科技类说明文阅读题

软凝胶基质代替硬培养皿成为干细胞培养新方法

美国研究人员发现，利用软凝胶基质代替硬培养皿来培养小鼠胚胎干细胞，无需添加昂贵的生长因子，便可让干细胞培养物长时间维持同质的多能状态。研究人员表示，这一技术在未来的再生医学中有着巨大的应用前景。相关论文发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。

干细胞研究面临的主要障碍就是如何让小鼠胚胎干细胞培养物保持一种均一的多能状态。多能干细胞可自发地分化成皮肤或者肌肉等不同的组织类型。长期以来，科学家都是利用一种被称作生长因子的化学物质来维持干细胞的多能态不变，但即便如此，培养出来的干细胞还是会很快进入各自的分化阶段，呈现出不同的基因表达和形态，这种多样性分化使得干细胞培养物很难被诱导生成所需的特定组织。

该研究负责人之一、伊利诺伊大学基因组生物学研究所动物科学教授田中哲也表示，可以从培养一群同质的未分化细胞入手，诱使其分化成特定的细胞类型以实现临床应用。

研究小组发现，多能小鼠胚胎干细胞喜欢“抱团”黏附在一起，而处于群体边缘、与坚硬的培养皿接触的细胞分化速度相对较快，于是他们决定对小鼠胚胎干细胞进行机械学研究而非化学研究。由于干细胞比成熟细胞要柔软10倍，研究人员猜测是否是培养皿和细胞之间的机械力刺激了细胞分化，并通过前期研究证实，即使很小的机械力也可诱导细胞分化。

接下来，研究小组将小鼠胚胎干细胞分成3组进行平行试验：第一组用加入了生长因子的常规培养基培养；第二组采用与这些细胞同样硬度的软凝胶基质进行培养，并加入生长因子；第三组同样用软凝胶基质培养，但没有加入生长因子。结果显示，即使缺乏生长因子，利用软凝胶基质培养的干细胞在3个多月传代20次后仍能表现出更明显的同质性和多能性。

研究合作者、伊利诺伊大学机械科学和工程系教授王宁（音译）说，这体现了事物的两面性：机械力能够诱导分化，但如果降低培养基和干细胞之间的机械力，就可以将干细胞保持在多能状态。这项研究证实了在干细胞分化过程中力学环境的重要性不亚于化学生长因子。在活的有机体中，细胞只在短期内分泌生长因子，而机械力则始终在影响每个细胞。

研究小组下一步打算利用这种新技术来培养诱导多能干细胞（iPS），虽然iPS细胞医学应用前景广阔，但也是出了名的难以培养。田中哲也说：“我们可以试着在同样的软基质上培养小鼠iPS细胞，看看是否也能获得同质的干细胞培养物。如果情况的确如此，其产生的影响无疑将是巨大的。”

1．下列关于干细胞培养的表述，不符合原文意思的一项是（）

A．多能干细胞可分化成皮肤或者肌肉等不同的组织类型，这一特性需添加昂贵的生长因子。B．干细胞研究面临的主要障碍就是如何让胚胎干细胞培养物保持一种均一的多能状态。C．干细胞喜欢“抱团”黏附，而处于群体边缘、与坚硬的培养皿接触的细胞分化速度相对较快。

D．干细胞分化过程中力学环境的重要性不亚于化学生长因子，在活的有机体中，机械力始终在影响每个细胞。

2．下列理解和分析，不符合原文意思的一项是（）

A．利用软凝胶基质代替硬培养皿成为干细胞培养的新方法，在未来的再生医学中有着巨大的应用前景。

B．即使缺乏生长因子，只要利用软凝胶基质培养的干细胞在长时间后仍能表现出明显的同质性和多能性。

C．软凝胶基质能够有效降低培养基和干细胞之间的机械力，从而使干细胞保持在多能状态。D．因为生长因子价格昂贵，所以科学家一直在寻找更好的方法来维持干细胞的多能态不变。

3．下列推断，不符合原文内容的一项是（）

A．培养胚胎干细胞在必要的时候可以双管齐下，同时利用软凝胶基质代替硬培养皿和添加生长因子等方法。

B．iPS细胞医学应用前景广阔，但难以培养，如在软凝胶基质上培养iPS细胞，问题也就迎刃而解了。

C．很小的机械力可诱导干细胞细胞分化，那么找到比软凝胶基质更柔和的基质，干细胞的分化速度就可能进一步的减慢。

D．只有抑制干细胞培养物的多样性分化，才能更容易的使得干细胞被诱导生成所需的特定组织。

最新研究发现30亿年前地球生命曾进入爆发期

美国麻省理工学院科学家近日研究发现，大约在30亿年前随着早期动物开始学会如何利用来自太阳的能量，地球上的生命突然进入一个爆发期。

科学家们对远古基因进行了深入研究，并绘制出一幅地球最早期动物的图景。他们认为，当微生物开始学会利用氧气和来自太阳的能量生活时，最早期的生命开始进化和发展。美国麻省理工学院研究人员研究了1000个如今仍然存在的关键基因，并掌握了它们是如何从远古时期进化过来的。

科学家们研制了一种“基因化石”，这种“基因化石”不仅仅可以告诉人们基因是如何形成的，也可以让人们知道远古微生物是如何支配这些基因的。他们的计算结果显示，所有的现存基因，大约有27%形成于33亿年前到28亿年前之间。在大约5.8亿年前，地球上的生命开始进入了一个快速变化时期，即寒武纪生命大爆发时期，当时生命形态复杂多样。

化石可以帮助古生物学家制定出生命进化的编年史，但是如果想绘制出寒武纪之前的30亿年间的生命图景则相当困难，因为那个时期的软体动物很少会留下化石印迹。不过，那些早期生命形态仍然留下了一种细微的化石：DNA。

由于所有活着的生物体都从父辈那里遗传基因组，因此麻省理工学院的计算生物学家推理认为，他们可以利用现代基因组推想古代微生物的进化过程。他们将不断增长的基因组库中的信息与一种数学模型结合起来。这种数学模型考虑到了数百万年间各种基因遗传、交换和丢失的因素。

科学家埃里克·阿尔姆和劳伦斯·戴维将这一时期称为“太古代大爆发”。由于他们识别的许多新基因都与氧气有关，因此阿尔姆和戴维首先考虑到，氧气的出现可能也是造成“太古代大爆发”的原因之一。科学家认为，直到大约25亿年前，氧气才开始在地球大气层中出现并不断积聚，并可能在“大氧化事件”中杀死了大量的厌氧生命。阿尔姆表示，“‘大氧化事件’可能是细胞生命史上最严重的灾难事件，不过我们还没有发现任何的生物学记录。”

然而，进一步深入研究发现，利用氧气的基因直到28亿年前的“太古代大爆发”末期才出现。这一发现与地球化学家关于“大氧化事件”的设想更为一致。阿尔姆和戴维相信，他们已经发现了现代电子转移的最初来源。电子转移是一个生物化学过程，它负责在细胞膜内运送电子。电子转移被动物用来呼吸氧气，植物和某些微生物在光合作用时也需要这一过程，光合作用直接收获太阳的能量。一种被称为“生氧光合作用”的光合作用被认为是与“大氧化事件”的氧气产生有关，也与我们今天呼吸的氧气有关。

“太古代大爆发”期间的电子转移进化应该经历了生命历史的数个关键阶段，如光合作用、呼吸作用等，两个阶段都导致生物圈收获和存储了大量的能量。戴维表示，“我们的研究结果并没有说明电子转移的进化是否直接导致‘太古代大爆发’。但是，我们可以推测到，生物圏得到了更多的能量，因此可以支持更大、更复杂的微生物生态系统。”