究天文学、物理学和技术。他拥有伦敦帝国理工学院天体物理学博士学位和量子场与基本作用力硕士学位。他致力于与 STEM 中的不平等作斗争,并且是Pride in STEM (@PrideinSTEM)的主席和创始人,这是英国最大的慈善信托,致力于支持LGBTQ+和STEM领域内的人。他是一位狂热的科学传播者,以@TheAstroholic的绰号制作视频和播客。

超心理学是什么?是从什么时候开始被提出的?

超心理学小资料转载罗列如下:

超心理学Parapsychology于1969年在美国正式开始立项研究,主要的范围包括:

理论超心理学

以科学实验与统计分析法,来研究PK(念力)

与ESP(超感官知觉),气功,催眠态,神秘经验,

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超个人心理学, 全像理论

例如 全像理论(Holographic theory),

应用超心理学

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例如脑波回馈技术(biofeedback), 声光冥想机

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潜能开发法

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灵魂学是一门研究有超常现象即现代科学知识无法圆满解释的生物体现象的科学,它还是一门未被科学接纳的科学,又叫潜科学或边沿科学。研究正二十一世纪的今天,一门用现代科学尚难说清的关于生物体现象的学科正在兴起,这就是灵魂学(Parapsychology).国外又称心灵(Psychicalresearch) 近年逐渐被"超心理学"(Parapsychology)一词代替.目前它,仍是一门未被代科学接纳的潜科学,但不是伪科学!它属新兴的交*学科,研究的范围涉及学,心理学,宗教学,历史学,物理学,化学,医学等领域.同时,该学科的自身特点具有神秘性:首先灵魂现象出现的比率极低,如一种称为NDE现象的濒死体验的概率仅有八百万分之一,因此NDE现象不被普遍接受亦在情理中.它不象牛顿的"万有引力定律"无所不在,容易体验到而被人接受.再是灵魂现象的不可重复性也是受到现代科学冷落的另一重要原因.人们可以原谅诸如"自然灾害""历史事件""生物灭绝"等现象的不可重复性,而苛求于灵魂现象的不可重复.为了探索灵魂现象的可重复性,美国北卡罗来纳洲的杜克大学在J.B.莱因的倡导下成立了"超心理研究所"开始使用光电摄像术,脑电图仪器,电子显微技术和计算机采用卡尔.普列布拉的"全息摄影式的宇宙全息摄影技术"对灵魂现象进行全面的定量研究,向科学迈进了一大步.另外,一批伪科学者,封建迷信动者故弄玄虚,不实事求是地研究,而是装神弄鬼,诈骗钱财.使灵魂学研究被歪曲,误解,蒙受污垢。

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门罗研究所-双脑同步共振系列音乐的简介

门罗研究所-双脑同步共振系列音乐

英文名称:The Monroe Institute - Hemi-Sync 双脑同步技术最初是为了使参与灵魂出体实验的参加者能够进入放松而保持清醒的半睡眠状态。在使用了各种方法之后,他们开始使用音响,于是他们发现了「频率后反应」。这种反应使试验者长期在清醒与睡眠之间保持某种意识状态。他们发现到,要是让试验者听某种音律,那他的脑波也会显示类似的电波反应。如果控制试验者的脑波频率,试验者会比较轻松、保持清醒或进入睡眠状态。

在一九七五年,门罗实用科学研究院获得双脑同步技术的专利权。

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