4月第1期《科学》精选

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4月6日 Science

  封面文章：

  人类最好朋友的大小

  被称为人类最好的朋友的狗个头有大有小，遗传学家试图发现造成狗大小差别极大的原因。驯化 <script language=\"JavaScript1.1\" src=\"/newsf/js/inpic.js\"></script>
的家犬有的只有玩具大小、有的则巨大无比，在所有哺乳动物中狗的大小差别最大。Nathan B. Sutter和同事发现，所有的小个狗都有DNA的一个特定序列，其中包括编码胰岛素样生长因子-1(IGF1)的基因。IGF1基因已被发现与其他生物体(包扩小鼠和人)的大小有关。文章作者分析了143个品种的3000多条狗的DNA。狗被人类选种培养已经好几百年了，这也许帮助了科学家能比较快地发现IGF1 基因，也可能为今后寻找狗的其他复杂特征(比如行为和疾病)的基因提供了方便。

  真菌坐果与气候变化

  一项新研究发现，许多真菌物种现在每年结两次果，这种对气候变化的响应在其他生物体中还没有被观察到。Gange和一个生态学家小组发现了这一新现象，他说：“一个生物体一年繁殖两次是从来没有听说过的事。”这些研究人员分析了英国南部的蘑菇和毒蕈首次坐果时间的半个多世纪的数据，并将其与当地温度和降雨作了比较。从1950年到2005年的来自近1400个地点的52000个记录显示，有些过去只在10月份坐果的物种，由于春季温度的变暖，现在在4月也坐果。坐果的时间也延长了，在过去的10年中增加了一倍多。比如，过去在9月第一次坐果的物种，现在七八月开始坐果。过去坐果季节在10月结束，现在是12月结束。这些真菌活动的增加可能带来腐烂速度的上升，从而给植物提供更多的营养、增加植物的生长速度。

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气候模型预测美国西南部新尘暴

  科学家用19个气候模型的预测作的研究指出，美国西南部和墨西哥北部本世纪中将会明显地干旱化，而且可能会变得像20世纪30年代北美尘暴时期那样干旱。其实，近来持续较久的旱灾可能就是这种气候变化的开端。这对当地居民靠廉价和现成水源的工农业经济将是很大的挑战。Richard Seager和同事研究了政府间气候变化专门委员会的第四次评估报告用的19个气候模型。这些模型显示，与上次该地区持续多年的旱灾不同，新近的干旱不是由热带太平洋海水表面温度的变化引起的，而是由亚热带的干燥区向极地方向扩展造成的。研究人员预测，这种更干燥的气候将不同于该地区历史上有记录的任何气候状态。

北大西洋深水也许有助于南极冰架融化

  Jean-Claude Duplessy 和同事的一项研究指出，12.5万年前的北大西洋深水温度比现在的高，那时的温度也许帮助南极洲冰架融化以及使间冰期海平面升高。目前的气候趋势提出，可能在下一个世纪到来的一个更温暖的世界，将有与最近的末次间冰期类似的温度，所以这项新研究也许对考虑这些变化对未来海平面的影响有帮助。Duplessy和同事用来自深海钻芯的氧同位素重构了北大西洋深水温度，估计那时比现在的温度高0.4摄氏度。研究人员说，这些更暖的海水迁移到南部，也许帮助了南极冰架融化。

分子马达”运动可能不需要微管网架介入

  4月6日《科学》杂志发表的一项最新研究表明，“分子马达”蛋白kinesin的运动方式与科学家之前猜测

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的并不相同，可能不需要微管网架（microtubule lattice）。

  一般认为，kinesin是一种与细胞微管结合而起运输作用的马达蛋白。Kinesin是由两条轻链和两条重链构成的四聚体，外观上具有两个球形的“头”（具有ATP酶活性）。它的运动方式是一步一步节节进行的，通过水解三磷酸腺苷（ATP）来为每一步提供能量。而在每步之间，“分子马达”会停下来，直到ATP被绑定至其中一“头”。但是，科学家对于ATP通道（ATP gating）的精确机制一直存在争议。

  一种观点认为，kinesin在步与步之间只有一头与微管相连，另一头无法与下一个绑定位点连接，除非ATP诱导kinesin发生构象变化。但还有一种观点认为，kinesin停下时两头都与微管相连，而两个连接头之间的应力（strain）使马达无法前进，直到ATP与其中一头绑定。但是，无论哪种模型，ATP绑定后都会激发一种与微管网架（microtubule lattice）相关的机制。

  但最新的研究结果质疑了微管网架存在的必要性。领导该研究的是位于英国剑桥的玛丽居里研究院（Marie Curie Research Institute）的Maria Alonso以及论文高级作者Robert Cross，他们发现，一种微管成分——微管蛋白亚基（tubulin subunit）能够引导ATP的自我运转，从而使kinesin不用于微管结合。

  凝胶过滤实验表明，未聚合的微管蛋白能在溶液中与kinesin绑定。通过测定溶液中的ATP酶活性，研究人员发现，自由微管蛋白可以促使kinesin头部的ATP水解，从而激发ATP循环。因此，论文作者认为，之前的两种kinesin运动理论都不成立。Cross表示，“我们的研究结果表明，微管几何结构与ATP通道机制完全无关。”研究人员推测，在运动间歇，kinesin一头的微管绑定位点一直处于“掩蔽”（masked）状态，而只有ATP与其另一头绑定才能除去这一障碍。

  但是，此次研究的结论并没有得到完全的肯定。美国斯坦福大学的Steven Block最近发表了关于应力对kinesin运动的作用的相关文章，他表示，最新研究的结论并不能排除马达运动中应力的影响。即使kinesin是与自由微管蛋白结合，也存在微管蛋白亚基引发一些应变的可能。此外，微管蛋白亚基或许会很短暂地聚合成极小的微管，研究人员未必能够发现这一现象。

  而哥伦比亚大学的Steven Rosenfeld则表示，该研究结果确实能够表明kinesin的运动可以不需要应力的控制，但并不意味着这就是“分子马达”运动调控的唯一方式。

气候模型预测美国西南部新尘暴

  科学家用19个气候模型的预测作的研究指出，美国西南部和墨西哥北部本世纪中将会明显地干旱化，而且可 <script language="JavaScript1.1" src="/newsf/js/inpic.js"></script>
能会变得像20世纪30年代北美尘暴时期那样干旱。其实，近来持续较久的旱灾可能就是这种气候变化的开端。这对当地居民靠廉价和现成水源的工农业经济将是很大的挑战。Richard Seager和同事研究了政府间气候变化专门委员会的第四次评估报告用的19个气候模型。这些模型显示，与上次该地区持续多年的旱灾不同，新近的干旱不是由热带太平洋海水表面温度的变化引起的，而是由亚热带的干燥区向极地方向扩展造成的。研究人员预测，这种更干燥的气候将不同于该地区历史上有记录的任何气候状态。

北大西洋深水也许有助于南极冰架融化

  Jean-Claude Duplessy 和同事的一项研究指出，12.5万年前的北大西洋深水温度比现在的高，那时的温度也许帮助南极洲冰架融化以及使间冰期海平面升高。目前的气候趋势提出，可能在下一个世纪到来的一个更温暖的世界，将有与最近的末次间冰期类似的温度，所以这项新研究也许对考虑这些变化对未来海平面的影响有帮助。Duplessy和同事用来自深海钻芯的氧同位素重构了北大西洋深水温度，估计那时比现在的温度高0.4摄氏度。研究人员说，这些更暖的海水迁移到南部，也许帮助了南极冰架融化。

分子马达”运动可能不需要微管网架介入

  4月6日《科学》杂志发表的一项最新研究表明，“分子马达”蛋白kinesin的运动方式与科学家之前猜测的并不相同，可能不需要微管网架（microtubule lattice）。

  一般认为，kinesin是一种与细胞微管结合而起运输作用的马达蛋白。Kinesin是由两条轻链和两条重链构成的四聚体，外观上具有两个球形的“头”（具有ATP酶活性）。它的运动方式是一步一步节节进行的，通过水解三磷酸腺苷（ATP）来为每一步提供能量。而在每步之间，“分子马达”会停下来，直到ATP被绑定至其中一“头”。但是，科学家对于ATP通道（ATP gating）的精确机制一直存在争议。

  一种观点认为，kinesin在步与步之间只有一头与微管相连，另一头无法与下一个绑定位点连接，除非ATP诱导kinesin发生构象变化。但还有一种观点认为，kinesin停下时两头都与微管相连，而两个连接头之间的应力（strain）使马达无法前进，直到ATP与其中一头绑定。但是，无论哪种模型，ATP绑定后都会激发一种与微管网架（microtubule lattice）相关的机制。

  但最新的研究结果质疑了微管网架存在的必要性。领导该研究的是位于英国剑桥的玛丽居里研究院（Marie Curie Research Institute）的Maria Alonso以及论文高级作者Robert Cross，他们发现，一种微管成分——微管蛋白亚基（tubulin subunit）能够引导ATP的自我运转，从而使kinesin不用于微管结合。

  凝胶过滤实验表明，未聚合的微管蛋白能在溶液中与kinesin绑定。通过测定溶液中的ATP酶活性，研究人员发现，自由微管蛋白可以促使kinesin头部的ATP水解，从而激发ATP循环。因此，论文作者认为，之前的两种kinesin运动理论都不成立。Cross表示，“我们的研究结果表明，微管几何结构与ATP通道机制完全无关。”研究人员推测，在运动间歇，kinesin一头的微管绑定位点一直处于“掩蔽”（masked）状态，而只有ATP与其另一头绑定才能除去这一障碍。

  但是，此次研究的结论并没有得到完全的肯定。美国斯坦福大学的Steven Block最近发表了关于应力对kinesin运动的作用的相关文章，他表示，最新研究的结论并不能排除马达运动中应力的影响。即使kinesin是与自由微管蛋白结合，也存在微管蛋白亚基引发一些应变的可能。此外，微管蛋白亚基或许会很短暂地聚合成极小的微管，研究人员未必能够发现这一现象。

  而哥伦比亚大学的Steven Rosenfeld则表示，该研究结果确实能够表明kinesin的运动可以不需要应力的控制，但并不意味着这就是“分子马达”运动调控的唯一方式。