4月第1期<自然>精选

lanfeng

4月5日 Nature

封面故事： 茁长素的调控机制之谜被揭开

  植物激素茁长素调控植物生长的机制自达尔文时代以来就一直困扰着科学家。茁长素已知通过结合TIR1（transport inhibitor response 1）受体和通过依赖于泛素（ubiquitin）的Aux/IAA抑制蛋白的降解来调控基因表达。现在，TIR1在与三种不同的茁长素和一种Aux/IAA肽形成的复合物中的晶体结构的确定表明，茁长素起一种“分子胶”的作用，促进受体和作为降解目标的蛋白质间的相互作用。除了揭开茁长素调控机制的奥秘之外，这项工作还首次建立了一种植物激素受体的结构模型。更碰巧的是，一个像茁长素这样的小分子调控泛 素连接酶的方式，能让科学家找到开发治疗与泛素连接酶缺陷有关的人类疾病的一个新颖策略。本期封面所示为处在TIR1（蓝色）和IAA7肽之间空腔中的茁长素（表面显示为绿色）。Page: 640

神经回路的光控制

  复杂的神经工程技术使得人们有可能对活的脑回路进行成像和控制。这一领域的最新进展涉及将一种来自古细菌Natronomonas pharaonis的光激发的氯化物泵转染（transfection）进小鼠海马体神经元中，从而能够在毫秒时间尺度上对神经活动进行抑制。这种方法可以补充通过一个可以光激发的藻通道来激发神经元的一种现有工具。这两个通道对不同波长的光产生响应，允许对同一回路中的神经活动进行快速双向控制。在完好的动物身上也是这样，因为具有这两个通道的转基因蛔虫C. elegans的运动受光的影响。该体系可以通过遗传学方法定位于特定类型的神经元，因而便出现了这样一种可能性：它有可能导致神经疾病的光学治疗。Page: 633

火星表面反照率模式变化的确与气候变化有关

  火星表面的反照率模式（由所反射的光对所接收的光的比例的局部变化引起）在不断变化。

  现在火星全球环流模型被用来确定这些变化是否与气候变化有关，所获得的答案是，是的，它们是与气候变化有关。火星表面上大片地方在过去三十年里变黑了，这是因为那里的尘土被刮走了。气候模拟表明，这些变化造成气温升高，风压增大，尘暴增强，在尘埃侵蚀和反照率之间产生了一个正反馈环。这些条件与所观测到的极地盖侵蚀是一致的，甚至还会影响大型沙尘暴的触发。Page: 646

阿秒电子隧道效应的实时观测

  暴露于强光下的原子会失去一个或多个电子，变成离子。在强光场中，这种类型的离子化通过电子隧道效应发生，该效应是当电子接受的能量太多、以至于它们能够通过“隧道”穿过正常情况下将它们与原子核束缚在一起的电势障碍时出现的。现在，这一过程已经在数百阿秒（一个阿秒是一秒的十亿分之一的十亿分之一，即10-18秒）的一个时间尺度上被实时观测到。目标氖和氙原子被超快远紫外脉冲电离，然后利用专为此目的而定制生成 的近红外脉冲被观测到。这种“阿秒隧道效应”光谱技术应能用来控制和帮助了解原子及分子内的电子的动态。Page: 627
32亿年前地球磁场的方向和强度

  地球的地磁场保护我们不受有害太阳辐射的影响，同时还为了解地核的性质提供了线索。科学家对其年龄尤其感兴趣，因为它能帮助确定地球的早期性质。太古代Kaapvaal克拉通（南非）的岩石是地球上保存最好的岩石之一，对来自这些岩石中的微型磁铁矿包容物的硅酸盐晶体所做的一项分析，被用来获取距今32亿年前地球磁场的古方向和强度，这是关于“地球发电机”（geodynamo）系统的最早记录。当时的地球磁场强度似乎只有现在的大约一半，这表明早期地球的大气层的确是受一个可靠的磁气圈保护而不会受到太阳风的侵蚀。Page: 657

关于陡山沱期微型化石的新观点

由中国南方陡山沱期磷化微型化石被鉴定为早期动物胚胎的发现所引起的争论还在继续。最近有人提出，这些距今大约6亿年的微型化石可能是能够氧化硫的巨型细菌，与现存的硫珠菌(Thiomargarita)类似。人们对这一观点进行了验证，发现它是有欠缺的，至少对其中的一些标本来说是这样。新的观测结果显示，这些胚胎一样的化石中有些被发现存在于被称为“疑缘类”(Acritarchs)的精致的有机囊中，这与被称为胚胎滞育（diapause）的一种生殖策略是一致的（所谓胚胎滞育指的是早期胚胎进入一种休眠的“卵囊”状态）。这表明，这些生物是真核生物。对“巨型细菌”解释的进一步质疑来自Nature杂志“Brief Communications”栏目的一篇在线投稿，该文提出，细菌一样的微型化石可能曾经被化石形成和保护过程中的异常情况剥去了其外层。Page: 661


小群体与大机构之间的根本差别

  社会群体以电子方式进行互动的动态，在现代社会运行方式中居中心地位。对由个人组成的两个群体（相互协作的科学家和手机用户）之间的信息交换模式所做的一项研究，被用来设计一个算法，该算法将信息交换与群体稳定性联系了起来。所获得的数据表明，小的群体有少数几个很牢固的关系处于核心地位。只要这些关系存在，群体就会维持下去。但对于大的团体来说，持续变化是稳定性的关键。这些发现为小群体与大机构之间的根本差别提供了一个新观点。Page: 664

应对细菌抗药性的策略

  任何药物的使用，其本身都会产生对具有抗药性的突变体的选择，这是抗菌疗法不可逾越的障碍。但一项新的研究工作得出的结果表明，选择不产生抗药性也许是有可能的。过去，研究人员通过一系列组合药物剂量，对那些对药物敏感的细菌和对药物有抵抗力的细菌的生长速度进行了灵敏的测量，对它们之间的竞争情况进行了分析。在一定的亚致死浓度时，doxycycline 和 ciprofloxacin的一种混用剂型优先选择野生型埃希氏杆菌，而不是在一种实验室培养中的一种有抵抗力的菌种。这个明显的矛盾可以通过一个简单的几何观点从理论上来理解。当然，亚致死浓度在临床上没有意义，但这项工作的确表明，通过进一步研究，也许就可以找到对抗药性的选择有所改进的抗菌组合。Page: 668

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一项关于八目鳗胚胎学的重要研究工作

  八目鳗是与七鳃鳗有关的无颚脊椎动物，也是已知最原始的脊椎动物。它们是如此地原始，以至于 <script language="JavaScript1.1" src="/newsf/js/inpic.js"></script>
连脊椎都没有。关于这种生物发育情况的研究工作，会显示关于脊椎动物起源的大量信息，但这样的研究工作一直因极难获得能存活的胚胎而受挫。第一个关于八目鳗的胚胎学研究是由Bashford Dean完成的，发表于1899年，从那时起科学家很少进行这方面的尝试。现在，来自日本神户“RIKEN发育生物学研究中心”的一个小组终于发表了一项关于八目鳗胚胎学的具有里程碑意义的研究工作。他们从实验室养鱼池中的八目鳗Epatretus burgeri身上获得了6个胚胎，在固定之前从卵壳上将这些胚胎切了下来，从而避免了Dean一个世纪以前所碰到的组织变形问题。他们所获得的组织显示了指示神经冠发育的遗传标记。神经冠是基准动物的一个关键特点，八目鳗神经冠的发育过程与七鳃鳗相关事件的过程相似。Page: 672

RANK与前列腺或乳腺癌中癌细胞的转移

  用一个小鼠前列腺癌模型所做的实验研究，识别出了刺激转移形成的一个信号通道。当一个蛋白配体占据一个被称为RANK（receptor activator of nuclear factor κB）的受体时，该通道被激发，并且它还依赖于这种激发和IKKα (IkB kinase a)的核转位。一旦进入细胞核中，被激发的IKKα就会抑制maspin基因转录，该转录的产物已被明确为前列腺和乳腺癌中细胞迁移和入侵的一个抑制成分。因此，RANK可能是前列腺或乳房肿瘤细胞中都有的转移行为的一个促进剂（启动子）。Page: 690