《科学》杂志每期内容精选

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科学9月8日内容精选

测序癌症基因组
一组研究人员首次完成了一项大规模测序乳腺癌和结肠癌中13,000个编码蛋白的基因的工作，为与癌症有关的突变提供了独有的视角，也为诊断和治疗提供了可能的新靶标。Tobias Sjoblom和同事的分析发现了189个“可能的”癌症基因，其中许多过去没有与癌症联系起来，这些基因在乳腺癌和结肠癌中突变的频率很高。这些基因编码涉及与细胞附着 、信号转导以及转录调节有关的蛋白。乳腺癌和结肠癌所表现出的突变不同，意味着器官特异的致癌物质的存在。这两类肿瘤中的突变癌症基因集合也存在着不同，甚至同一组织中不同肿瘤的基因突变也不同。研究人员说，这项研究所提供的信息也许能帮助指导设计计划中的大规模“癌症基因组”测序项目。
科学特快报告：The Consensus Coding Sequences of Human Breast and Colorectal Cancers, Tobias Sjoblom, et al.


清洗掉我们罪孽
研究人员报告说，身体和道德的纯洁在心理上是相互纠缠的，甚至在某种情况下互换。在世界上的文化和宗教中，干净和肮脏的概念对身体和道德都适用。Chen-Bo Zhong和Katie Liljenquist现在用一系列科学试验揭示了这一联系。当他们让志愿者先集中想道德或不道德的行为，然后做不同的练习。先想了不道德行为的志愿者更可能挑表示感觉不干净的选择。比如，他们更可能把字母"W _ _ H"的片段解释成"清洗"和选择一个抗菌擦手巾而不是铅笔作为所获得的免费礼品。在另一项试验中，志愿者首先记住一个道德的行为，之后他们或洗手或不洗手。然后他们被问及是否愿意义务参加一项帮助一个绝望的研究生做实验的工作。没有洗手的人中74%愿意提供义务帮助，而洗手了的人中只有41%愿意。文章作者写道："干净的手是否真正能产生纯洁的心尚待分晓，但是我们的研究表示，在做了违背道德的事之后洗手至少提供一个干净的良心"。
报告：Washing Away Your Sins: Threatened Morality and Physical Cleansing, Chen-Bo Zhong and Katie Liljenquist


帮助HIV在细胞中休眠的蛋白
科学家显示一个保镖蛋白在帮助HIV将自己的基因组插入宿主细胞核中起关键作用，这使得HIV能长时间潜伏（比如在抗病毒治疗阶段）然后在条件合适时东山再起。HIV产生能进入细胞核与宿主DNA混合的DNA，这个过程由病毒的整合酶催化。科学家一直在寻找可能在这个整合过程中起辅助作用的分子，一个首选可能是个叫p75的蛋白。这个蛋白与整合酶结合，将病毒tether在宿主细胞核的遗传物质上，帮助病毒不被细胞的防御系统降解。但是75蛋白在整合中其关键作用的证据一直不太一致，使人们对其真正的重要性有怀疑。Miguel Llano和同事用一个改进了方法降低了细胞中p75的活性，从而使他们能够显示该蛋白在帮助病毒整合上的关键作用。文章作者提出，干涉p75和整合酶相互作用的药物也许对抗HIV有用。
科学特快报告：An Essential Role for LEDGF/p75 in HIV Integration, Manuel Llano, et al.


类似地球的行星与热木星
一项新研究预测，许多巨大的行星系统中可能有地球大小的行星。这些行星中有些可能在系统中的"适于居住区"环绕，从而温度适宜并有水，有些可能在离它们的太阳很近的轨道上运转，从而极为炎热。巨大行星在环绕新恒星的原行星盘的外围冷区域中形成，但是科学家最近发现了一些"热木星"，其轨道离它们的中心恒星要比环绕我们的太阳的木星近得多。这些行星一定是在螺旋轨道上向着它们恒星旋转，但是在这个过程中它们也一定打乱了系统中其它行星的轨道。Sean Raymond和同事模拟了一个有向内螺旋旋转的巨大行星系统中地球大小的行星的形成和行为。他们显示，这些较小的行星能够在巨大行星的轨道内或轨道外形成。一些在巨大行星轨道外的地球大小的行星可能向地球一样，是位于适于居住区的富有水的星体。
报告：Exotic Earths: Forming Habitable Worlds with Giant Planet Migration, Sean N. Raymond, Avi M. Mandell, and Steinn Sigurdsson


基因转位使杂交雄性不育
科学家发现了一个新的在自然种群中形成生殖隔离的机制，这个机制虽然被提出过，但是在自然界这是首次被观察到。一个果蝇的对生殖至关重要的基因从一个染色体跳到另一个染色体上，导致杂交雄性丧失了生育能力。John P. Masly和同事步达尔文的后尘，寻找使使一个物种进化为两个的原因。DNA序列的变化通常对这个过程有帮助。比如，当马和驴交配时，它们生下没有生育能力的骡子，是因为这两种动物的遗传不同。这些不能生育的骡子于是“生殖隔离”了马和驴。研究人员在实验室中交配两种果蝇：Drosophila melanogaster和D. simulans，这两种果蝇大约是在300万到500万年前分离出来的。研究人员意外地发现，在那个时期，对精子的能动性有关键作用的JYAlpha基因从D. melanogaster的4号染色体跳到D. simulans的3号染色体。许多缺少JYAlpha的雄性杂交果蝇没有生育能力，表明在这个情况下，生殖隔离是由基因转位，而不是基因DNA序列的变化，造成的。
报告：Gene Transposition as a Cause of Hybrid Sterility in Drosophila, John P. Masly, Corbin D. Jones, Mohamed A. F. Noor, John Locke, and H. Allen Orr


改造酵母使其生产人糖类蛋白
用一种复杂的基因工程技术，研究人员使一些酵母能生产类似人的糖类蛋白。这些糖类蛋白，比如红细胞生成素蛋白和某些抗体具有重要的治疗价值。目前，这些重要的蛋白是用哺乳动物培养细胞制造的，但是它们如果能用酵母来做，则能更容易和更快地生产。Stephen Hamilton和同事在酵母Pichia pastoris剔掉4个基因、加了14个新基因，然后用其来生产类似人的带有关键唾液酸糖类蛋白。这个基因改造过的酵母分泌了红细胞生成素蛋白，该蛋白帮助红血细胞的产生，是一个治疗贫血的重要药物。
报告：Humanization of Yeast to Produce Complex Terminally Sialylated Glycoproteins, Stephen R. Hamilton, et al.


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chemytwei

2006年9月15日  美国《科学》


美洲大陆最古老的文字
在墨西哥Veracruz 发现的刻有规整图案的石块被认为是北美最古老的文字的例子。该石块是在西方世界最古老的噢美克(Olmec)文明过去的首都附近的采碎石场中发现的。 Carmen Rodriguez Martinez和Ponciano Ortiz Ceballos带领的一个多学科小组确定，这个石块的年代为公元100年左右，比过去在中美洲文明地区发现的要老，中美洲文明地区指从墨西哥中部到哥斯达黎加东北边界的区域。这些纹像(glyphs)，或表示象征的图形，与其他看来像文字的噢美克图案类似。噢美克人曾创造了高达8英尺的巨大人头雕塑。文章合作者Stephen Houston 说，“这个石块显示了该社会的一个新方面，既记账和记录的可能性。”

科学家测出杨树基因组草图
科学家首次测序了一种名为黑三角叶杨的树的基因组，使他们能够开始寻找哪些遗传密码形成了长活的、木质植物，而不是像拟南芥那样的开花植物。树在一个地点生活几十年甚至上百年，周围的环境不断地变化，它们一定有非凡的生存战略。Gerald Tuskan 和他的合作者指出，树覆盖了地球陆地表面的30%，它们必须制造木制材料，在长距离上协调信号和营养，经历季节变化和其它气候周期而存活。树的基因组将为它们如何完成这些高招提供线索。Tuskan和他的国际小组用了散弹法和序列组装，将基因组分成片段，测序这些片断，然后靠比较端部的序列将它们组装起来。他们将这个方法与遗传图谱结合起来，遗传图谱是指标明了遗传标记位置的大致基因组，组装出Populus trichocarpa 的基因组草图。结果显示，该树经历了两个整个基因组复制事件，其中一个发生的时间与拟南芥中发生的同时。文章作者报告说，这个杨树的基因组看起来必拟南芥的基因组进化得慢。与拟南芥相比，杨树有抵抗疾病、分生组织（根和幼芽）发育、代谢输运、以及合成植物细胞壁的纤维素和木质素的扩展的基因库。

达尔福尔死亡人数比报道的要高
根据有限的数据做出的一个保守和科学的估计指出，在苏丹达尔福尔地区的武装冲突中死亡的人数达几十万，而不是过去报道的几万人。苏丹西部的死亡和被迫移民开始于2003年2月。John Hagan和Alberto Palloni解释说，准确的死亡统计为了解这个悲剧以及大屠杀程度的提供了方法。但是战乱的环境使人们不可能做彻底的调查，所以研究人员用来自达尔福尔西部“内部被迫离开人们”的营地中进行调查所得到的最好的数据。在苏达达尔福尔西部、北部、和南部的每个州中约各有100万人被迫离开，研究人员估计冲突导致至少20万人死亡。

单个基因抵抗单个病毒
一个单个基因缺陷也许是单纯疱疹脑炎(herpes simplex encephalitis)的罪魁祸首，这一发现也许对我们如何思考传染的遗传抵抗有令人惊讶的影响，它也可能帮助解释为什么只有很少的人患这类脑炎，尽管该病毒也引起世界范围80%的未成年人感染唇疱疹。有的单个基因缺陷引起罕见的、但传播范围广的使人易患多种感染的免疫缺陷，多个基因的作用使健康人群易受一种常见疾病的感染。但是Armanda Casrouge和同事现在揭示了另一种可能性：一个单个基因突变与对一个单个疾病的免疫抵抗力的一对一的关系。这些研究人员在一个叫UNC-93B 的蛋白中发现了一个罕见的、使两个儿童易患单纯疱疹脑炎突变，该蛋白被认为与细胞的抗病毒响应有关。这两位儿童对其它的病原体有强的免疫应答，表明该基因突变只让他们对单纯疱疹病毒1变得易感。
土卫六的缺失乙烷找到了？
来自卡西尼飞船的新数据提出，土卫六泰坦的一个大的极地云层也许含有该卫星“缺失”的乙烷。有关土卫六大气化学的预测使科学家认为该卫星的表面会被乙烷海洋覆盖，但是其表面看上去大部分是乙烷潮湿的丘。现在，Caitlin Griffith和同事说，一个的徘徊在土卫六北极上空的巨大的云也许包含了大部分预测的乙烷。研究人员说，在冰冷的条件下，乙烷的冰和雪能在极地凝聚，虽然目前还没有极地乙烷冰盖的直接证据。卡西尼上的可视红外绘图光谱仪探测到云也许是通过与地球冬天极地上部类似的全球大气循环模式形成的，F. Michael Flasar在一篇相关的研究评述中写道。

云层能推迟变暖吗？
根据一个可能的地球工程(geoengineering)战略的新模型，在地球上制造更多的云层覆盖也许能抵消全球变暖，从而给降低化石燃料的依赖提供更多的时间。Tom Wigley探索了用一种地球工程方法来减轻大气层二氧化碳过多所带来的破坏性影响，这个方法是将硫酸盐气溶胶前导物注入平流层，所产生的气溶胶可能增加云层覆盖。云层则可以将太阳光更多地反射回太空，从而降低大气二氧化碳浓度高所造成的变暖效应。Wigley用1991年6月皮纳图博火山爆发后该山上增加了的云层作为起点，来计算不同的可能性。他说，该火山爆发引起了短期的变冷，但是对气候系统没有产生没有大的影响。

chemytwei

2006年9月22日  美国《科学》周刊


老年性痴呆与β淀粉样肽
两项新研究调查了老年性痴呆和其它神经退化性疾病患者大脑中的被称为"β淀粉样肽"的蛋白块。其中一项研究给治疗老年性痴呆的药物带来一个警告，另一项显示人的β淀粉样肽能"感染"转基因小鼠。
作为可能的治疗老年性痴呆药物靶标的β分泌酶一直引人注目，因为该酶是生产β淀粉样肽的关键。但是，人们一直不知道这个酶在健康大脑中的作用，所以这类药物可能的副作用也一直是个迷。Michael Willem与他在德国、美国、和比利时的同事报告说，β分泌酶与髓鞘形成有关, 髓鞘形成是用脂肪物质髓磷脂包住从而保护新生神经细胞的过程。该过程通过一个叫neuregulin 的蛋白质调解，文章作者发现，β分泌酶对小鼠的neuregulin有作用。他们还报告说，缺少β分泌酶基因的小鼠的髓鞘形成有类似于neuregulin突变的小鼠的缺陷。作者指出，药物研究人员应该认真考虑β分泌酶的这一重要作用，以及任何阻碍该酶的药物的可能副作用。
另一项研究的作者报告说，将来自老年性痴呆患者尸体解剖的β淀粉样肽提取物注射到转基因小鼠的大脑中，在小鼠上引起了类似老年性痴呆的损害。科学家对这些与老年性痴呆和其它神经退化性疾病有关的蛋白块如何错误折叠以及黏在一起有不少的了解，新发现为β淀粉样肽如何在活体中集结提供了线索。Melanie Meyer-Lühmann与她在欧洲和美国的同事报告说，注射到表达人淀粉样肽前导蛋白的转基因小鼠大脑中的人淀粉样肽提取物，给病灶形成提供了"种子"。这一结果还提示，有不同的β淀粉样肽 ，它们的行为不同。淀粉样肽提取物与导致疯牛病的错误折叠的蛋白朊类似，但是迄今为止还没有证据表明β淀粉样肽真像朊那样有传染性。
科学特快报告：Control of Peripheral Nerve Myelination by the β-Secretase BACE1, Michael Willem, et al.
报告：Exogenous Induction of Cerebral β-Amyloidogenesis Is Governed by Agent and Host, Melanie Meyer-Luehmann, et al.


卡特里娜和丽塔帮助恢复湿地？
研究人员报告说，飓风给密西西比海湾沿岸带来大量的沙子和淤泥。这项研究对该地区恢复湿地的工程有重要的意义。湿地有许多重要的生物和物理作用，比如保护内陆区域不受风暴驱动的海浪汹涌的影响，这个作用在卡特里娜和丽塔2005年登陆时变得格外地明显。Eugene Turner 和同事说，因此恢复湿地以及保护其不再消失在路易斯安那州等地区的政治上优先考虑的事。他们研究了卡特里娜和丽塔给海湾沿岸湿地带来的沉积物层，估计了层中无机物的总量。湿地组成部分中只有一个比较小的部分是无机沉积物，但是它们对植物下面的物质框架很重要。人们通常认为河流发洪水是湿地无机沉积物的关键来源，这意味着规划师在恢复湿地的努力中将注意力集中在堤坝和河流转向上。但是新研究提出，飓风是密西西比河沿海湿地无机沉积物的主要来源。
科学特快报告：Wetland Sedimentation from Hurricanes Katrina and Rita, R. Eugene Turner, Joseph J. Baustian, Erick M. Swenson, and Jennifer S. Spicer


果蝇提供人类需要睡眠的线索
据Indrani Ganguly-Fitzgerald 和同事报告，在复杂的社交情况下花了许多时间的果蝇，比与世隔绝的果蝇，需要更长的睡眠。果蝇和哺乳动物的睡眠有行为和生理的类似，研究人员利用这个特点，加上果蝇遗传分析比较容易，来寻找联系社会经历、睡眠、和记忆的基因。在果蝇被训练完成复杂的任务后，它们需要更多的睡眠。打断睡眠导致任务记忆的减弱。Ganguly-Fitzgerald解释说，这意味着大脑也许需要睡眠，来引起与社会经历和学习的有利变化。社会交往与睡眠的关系对所有的年龄都适用。研究人员发现，当涉及大脑重新连接和信息处理的过程-多巴胺、cAMP以及17个记忆基因-从大脑中取出后，社交对睡眠的作用消失。
报告：Waking Experience Affects Sleep Need in Drosophila, Indrani Ganguly-Fitzgerald, Jeff Donlea, and Paul J. Shaw


肿瘤调动救援
没有血液供给固体肿瘤不能存活。为了解决这个问题，肿瘤将附近的宿主细胞调动起来制造新的血管，这一观察带来了治疗癌症的成功的抗血管生成药物的开发。Yuval Shaked和同事现在显示，肿瘤也能用远离它们微环境之外的宿主细胞来修筑血管。文章作者发现，用一种癌症药物治疗小鼠肿瘤导致名为来自脊髓的"内皮前体细胞(EPC)"在肿瘤边缘的大量出现。当EPC的调动被阻止后，肿瘤对治疗的响应变得更有效，意味着这些细胞在肿瘤血管生长上有重要的作用。这些发现提出，把EPC作为靶标也许是优化现有癌症疗法的一个方法。
报告：Therapy-Induced Acute Recruitment of Circulating Endothelial Progenitor Cells to Tumors, Yuval Shaked, et al.


磷虾为海洋混合作贡献
研究人员报告说，当小甲壳纲动物磷虾每个夜晚上升到海面洗月亮浴时，它们剧烈搅动海水，能使湍流增加几个数量级。磷虾和可能的其它海洋小动物也许是表面层湍流的一个重要原因，表面层湍流在营养物输运到深水域以及海洋与大气的气体交换等重要过程中起作用。大多数研究湍流混合的工作聚焦物理原因，比如风，而且研究人员在采集动物是否对湍流起作用的数据上一直有困难。磷虾在白天呆在海洋表面100米以下，以躲避被捕食，夜晚它们上升到表面来吃浮游植物。Eric Kunze和同事测量了一个海湾入口处黄昏时上升的磷虾造成的湍流。这些动物使湍流增加了1万倍，但是高峰只持续了15分钟，因此作者说很容易想象过去的研究没有注意到磷虾对湍流的贡献。
报告：Observations of Biologically Generated Turbulence in a Coastal Inlet, Eric Kunze, John F. Dower, Ian Beveridge, Richard Dewey, and Kevin P. Bartlett


本期专题部分：2006年度形象化挑战
有时，最好的表达一个科学想法的办法是用一个吸引人的图像，使看到图像的人想知道那究竟是什么。本期专题部分公布了2006年度科学与工程形象化挑战的14个获奖图像和多媒体演示，每个用其特有的创新方法包含了一个科学故事。挑战由美国科学基金会和《科学》出版者美国科学促进会共同赞助。这个已经进行了4年的挑战，表彰用视觉媒体促进了解研究结果和科学现象的出色作品。评比标准包括：视觉影响、创新、以及准确性。

chemytwei

2006年9月29日  美国《科学》周刊313卷
免疫细胞预测直结肠癌预后
研究结肠直肠癌患者的科学家发现，肿瘤中免疫细胞的类型、密度、以及位置，比病理的常规化验，能更好地预测患者预后。尽管过去用小鼠做的实验显示，免疫系统控制肿瘤的生长，但是在人类是否也是这样比较有争议。Jérome Galon和同事研究了结肠直肠癌的三个不同患者群体，发现通过采集肿瘤中的免疫细胞的有关信息，他们能更准确地预测疾病的临床进程，比如肿瘤复发前患者的生存时间。这些结果支持了人类免疫系统影响肿瘤行为的观念。采集这些免疫数据也许会使找到最适合病人个体的治疗变得容易。


联系药物、基因、与疾病
一个研究小组报告了建立大规模的药物如何影响健康和疾病细胞数据库的初步成果。他们称这个项目为"联系图(Connectivity Map)"，因为它有揭示药物、基因、与疾病之间联系的能力。项目旨在汇编身体细胞处于各种状态的基因组"识别标志(signature)"，使研究一个具体候选药物的研究人员可以将一个识别标志输入到数据库中，来发现该药物可能的新作用。为了建立这个数据库的第一批数据，Justin Lamb和同事搜集了用146个有生物活性的小分子处理的培养人类细胞的基因表达谱，这些小分子包括抗癌药物gedunin、雌激素、以及某些抗精神病药。研究人员也搜集了诸如食物引起的肥胖症、阿尔兹海默氏症、以及抗药物的白血病细胞的基因识别标志。用图形匹配软件来挖掘这些数据，作者发现了药物作用的可能机制，证实了已知药物的应用，也发现了已知药物可能的新应用。

地球炎热的过去的二氧化碳浓度更高
为了了解如果我们在下100年中像现在这样继续燃烧化石燃料的话，气候将会怎样变化，研究人员回顾了过去6500万年中全球温度持续最高的时期。Tim K. Lowenstein和Robert V. Demicco研究了来自约6500万年到4900万年前始新世的矿石证据，确定出那时的大气二氧化碳体积浓度高于1,125ppm，这是工业化前大气二氧化碳浓度的四倍。一些科学家估计，如果我们继续用化石燃料作为世界的主要能源，地球二氧化碳的水平将达到1,000ppm。本文作者用对远古二氧化碳量的估计是建立在与大气接触的水中沉降出的碳酸钠的分析上的，他们的样品来自美国的科罗拉多和怀俄明州，以及中国和土耳其。

发现较大恒星周围的发光盘
科学家在一个比我们的太阳大2.5倍的恒星周围，发现了一个尘土、碎片和气体的发光盘。天文学家过去不太清楚这样的盘是否能在比太阳大的恒星周围形成。Pierre-Oliver Lavage和同事发现了这个恒星HD 97048周围的发光盘，该恒星位于Chameleon I暗云中，是太阳的2.5倍。他们的发现是用位于欧洲南方天文台的特大望远镜成像仪和光谱仪(VSIR)的中红外段做出的。研究人员提出，该盘的年龄还很短，所以也许能观察到正在演化中的原行星，也许其中有行星正在形成。

基因组学与生命之树
给所有活的东西建一个生命之树是系统分类研究人员面临的一个挑战。Antonis Rokas在本期一篇研究评述中写道，虽然第一个基因组是在10年前的测定，但是基因组已经对系统分类有了很大的影响。基因组数据使研究人员发现了建立生物之间早期关系的新的标记。大量的数据给系统分类建设的推断以更多的信心，但也带来了挑战。研究人员需要更大的计算机和新的统计算法来处理这些数据。有些棘手的问题也变得更清楚，包括某些基因历史看起来更像进化网络而不是树。比较基因组学将使可以得到的分子数据极大地增加，从而在组建一个更清晰的生命之树上起关键作用。

本期专题部分：基因组的故事
看来进化是一个缓和紧张关系的故事，对变化环境的适应是与功能严密的生物机器需求的一场拉力战。在本期专题部分，三篇综述和一组新闻讨论了这个复杂故事的不同方面。通过比较基因组学，科学家正在了解哪些影响促进多样性或给我们的生物机器施加约束。比较基因组学也给人类生理的进化历史提供了线索，同时可能会提示治疗疾病的新方法。

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2006年10月6日  美国《科学》周刊314卷  第5796期  提要
根据美国《科学》周刊的新闻发布翻译编辑。 如有误，请以《科学》周刊上刊登的原文为准。


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科学家发现引起痴呆症的蛋白
与焦虑和抑郁有关的基因
物种多样性来自热带
大脑中的共享和自私
基因组反映进化爆发
本期专题部分：计算神经科学


科学家发现引起痴呆症的蛋白
研究人员发现了一个与包括肌萎缩性侧索硬化症(ASL)的神经衰退症有关的蛋白。Manuela Neumann和同事确定TDP-43是人们寻早已久的涉及痴呆的疾病蛋白，这种痴呆是由大脑额叶的退化引起的，退化能延伸到颞叶。这是仅次于阿尔默海兹症的让65岁以下患者痴呆的第二种最常见的原因，通常影响40几岁和50几岁的人。TDP-43过去在神经退化疾病患者病理的错误折叠蛋白中缺失。识别出这个蛋白应该有助于痴呆以及运动神经元疾病的研究。
报告：Ubiquitinated TDP-43 in Frontotemporal Lobar Degeneration and Amyotrophic Lateral Sclerosis, Manuela Neumann, et al.


与焦虑和抑郁有关的基因
科学家制造了一个小鼠系，它们似乎具有与人类焦虑和抑郁有关的经典行为特征。虽然人们还不知道那些基因与抑郁和焦虑有关，但是BDNF是一个可能的候选基因，因为该基因对大脑神经元的生存、发育以及可塑性至关重要。Zhe-Yu Chen和同事生成了带有一种BDNF 突变的转基因鼠，该突变出现在20%到30%的白种人中。他们发现，转基因小鼠有带有这个突变的人的大脑解剖和记忆的变化，而且表现出与焦虑有关的关键行为。出人意料的是，用抗抑郁的氟苯氧苯胺(商品名Prozac)治疗小鼠，似乎并没有减轻其焦虑行为。文章作者提出，这个药物在该基因的两个版本中只有一个有突变的人身上也许也没有常见的效果，该基因突变也许能成为预测个体对这类抗抑郁药的响应的一个有用的“生物标志”。作者还提出，增加来自神经元之间的连接点的BDNF蛋白的释放，或延长分泌的BDNF蛋白的寿命，也许能改进带有BDNF突变的人对类似氟苯氧苯胺药物的响应。
报告：Genetic Variant BDNF (Val66Met) Polymorphism Alters Anxiety-Related Behavior, Zhe-Yu Chen, et al.


物种多样性来自热带
通过分析1100万年中的双掰类化石，Jablonski和同事搞澄清了一个年代久远的古生物学争论：热带究竟是新物种生成的生物多样性的摇篮，还是旧物种得以持久存在的生物多样性的博物馆。他们的答案是两者皆是。过去一百年中，研究人员认识到热带地区的物种数是最多的，物种的数量随着向极地的方向减少。研究人员一直在思考这个生物多样性沿经线的梯度的进化动力学问题，现在Jablonski的小组报告了对记载物种起源、灭绝和迁移模式的化石记录的首次全面分析。研究显示，生物体的多样性起源于热带，然后向两极迁移。研究人员说，他们的工作突出了在未来气候变化中保护这个“全球多样性引擎”的必要性。Charles R. Marshall在一篇相关的研究评述中进一步讨论了这个问题。
研究文章：Out of the Tropics: Evolutionary Dynamics of the Latitudinal Diversity Gradient, David Jablonski, Kaustuv Roy, and James W. Valentine
研究评述：Fossil Record Reveals Tropics as Cradle and Museum, Charles R. Marshall


大脑中的共享和自私
研究人员报告说，在一个叫最后通牒的交易游戏中，将大脑的一个区域暂时关闭能使自私胜过公正。Daria Knoch与瑞士和美国的同事对自愿玩游戏的人用了一种名为“重复经颅磁刺激”的非侵入性的技术，该技术涉及一个弱电流脉冲通过大脑。研究人员用这个技术暂时扰乱背外侧前额叶皮层(DLPFC)的左边或右边，过去的研究曾提示DLPFC与最后通牒的游戏中做出决定有关。在这个游戏中，两个玩游戏的人需要同意如何分一笔钱，其中一位给出一个分配方案，另一位或接受或拒绝，如果拒绝则两人都得不到钱。研究人员发现，打扰DLPFC 的右边使志愿者更可能接受不公平的分配方案，而不为了惩罚“提案人”不平均地共享而拒绝。因此看来，DLPFC在正常情况下涉及抑制自私的冲动。
科学特快报告：Diminishing Reciprocal Fairness by Disrupting the Right Prefrontal Cortex, Daria Knoch, Alvaro Pascual-Leone, Kaspar Meyer, Valerie Treyer, and Ernst Fehr


基因组反映进化爆发
新研究提出，进化树上遗传变化中的20%能用与新物种形成有关的进化爆发解释。跃变进化论是近几十年来进化生物学中最有争议的理论，该理论的代表性工作是建立在化石记录的研究之上，因此一直比较难判断其重要性，因为化石记录很不完全。Mark Pagel和同事用分析基因组中核苷酸替换来研究这个问题，核苷酸替换指单个DNA“字母”的交换。他们显示，进化爆发能解释这些替换的20%，而逐步进化能解释其它的80%。
报告：Large Punctuational Contribution of Speciation to Evolutionary Divergence at the Molecular Level, Mark Pagel, Chris Venditti, and Andrew Meade


本期专题部分：计算神经科学
神经科学家越来越多地靠计算机和模拟，因为他们研究的系统太复杂，不可能采集所有的数据。如何用概念上有意义的参数、而不是简单地添加越来越多的细节成为模拟现实的挑战。在本期的计算神经科学专题部分，三位计算神经科学家综述他们领域的最新进展，展望位来的发展，包括模拟单个的神经元，以及用基于生物的计算模型来了解比如人类智力等高级任职功能。专题部分还包括了一组新闻报道。
专题介绍：Of Bytes and Brains, Peter Stern and John Travis

chemytwei

斑竹，发错了！请我把它去掉了。

chemytwei

2006年10月13日  美国《科学》周刊314卷

迄今测出的最小的基因组
科学家最近测出的两个细菌基因组如此之简单和小，它们也许给自身的定位带来危机。日本和西班牙的研究小组测定了生活在其它生物内的"共生体"细菌基因组，其中一个可能将丧失它作为真正生物体的地位而成为其宿主细胞的一个部分，另一个看来正在走向灭绝。
Atshushi Nakabachi 和同事报告说，Carsonella ruddii是生活在吸食植物液昆虫身上的一种寄生细菌，它的基因组只有160个kb之长。过去的估计曾把最小的基因组定在400kb左右。虽然Carsonella基因组排得很满，有许多重叠的基因，而且几乎没有"废物"DNA，但是它没有许多被认为是生命不可缺少的基因。这些发现提出，Carsonella 也许进化成了昆虫细胞内的一个细胞器，宿主细胞补偿了缺失的基因功能。Vicente Pérez-Brocal 和同事报告，Buchnera aphidicola的基因组要大点，约为420kb。该细菌与其它几种细菌一样共生在一种蚜虫身上。与其它共生物种相比，B. aphidicola失去了许多能让它为宿主生存作出贡献的重要功能，这是好的共生体所需要做到的。其它的共生细菌看起来接管了这些功能。文章作者推测B. aphidicola 可能在走向灭绝。一篇相关的研究评述讨论了这两项研究。
简报：The 160-Kilobase Genome of the Bacterial Endosymbiont Carsonella, Atsushi Nakabachi, et al.
报告：A Small Microbial Genome: The End of a Long Symbiotic Relationship?, Vicente Pérez-Brocal, et al.
研究评述：The Bacterial World Gets Smaller, Siv G. E. Andersson


快速自旋的小行星对
具有两个部分的近地小行星1999 KW4也许在一次靠近太阳或地球飞行的激发下，正在快速地自旋。在现已发现的840个大的近地小行星中，28个是双体系统。双体系统通常在太空中比较常见，比如双星系统和行星-卫星系统。离我们近的小行星为了解双体系统的行为提供了一个机会。当最大的近地双体小行星1999 KW4于2001年5月从我们的地球旁边飞过时，研究人员通过将雷达发射到它们的表面，测量返回信号的强度和延迟，测绘了它的两个部分。Steven Ostro和同事现在展示了这些测绘努力的结果。小行星的主要部分Alpha由非坚固的碎石组成，而且以每2.8小时一周的速度沿自身的轴自转。该部分的小伴侣Beta比Alpha的形状长而且密度大。在另一篇报告中，Daniel Scheeres和同事模拟了该系统的轨道和旋转动力学。Alpha自旋的速度接近它的离散速度。文章作者提出，这个双体小行星也许来自一个碎石堆的前体小行星，在其一次靠近太阳或地球的飞行后被导致进入自旋状态。1999 KW4的轨道与地球的轨道相交，所以了解该小行星的快速自旋运动对可能的碰撞也许是重要的。
科学特快报告：Radar Imaging of Binary Near-Earth Asteroid (66391) 1999 KW4, Steven J. Ostro, et al.
科学特快报告：Dynamical Configuration of Binary Near-Earth Asteroid (66391) 1999 KW4, D. J. Scheeres, et al.


巨大的金矿沉积也许形成得很快
科学家对来自巴布亚新几内亚一个岩浆中的液体做了采样后提出，世界上最大的一个金矿也许是在5万年左右的时间内形成的。世界上大约一半的已知金矿来自热液矿石的沉积，是由超热的水从岩石流过时沉积在矿脉的。几十年来，研究人员一直想知道这种热流溶液中到底含有多少金子，其中的金子输运多快、如何沉积、来自何处。Stuart Simmons 和Kevin Brown利用巴布亚新几内亚Lihir 岛的Ladolam金矿的一个非同寻常的情况研究了这些问题，那里是世界上最大和最年轻的热液金沉积正在一个活跃的热液系统中发生的地方。由于热液体给采矿带来困难，当地的采矿业钻了许多地热井，为研究人员提供了采样主要来自死火山下面岩浆的深水的机会。Simmons 和Brown确定出这些液体的含金量比来自其他地热系统的液体要多，他们估计在Ladolam沉积中需要大约5.5年的时间就能使金子积累出来，这在地质时间的尺度上是相当短的。一篇Christoph Heinrich撰写的研究评述讨论了这个沉积是否会更快地形成。
报告：Gold in Magmatic Hydrothermal Solutions and the Rapid Formation of a Giant Ore Deposit, Stuart F. Simmons and Kevin L. Brown
研究评述：How Fast Does Gold Trickle Out of Volcanoes?, Christoph A. Heinrich


突变陪伴基因的治疗作用？
只在细胞表面表达的肿瘤特异分子是治疗癌症的单克隆抗体的理想靶标。研究人员一直在寻找肿瘤特异的抗原，但是这些抗原多数是细胞内部的突变蛋白，单克隆抗体看不到它们。Andrea Schietinger和同事发现，一个细胞表面的非突变的细胞膜蛋白能被转变为一个肿瘤特异的抗原。他们报告了导致这个转变的复杂路径。一个陪伴基因(Cosmc)的突变中止了一个糖基转移酶的活性，通常在将糖附加到蛋白上需要该酶。这个突变改变了细胞表面蛋白的碳水化合物结构，并导致一个能作为高度特异的、具有治疗作用的单克隆抗体靶标的肿瘤特异分子的产生。Cosmc 基因的突变在几种人类和小鼠的肿瘤中被发现过，意味着该路径也许能产生几种能作为诊断和治疗抗体靶标的肿瘤特异的抗原。
报告：A Mutant Chaperone Converts a Wild-Type Protein into a Tumor-Specific Antigen, Andrea Schietinger, et al.


从DNA损坏到细胞死亡
一项新研究提出了一个帮助将带有基因损坏的细胞送入自毁灭程序的机制。为了维持健康，带有DNA损伤的细胞必须在细胞周期中暂停，以便修复DNA或进入被称为“凋亡”的细胞自杀程序。DNA损伤部分地通过抑制CDK2的活性来激活一个停止细胞周期的信号机制。Haojie Huang和同事提出，CDK2不仅与细胞周期的控制机制有关，而且与细胞死亡的控制机制有关。在培养细胞中，CDK2修饰转录因子FOXO1。在带有大范围DNA损伤的细胞中，降低FOXO1的修饰使其能运动到细胞核，在那里它增强诱导凋亡的基因的表达。一篇相关的研究评述讨论了这些发现，指出它们也许能为细胞如何对癌症治疗比如辐射和化疗发生抵抗力提供线索。
报告：CDK2-Dependent Phosphorylation of FOXO1 as an Apoptotic Response to DNA Damage, Haojie Huang, Kevin M. Regan, Zhenkun Lou, Junjie Chen, and Donald J. Tindall
研究评述：Balancing Life-or-Death Decisions, Jiri Bartek and Jiri Lukas


激光作为化学反应的催化剂？
研究人员报告说，激光脉冲能起某些化学催化剂的作用。催化剂通过改变妨碍原子在分子中重新组合的能量壁垒来加快化学反应的速度。但是催化剂的发现是一个比较慢和困难的过程，而且一个化学反应的那个部分能被比较容易地改变也是有限的。Benjamin Sussman和同事显示，激光脉冲也许有朝一日能取代催化剂来引导某些化学反应的结果。通过施加一个准确控制的、高强度的红外激光场，文章作者能控制激化的溴化碘分子分裂成一个碘原子和一个溴原子的方法。具体地说，脉冲改变能量壁垒使其倾向于两个可能的结果中的一个。这个技术的一个优点是，通过简单的时间控制，它能针对反应路径中的所有部分。一篇相关的研究评述讨论了这些结果的意义。
报告：Dynamic Stark Control of Photochemical Processes, Benjamin J. Sussman, Dave Townsend, Misha Yu. Ivanov, and Albert Stolow

chemytwei

2006年10月20日  美国《科学》周刊314卷
格陵兰冰架在融化，但比过去估计的慢？
格陵兰岛冰架研究的新结果显示，与过去的研究结果类似，冰架正在以令人担忧的速度消失，但是用一个不同的方法做的数据分析得出的新估计提出，冰消失的量比过去认为的要少些。Scott Luthcke和同事分析了来自GRACE卫星的数据，这些卫星测量地球系统变化所引起的微小引力变化。他们分析了其他人曾研究过的同样的GRACE数据，但是所用的方法不同，这使他们能够确定出不同流域系统的行为，而不是把冰架当成一个整体。他们的结果表明，从2003年到2005年格陵兰岛每年消失的冰约为100立方英里。其它的估计曾把同一时期的冰消失量的定在240立方英里。但是这两个估计都与冰架体积在1990年代基本没有变化的其他研究形成鲜明的对比。文章作者和其他研究者一样发现了冰架在边缘在变薄，但是其中心部分有所增加。一篇相关的研究评述讨论了这项新研究以及过去两项对GRACE数据研究的结果。
科学特快报告：Recent Greenland Ice Mass Loss by Drainage System from Satellite Gravity Observations, S. B. Luthcke, et al.
科学特快研究评述：How Fast Are The Ice Sheets Melting?, Anny Cazenave


与老年黄斑病变有关的单核苷酸多态性
老年黄斑病变(AMD)是导致50岁以上的人失明的最常见的原因，它部分的原因是继承了易感基因。在AMD中，视网膜中的感光细胞受损，导致中央视觉逐渐消失。AMD有两种：湿型和乾型。湿型AMD对患者危害最严重，因为视觉消失的速度很快。现在两个研究小组分别报告了对一个新易感基因的互补的研究结果。DeWan 和同事通过研究一个华人人口群，在HTRA1基因中找到了一个使患湿型AMD风险大为增加的单核苷酸多态性 (SNP)。SNPs是个体之间基因组的单字母A, T, C 或G的变异。HTRA1 基因编码一个热休克丝氨酸蛋白酶，SNP位于该基因的启动子区域。Zhenglin Yang和同事发现，同一个SNP也增加一个白种人口群患AMD的风险，而且该SNP与HTRA1信使RNA和蛋白的过度表达有关。有关这个基因突变的发现最终将有助于改进AMD的诊断和治疗。
科学特快报告：HTRA1 Promoter Polymorphism in Wet Age-Related Macular Degeneration, Andrew DeWan, et al.
科学特快报告：A Variant of the HTRA1 Gene Increases Susceptibility to Age-Related Macular Degeneration, Zhenglin Yang, et al.


微波段的隐身器
研究人员首次发明了一个隐身设备，原则性地演示了如何将物体隐蔽起来，躲过电磁辐射的探测。D. Shurig和同事用超常介质(metamaterials) - 指通过设计操纵其纳米结构来调节其电磁性质的人工组合物-制造了一个空间，该空间能排斥电磁辐射或使电磁辐射好像物体不存在似地通过。研究人员用将一个铜圆柱放到一个在微波频率段工作的人工超常介质的掩盖结构中演示了这个隐身机制。这个掩盖结构降低了来自其中所藏物体的散射，同时减少了其影子，使得掩盖结构与其中的物体有点像自由空间。这个掩盖不是完美的，而且只是二维的，但是它既降低了向前的散射(反射)，也减少了向后的散射(影子)。
科学特快报告：Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies, D. Schurig, et al.


宇宙线与银河系一路同行
一个中国和日本的研究小组报告说，接近光速行走的宇宙线，与星际气体和恒星一样绕银河系中心旋转。人们普遍认为这些高能量（高达千万亿电子伏特）的带电粒子流产生加速于众多天体爆炸和高速气体流动（比如超新星爆发和星风）所引发的磁流体激波，但是单个宇宙线带电粒子的传播路径会被湍动的星际磁场搅乱，从而难以确定它们的发源地。9年来,该实验合作组用位于海拔4300米的西藏羊八井宇宙线观测站的大气簇射探测器阵列，记录了近四百亿次的宇宙线粒子事件。 对如此大量数据的分析清晰表明, 宇宙线具有微弱的各向异性，即其强度随宇宙线的到达方向不同而变化(大约为千分之一的差别)，其中包括一个新的靠近Cygnus天区方向上的大尺度的增强。这些实验结果有可能带来对宇宙线、超新星、银河磁场、以及太阳系和银河系动力系统的更好了解。
研究文章：Anisotropy and Corotation of Galactic Cosmic Rays, M. Amenomori, et al.
研究评述：Cosmic Rays Track the Rotation of the Milky Way, Marc Duldig


生活在地球深处黑暗中的古老生命
科学家报告说，几千万年来，细菌一直生活在地球表面下的深处，与太阳光没有联系。当工程师在南非的一个金矿钻进到2.8公里深处的一个水层中后，Li-Hung Lin和同事对水层和矿的其他地方进行了采样。他们发现了Firmicute门的一种靠降解硫酸盐化合物为能源的细菌。这些生物体似乎完全独立于任何与光合作用有关的能源。文章作者说，与此相比，许多过去研究过的表面下微生物生态系统一般在地表1公里以上的深度，它们间接地与太阳光有关系。虽然微生物能在地球深处生存已经是众所周知，但是这项研究应该能帮助回答有关这些群落的丰富程度、多样性、以及存在了多长时间等问题。
报告：Long-Term Sustainability of a High-Energy, Low-Diversity Crustal Biome, Li-Hung Lin, et al.


提高磁共振成像的灵敏度
被广泛用于人体组织成像的MRI仪器也许有朝一日能显示出身体中的单个分子的位置。这个信息将能够给医生提供检查和治疗疾病的新机会。Leif Schroder和同事发展了一种基于氙而不是氢的MRI技术，把灵敏度提高了大约1万倍。常规MRI用一个磁场线圈来检测水分子中的氢原子，氢原子核响应电磁波脉冲而翻转从而解释其在身体中的存在，但是这个技术只能检测比较大量的水。本文作者构造了包含“超极化的”氙原子的分子笼子，氙更容易被MRI探测到。一个涉及氙原子进出笼子的复杂的检测方法使测量变得更敏感。附加在笼子上的特定的结合分子会使笼子锁到身体中的特定表面上。作者用他们的技术检测了少量的散布在液体中的琼脂糖球。在一篇相关的研究评述中，Bastiaan Driehuys描述了这个方法如何有朝一日能用来检测病人的心脏病。
报告：Molecular Imaging Using a Targeted Magnetic Resonance Hyperpolarized Biosensor, Leif Schroder, Thomas J. Lowery, Christian Hilty, David E. Wemmer, and Alexander Pines
研究评述：Toward Molecular Imaging with Xenon MRI, Bastiaan Driehuys

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2006年10月27日  美国《科学》周刊314卷
蜜蜂研究为其迁徙和社会行为提供线索
蜜蜂和人类的联系年代久远，人类曾居住过的山洞中有对几千年前从野蜂窝中采集蜂蜜的描绘。蜜蜂为农业提供了传粉，蜂蜜是一个有价值的产品。蜜蜂也是社会性很强的昆虫，它的基因组也许能为我们提供基因与社会行为的联系。本周《自然》杂志发表了蜜蜂基因组的序列，本期《科学》杂志同时发表了3篇文章用这些基因组数据做的研究，为蜜蜂从非洲的迁徙、一个重要的基因调节过程、以及蜜蜂社会行为提供了线索。
报告：Thrice Out of Africa: Ancient and Recent Expansions of the Honey Bee, Apis mellifera, Charles W. Whitfield, et al.
报告：Functional CpG Methylation System in a Social Insect, Ying Wang, et al.
报告：From the Genome to the Proteome: Uncovering Peptides in the Apis Brain, Amanda B. Hummon, et al.


微小的最古老的蜜蜂化石
研究人员在迄今发现的最老的蜜蜂化石上找到了几个花粉颗粒，George Poinar 和Bryan Danforth在本期简报中报告的这些化石的年代是1亿年前，也就是白垩纪的早期。其它已知的蜜蜂化石比这次发现的要晚3500万到4500万年。这种名为Melittosphex burmensis的蜜蜂很小，只有2.95毫米长，但是它们表明，现今蜜蜂所具有的许多特征在1亿年前就已经出现了。这些蜜蜂是在缅甸北部的琥珀样品中发现的，它们具有现在蜜蜂的几种特征和形态结构包括分叉的毛，研究人员认为这种毛与采集花粉有关。当然，蜜蜂是重要的传粉媒介，这个化石意味着蜜蜂在白垩纪早期到中期开花植物快速多样化上可能起了作用。
简报：A Fossil Bee from Early Cretaceous Burmese Amber, G. O. Poinar, Jr. and B. N. Danforth


钚的远距离旅行
研究人员报告说，来自世界上核污染最严重地点的钚搭地下水中微小粒子的便车旅行了相当远的距离。过去的研究曾指出核废料中存在有危险的放射性核素，它们不容易溶解在水中，而且可能通过与被称为胶状体的微小粒子结合的方式被地下水运输到别的地方。但是科学家不清楚这些粒子能多快地旅行以及能旅行多远，以及哪种胶状体在这个过程中起作用。Alexander Novikov和同事研究了俄罗斯的一个核废料点，那里钚盐的再加工污染了一个与地下水系统连接的湖。他们发现，在55年的时间中，与氧化铁胶状体结合的钚旅行了大约4公里的距离。文章作者指出，潜在的核废物贮藏点有各自不同的物理和化学条件，所以每个地点需要对它们那里这些污染粒子如何旅行做具体的研究。
报告：Colloid Transport of Plutonium in the Far-Field of the Mayak Production Association, Russia, Alexander P. Novikov, et al.


建造生命的第一个酶
科学家提出，水下火上口中的条件能帮助解释生命起源的中心矛盾中的一个。有关进化的一个存在已久的问题是，形成酶的氨基酸是如何在没有酶来催化它们形成的条件下首次组装起来的。热液口一直是能使进化开始的主要候选环境，因为那里的火山气体、水、和来自地壳的矿物结合所产生的一些化学反应可能制造了生命的基础材料。德国研究人员Claudia Huber和Günter Wachtershauser现在揭示，在可信地模仿早期地球火山口的高温和高压的条件下，铁和镍粒子能催化氨基酸的形成。具体地，这些金属粒子催化了一个涉及一氧化碳或氰化物的水合反应。作者提出，这个过程也许可能使含铁和含镍的酶得以形成。
报告：α-Hydroxy and α-Amino Acids Under Possible Hadean, Volcanic Origin-of-Life Conditions, Claudia Huber and Günter Wachtershauser


与炎症性肠病有关的基因
科学家找到了一个与炎症性肠病有关的基因，这类病包括溃疡性结肠炎和克罗恩病。人们认为炎症性肠病(简称IBD)是由对肠道中的某些细菌的不适当的免疫应答所引起的。对患有这些紊乱的家族的研究指出，这些紊乱具有强的遗传成分，科学家曾在两个染色体位置发现了增加发生这些紊乱风险的基因序列的变异。Richard Duerr和同事在基因组范围对与克罗恩病有关的其他基因进行了筛选，发现了IL23R 基因，该基因编码促炎性细胞因子interleukin-23受体的一部分。IL23R 基因序列的几个变异被发现增加或降低一个人患IBD 的风险。有意思的是，对风险有最强影响的变异是抵抗克罗恩病的发生，但是这个变异在一般人群中是罕见的。这些结果强调了IL23R信号路径在慢性炎症紊乱中的重要性，并为治疗IBD提供了一个可能的线索。
科学特快报告：A Genome-Wide Association Study Identifies IL23R as an Inflammatory Bowel Disease Gene, Richard H. Duerr, et al.


微小生物体将硫留在海洋中
两项新研究为我们对地球硫循环的了解填补了空白，显示了海洋生物如何将硫保留在浮游生物食物网中，而不将其送入大气层。大气中硫的主要来源于海洋表面的化合物二甲基硫(简称DMS)。一旦进入大气，DMS成为气候变化的一个重要角色，因为它对云和气溶胶的形成有很大的贡献。海洋浮游生物生产大量的能变成DMS的前导化合物，但是人们对影响多少DMS被释放到空气中的过程一直不清楚。Erinn Howard和同事采样来自海水的基因信息样品，在其中寻找涉及脱甲基化的基因。这是与DMS 生产竞争的过程的第一步，该过程将前导化合物转变为留在海洋中的化合物。文章作者发现了一个新的硫循环基因，他们报告说，在开阔的海洋中一组名为SAR11类的浮游生物在这个过程中起最重要的作用，而在沿海水域，另一个种生物--玫瑰杆菌(Roseobacter)起重要作用。在另一项研究中，Maria Vila-Costa和同事显示，蓝细菌和名为硅藻的浮游生物也将硫从被释放到大气的过程中改道。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。
报告：Bacterial Taxa That Limit Sulfur Flux from the Ocean, Erinn C. Howard, et al.
报告：Dimethylsulfoniopropionate Uptake by Marine Phytoplankton, Maria Vila-Costa, et al.
研究评述：New Pieces for the Marine Sulfur Cycle Jigsaw, Gill Malin

proteinthree

2006年11月3日  美国《科学》内容精选


阿尔茨海默症研究100年
1906年11月3日，Alois Alzheimer描述了第一例阿尔茨海默症的病例记录。全世界每年有460万新患者被诊断出来这种老年人和他们的亲属惧怕的病症。这个神经退化性紊乱症损坏记忆、认知、和行为。阿尔茨海默第一次发现了神经炎性斑和神经原纤维缠结，这些是该症的神经病理特征的界定。在本期专题部分，Michel Goedert和Maria Grazia Spillantini综述了在过去的100年中，研究人员对该症的分子病理有哪些了解。Erik D. Roberson和Lennart Mucke综述了帮助在患者的大脑中推迟或防止病理发展进程的治疗的前景，目的是使患者的认知功能尽可能地延长，使他们尽可能长地维持他们的生命质量。
综述：A Century of Alzheimer's Disease, Michel Goedert and Maria Grazia Spillantini
综述：100 Years and Counting: Prospects for Defeating Alzheimer's Disease, Erik D. Roberson and Lennart Mucke


2048年海里将没有鱼可吃？
虽然有关海洋生物多样性降低的警告现在已经司空见惯，但是Boris Worm和一个生态学家和经济学家的国际小组，为世界海洋中的生物所提供的生态系统服务的状况作出了一个全面的评估还是第一次，他们得出的结论有好的、也有坏的。在一项对许多现有数据的荟萃分析(meta-analysis)中，研究人员将局部、地区、以及全球尺度上海洋多样性的损失如何影响海洋生态系统以及为人类提供的服务做了量化。他们发现，海洋多样性损失率在加速增长，而且按照目前的速度大约到2050年可持续的鱼或海鲜将不复存在。但是，对改进了海洋多样性地区的研究显示，这个趋势还是可以逆转的。研究人员了解到小尺度的实验能用来预测大尺度的海洋变化。他们分析的数据包括档案、渔场记录、沉积芯、以及考古记录。这项研究评估了世界各地的12个沿海地区随时间的变化，包括美国的Chesapeake湾、旧金山湾、和Pamlico湾, 加拿大的Fundy湾和圣罗仑斯湾。
研究文章：Impacts of Biodiversity Loss on Ocean Ecosystem Services, Boris Worm, et al.


将可再生燃料转变为氢
一项新研究描述了将可再生燃料（比如菜籽油或生物柴油）转变为氢或“合成气体(氢和一氧化碳的混合)”的一个过程，该过程不产生多余的碳。所生成的氢可以用于低排放汽车的燃料电池和车内燃烧，而合成气体能被用于生产更大的分子，包括合成液体燃料以及化合物。这些生物燃料原料的挥发性很低，因此在将它们直接用于内燃时不仅会带来煤烟的产生，而且使它们给工业催化剂包上一层让催化剂失活的碳，从而妨碍将它们转变为更轻的产品。James Richard Salge和同事显示，如果在有氧出现时，将诸如大豆油或生物柴油的重燃料，被以微小滴的形式喷到热的铹-铈催化剂上的话，这些燃料能自我加热并且完全反应来形成氢，而不产生碳，从而也不使催化剂失活。
报告：Renewable Hydrogen from Nonvolatile Fuels by Reactive Flash Volatilization, J. R. Salge, B. J. Dreyer, P. J. Dauenhauer, and L. D. Schmidt


"酷小鼠"的寿命更长
一项新研究报告说，体核温度比正常小鼠低0.5摄氏度的小鼠，与对比组的正常温度的小鼠相比，活的时间长15%。研究人员以前曾发现热量或食物的限制能延长不同生物体包括哺乳动物的寿命，但是没有搞清楚为什么会这样，虽然降低体核温度被提出是一个可能的解释。Bruno Conti和同事通过用基因工程的方法改变小鼠大脑的一个关键区域，降低了小鼠体核温度。这些"酷小鼠"吃与对照组的小鼠一样多的食物，但是有增加的能量效率，以及更长的平均寿命。雌鼠的平均寿命比正常鼠长20%，雄鼠比正常的长12%。Clifford B. Saper的研究评述进一步讨论了这一发现。
报告：Transgenic Mice with a Reduced Core Body Temperature Have an Increased Life Span, Bruno Conti, et al.
研究评述：Life, the Universe, and Body Temperature, Clifford B. Saper


基因组中基因调节的人类特异特征
研究人员报告说，涉及帮助神经元与其它细胞黏附的基因调节DNA序列看来在人类有过加速度的进化。在本期一篇简报中，Shyam Prabhakar和同事介绍了他们在人类基因组中寻找碱基对替换率高于平均水平的“非编码”DNA序列。这些序列被认为代表加速度的进化。他们发现有许多这样的序列发生在与神经元细胞黏附有关基因的附近。作为比较，文章作者也在黑猩猩和小鼠的基因组中寻找了这些序列。他们在黑猩猩的非编码DNA中发现了类似的加速度进化，但是黑猩猩的序列与人类的不同，说明在黑猩猩和人类中的加速度进化是独立发生的。文章作者在小鼠的基因序列中没有发现类似的趋势。Prabhakar和同事推测，在人类进化中这些基因调节的变化也许带来了人类特有的大脑发育和功能。
简报：Accelerated Evolution of Conserved Noncoding Sequences in Humans, Shyam Prabhakar, James P. Noonan, Svante Paabo, and Edward M. Rubin


宇宙冲击波的痕迹
一个国际小组在一个星系簇周围发现了巨大的环，可能表明宇宙冲击波和宇宙线加速的位置。星系不是均匀地分布在宇宙的，而是聚集成巨大的团簇，它们之间是浩瀚的空间。星系簇附近的物质在引力的作用下向内靠拢，使星系簇增长，人们认为在物质撞击星系簇外围时会产生冲击波。Joydeep Bagchi和同事用极大列阵无线电望远镜检测到一个星系簇周围有一个无线电发射环，该环很大也足够亮，可能与冲击波有关。这些无线电源也可能是宇宙线的加速地点，那里的磁冲击可能使宇宙线粒子达到极高的能量。一篇相关的研究评述进一步讨论了这些发现。
报告：Giant Ringlike Radio Structures Around Galaxy Cluster Abell 3376, Joydeep Bagchi, Florence Durret, Gastao B. Lima Neto, and Surajit Paul
研究评述：Radio Traces of Cosmic Shock Waves, Torsten A. Ensslin

calendula

2006年11月10日 美国《科学》内容精选


脂质基因突变也许与秃顶有关

   新发现找到了人类秃顶的嫌疑基因LIPH。Anastasiya Kazantseva和同事对在俄罗斯、东欧以及美国的来自俄罗斯伏尔加—乌拉尔地区的两个人群的35万人进行了筛选，他们在有遗传性秃顶的家族中找到该基因的一个突变以及一种头发生长缺陷，但没有发现其他健康问题。LIPH 基因编码脂酶H，这个酶被认为负责调节脂质信号分子生产。LIPH 基因是否与普通人群中更常见的秃顶有关现在还不清楚。

   免疫之外的大范围流行病的预防计划

   Stephen S. Morse 和同事在本期“政策论坛”中指出，为了更好地对付下一个大范围流行的流感，在新疫苗能够生产出来之前，应该更多地强调用非药物的干预来保护公众。对付大范围流行流感的战略以免疫为基石，但是文章作者说，即使在最好的情况下，至少需要6个月的时间来研制疫苗。抗病毒制品是一个备用方案。自从1918年世界范围的大流感杀死了3000万到4000万人以来，最先进的流感药物干预并没有多大的进展。文章作者呼吁需要更多的研究来了解在疫苗被研制出来以前如何保护人群，并指出美国疾病控制和预防中心已经接受这个方面的研究申请。他们还建议把现有的数据提供给个人，比如将生病的家人隔离在关门的房间里。商业和建筑商应该用现有的工业卫生数据，这方面的最新数据来自反恐怖的研究。在下一个大范围流行的流感发生之前，应该共享最佳实践作好准备。

   钾通道如何在钾离子通过的同时防止钠离子通过

   与高档俱乐部类似，细胞有一个迎接合意客人和排除讨厌客人的系统。新研究为细胞的这个系统如何工作提供了线索。钾离子通道对神经细胞的兴奋性很重要，钾离子通道像是看门人，把合意“客人”钾离子接进来，把讨厌的小一点的钠离子排除在外。Francis Valiyaveetil和同事合成了一个带有修饰的钾通道，这个修饰影响了通道把自己收紧的能力。他们表示，钾离子通道的选择性是用两种方法实现的。在钾出现时，细胞膜上的孔保持打开与畅通状态，但是在钾离子浓度低的情况下，孔收缩，从而排除钠离子。而且，在畅通的状态，孔壁上多个专门针对钾的结合点。

   用等离子制造半导体纳米管

   一个新的两个步骤的处理能把金属的单壁纳米管从一个半导体和金属纳米管的混合物中分离出来，使剩下的纳米管具有纯的半导体性质。Guangyu Zhang和同事所用的单壁碳纳米管的直径只有十亿分之三米。这么小的尺寸和它们增强的性能是这些纳米管成为下一代微型电子器件的关键。在这个实验中，材料科学家制造了单壁碳纳米管，制造过程中产生一个金属和半导体纳米管的混合。研究人员用一个400摄氏度的甲烷等离子体将金属纳米管选择性的蚀刻成气体，剩下了半导体纳米管，然后把这些纳米管加热到600摄氏度退火。红外显微镜显示这些处理过的纳米管很干净，而且表现出半导体纳米管的性质。

chemytwei

2006年11月17日  美国《科学》周刊314卷

尼安德特人DNA序列测出
据一项新的测序尼安德特人(Neanderthals)DNA的研究，现代人和尼安德特人大约是从37万年前的同一个家系分开的，而且没有两者之间大范围相互交配的证据。过去对尼安德特人DNA的研究局限于来自细胞线立体的DNA，它只是有从母系遗传，不如核DNA在研究进化问题上作用大。James P. Noonan 和同事现在从来自克罗地亚的3.8万年前的尼安德特人骨头中提取出了核DNA片段。他们用细菌繁殖了单个DNA片段，制造了一个DNA文库，而且还发展了一个从文库中提出具体序列的方法，从而为研究感兴趣的序列或区域提供了一个简单的方法。这些研究人员的试验揭示，DNA的确是尼安德特人的，而不是来自现代人的DNA污染。他们报告说，现代人和尼安德特人最近的共同祖先生活在大约70.6万年前，这两个种群大约在37万年前分离开。虽然尼安德特人和现代人的基因组99.5%以上完全相同，但是几乎没有尼安德特人对人类基因库有贡献的证据。
研究文章：Sequencing and Analysis of Neanderthal Genomic DNA, James P. Noonan, et al.


研究解释为什么小儿麻痹症在印度顽固持续
新研究帮助解释了为什么尽管有大规模的免疫努力，小儿麻痹症仍在印度顽固存留，也为旨在永久消灭该病毒的运动提供了希望。小儿麻痹症是一种高度传染的疾病，主要影响3岁以下的儿童。少数患者会永久地瘫痪而且而别病例是致命的。Nicholas Grassly和同事分析了1997年以来搜集的印度瘫痪患儿的报告，并用一个计算机模型来确定在哪些条件对小儿麻痹症在该国的顽固存在的影响最大。研究人员报告说，在印度近期的小儿麻痹症流行发生的贫困的Uttar Pradesh和Bihar邦,差的卫生条件和高的人口密度是消除这个病毒的关键障碍，这些条件不仅使病毒容以传播，而且降低了疫苗的有效性。研究人员报告说，改用针对具体毒株的"单价"疫苗，而不是标准的"三价"疫苗（既含有三种减弱病毒的疫苗）应该能抵消这些障碍，增加疫苗的有效性，从而使在印度快速消灭小儿麻痹症成为可能。印度已经在2005年开始始用单价疫苗。
报告：New Strategies for the Elimination of Polio from India, Nicholas C. Grassly, et al.


钱让人感觉自足
在一组9个试验中，从有关钱的短文到现金的照片等钱的提醒，使人更少地请求帮助，而更多的提供帮助。试验对象也更可能游戏、一起工作、增加他们自己与一个新认识的人之间的物理距离，Kathleen Vohs和同事报告说。有些学者曾把钱描述为使人们采取行动的鼓励，但也有人指责钱破坏社区的和谐。文章作者提出，这两个效应来自钱使人感到也表现出自己有能力的实事。他们的试验涉及让自愿者接触钱的想法，然后在完成某个任务上比较他们与一个没有接触钱的想法对照组的人的行为。有些任务涉及请求帮助，还有些涉及提供帮助、提供金钱、以及选择独自和社区活动。在所有的试验中，事先接触钱的想法的志愿者比对照表现出更自我倾向的行为。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。
报告：The Psychological Consequences of Money, Kathleen D. Vohs, Nicole L. Mead, and Miranda R. Goode
研究评述：Money Is Material, Carole B. Burgoyne and Stephen E. G. Lea


自我修复的机器人
研究人员设计出能感知自身损坏和自我恢复的机器人，这个能力应该能帮助机器人在新的或危险的环境中操作。动物能用改变他们运动的方式补偿受伤，但是大多数机器不能响应没有预料的损坏。Josh Bongard和同事制造了一个通过关节中的传感器观察自身环境的四条腿的机器人，机器人产生一个自身结构的内部模型。它用这个模型来产生运动并不断地更新模型来引入任何损坏。比如，当作者将它的一条腿变短时，机器人的响应是改变它的步态。在一篇相关的研究评述中，Christoph Adami描述了这样的机器人如何可能在新的环境中操作的可能，它先探索地貌，然后“梦想”新的方法来克服下一天的考察中可能遇到的障碍。
报告：Resilient Machines Through Continuous Self-Modeling, Josh Bongard, Victor Zykov, and Hod Lipson
研究评述：What Do Robots Dream Of?, Christoph Adami


打开氢分子键
一项新研究也许能为开发氢燃料的轻型存贮材料提供帮助，研究人员描述了一种不含金属的催化剂，它能可逆地切开将分子氢切开成为两个原子。许多重要的工业化学反应，比如原油加工和制造合成氨化肥，都涉及用金属催化剂将把两个氢原子结合成分子的化学健切开。正如Gregory Kubas在一篇相关的研究评述中指出，这些金属对环境不友好而且贵。而且更轻的催化剂对氢存贮也重要。Gregory Welch和同事报告说，一种空气中稳定的烷基硼酸盐化合物在100摄氏度以上能干净地将氢原子解放出来，并且当暴露在溶液中时能把氢原子有效地释放回室温下的气体中。文章作者写道，“这一发现预示了非金属反应和催化剂的新远景”。
报告：Reversible, Metal-Free Hydrogen Activation, Gregory C. Welch, Ronan R. San Juan, Jason D. Masuda, and Douglas W. Stephan
研究评述：Breaking the H2 Marriage and Reuniting the Couple, Gregory J. Kubas


本期专题部分：复合材料
当一种材料不具备合适的性能组合时，材料科学家创造出用两种或多种材料组成的复合材料，其组分保持明显的区别但在一起能完成所需要的工作。比如，用钢筋加强混凝土使其不在张力下崩溃，用玻璃或碳纤维使塑料变得更强。虽然设计复合材料也许比创造全新的材料更容易，但是为具体的应用找到合适的协同作用材料和性质仍是一个挑战，因为有许多可能的选择。目前的挑战包括设计用于比如汽车和飞机等交通工具的又强、又牢固、又轻的复合材料，这类材料也可用于保护人身和坦克的装甲。因为可能的材料组合范围很大，复合材料的设计、测试、和应用中存在一些问题，本期专题部分探讨了这些问题。
专题介绍：The Right Combination, Marc Lavine

chemytwei

2006年11月24日  美国《科学》周刊314卷
伤寒菌的进化史
一个国际项目研究了100多株引起伤寒的细菌的遗传多样性，揭示了该细菌的进化史，并提出一株抗药细菌可能在从亚洲传到非洲。Philippe Roumagnac和同事报告说，伤寒肠沙门菌(Salmonella enterica Typhi)现在主要影响南半球的贫困人口，但是它在少数人群中没有症状地潜伏了几千年了。这种微生物长期不受自然选择的影响，以一个名为"中性进化"的过程极为缓慢地变化，但是偶然能引起急性流行病，那时会在自然选择的影响下快速进化。氟喹诺酮类抗生素的使用导致了抗药株的形成，但是它们还没有完全取代对药物敏感的菌株。文章作者报告说，亚洲的一种抵抗多种抗生素的特殊菌株最近开始在非洲出现。
报告：Evolutionary History of Salmonella Typhi, Philippe Roumagnac, et al.


保护塞伦盖蒂国家公园
本期一篇对坦赞尼亚塞伦盖蒂(Serengeti)国家公园的研究指出，警惕的防偷猎努力，比如防偷猎巡逻对保护区有作用。Ray Hilborn和一个国际小组用被捕偷猎者的人数来表示偷猎的强度。偷猎的对象是水牛、大象、以及犀牛。1977年以前被捕的人数很低。从1977年开始，由于经济发展变慢、防偷猎措施减弱、以及犀牛角和象牙价格的上升等因素的影响，偷猎大大增加。文章作者写道，数据显示，"1977年后的偷猎很严重，造成了种群的大量减少，但自从1993年以来偷猎减少了不少，使得种群得以恢复"。
简报：Effective Enforcement in a Conservation Area, Ray Hilborn, et al.


改进将药物送到肿瘤中的方法
一项小鼠研究为将抗癌药物在不影响正常细胞的情况下释放到肿瘤细胞中指出了新的方法。有许多药物能杀死癌细胞，但是如何将它们有针对性地送到肿瘤中、而不损坏健康组织是一个挑战。一个有希望的战略涉及将药物包在名为"脂质体"的膜微囊中。 Ian Cheong和同事现在报告说，一个来自Clostridium novyi-NT细菌的一个蛋白质能破裂脂质体，从而帮助它们在肿瘤中把药物释放出来。人们已知这种厌氧细菌能破裂红血细胞，也能感染肿瘤中缺氧的部分。文章作者给带有大块肿瘤的转基因鼠注射了该细菌孢子，然后注射包含抗癌药阿霉素(doxorubicin)的脂质体，许多肿瘤被消除了。作者鉴定出帮助增强药物释放的蛋白，将其命名为 "脂质体酶(liposomase)"。因为几乎任何抗癌药都能被包装到脂质体中，该蛋白在原则上能被用到许多治疗方案中来增强抗癌药释放的针对性。
报告：A Bacterial Protein Enhances the Release and Efficacy of Liposomal Cancer Drugs, Ian Cheong, et al.


在大田增强小麦的营养
研究人员在野生小麦中发现了一个能增加蛋白质、锌、和铁含量的基因，TaNAM。该基因在培育种植的小麦中失去了功能。Cristobel Uauy 和同事显示，他们分析了的所有培育种植的小麦品种有一个该基因的不工作的版本TaNAM-B1。将野生基因插到种植小麦中后，提高了麦粒的蛋白质和营养含量。与此相比，将所有与这个基因有关的拷贝从种植小麦品种中剔除后，小麦的有叶寿命延长，但是麦粒的蛋白和营养降低。小麦是锌、铁、和蛋白的主要来源，而世界上有上千万的人口缺少这些关键的营养。Jonathan D. Gitlin在一篇相关的研究评述中讨论了这个主题。
报告：A NAC Gene Regulating Senescence Improves Grain Protein, Zinc, and Iron Content in Wheat, Cristobal Uauy, et al.


给杂交制造麻烦的基因
一个研究小组说他们发现了第一对Dobzhansky-Muller基因，人们一直在寻找这种基因，这些基因在杂交生物中的相互作用使生物不能存活或者不能繁殖。找到这些基因是了解一个物种如何进化为两个的一个重要部分。Dobzhansky-Muller模型提出，杂交的两个物种基因差别的相互作用导致了杂交不孕性。Nicholas Brideau和同事现在报告说，拟果蝇(Drosophila simulans)的Lhr基因与黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)的Hmr基因构成一对Dobzhansky-Muller基因。当被这些基因编码的蛋白在两种果蝇的杂交体中相互作用时，它们是致命的，但是只在某些情况下，说明其它基因可能对这个现象也有作用。
报告：Two Dobzhansky-Muller Genes Interact to Cause Hybrid Lethality in Drosophila, Nicholas J. Brideau, et al.


气候变化也在影响高层大气
Jan Lastovicka和同事在本期一篇研究评述中指出，气候变化不只影响地球表面的条件，也在影响高度超过50公里的上层大气。在地球表面，温室气体是温度正在增加，而在高海拔，这些气体(尤其是二氧化碳)的辐射效应产生一个制冷影响使上层大气收缩。文章作者预测，这些效应将影响基于我们越来越以来的太空技术，比如全球定位系统卫星。
研究评述：Global Change in the Upper Atmosphere, J. Lastovicka, R. A. Akmaev, G. Beig, J. Bremer, and J. T. Emmert


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chemytwei

2006年12月1日  美国《科学》周刊314卷
孕酮是乳腺癌的罪魁祸首？
用小鼠做的实验提出，BRCA1基因突变导致乳腺癌的部分途径是通过荷尔蒙孕酮对细胞信号的作用。该基因的突变极大地增加了妇女患乳腺癌和卵巢癌的风险。一个重要的、但是还没有解决的问题是，为什么这些突变主要影响响应荷尔蒙的组织，尽管突变在身体大多部分中都表达。Aleksandra Jovanovic Poole和同事研究了缺少Brca1 和p53的基因改造小鼠，它们是乳腺癌的试验模式动物。研究人员发现，这些小鼠的乳腺上皮细胞中积累了大量的孕酮受体而且异常增生。用阻碍孕酮的药物mifepristone (RU 486)治疗小鼠防止或推迟了乳腺肿瘤的发展。文章作者说，他们的结果提出了在携带BRCA1变异的妇女中用抗孕酮药物防御乳腺和卵巢癌的可能性。
报告： Prevention of Brca1-Mediated Mammary Tumorigenesis in Mice by a Progesterone Antagonist , Aleksandra Jovanovic Poole, et al.


原始森林是重要的碳汇？
一项新研究提出，中国南方的一个原始森林从大气中吸收二氧化碳的量比对估计的要多。传统上认为，原始森林作为碳汇的意义不大，因为原始森林所吸收的碳称认为与森林中其它生物体降解有机物所释放的碳基本平衡，这个过程被称为"呼吸"。周国逸和同事测量了中国广东省的鼎湖山森林自然保护区原始森林土壤层中有机碳的水平。他们报告说，从1979到2003年中土壤积累的大气碳的速度比期待值高，造成这个增加的原因现在还不清楚，作者说他们的发现指出了进一步研究原始森林对全球环境变化的复杂响应的必要性。
简报：Old-Growth Forests Can Accumulate Carbon in Soils, Guoyi Zhou, et al.


繁殖力更强的雄性动物生更多的雄性后代
研究显示，在野外有蹄动物后代的性别比通常取决于雌性的条件，条件好的雌性生的雄性比雌性多。确定雄性是否也影响性别比要困难得多。Montserrat Gomendio和同事检验了雄性繁殖力对性别比的影响。他们把从自然种群中采集的精子人工受精给家养的雌性。这些雌性都很健康，也都有充足的饲料，以尽量减小雌性对性别比变化的影响。研究人员发现，从精子质量的估计，繁殖力更高的雄性生殖更多的雄性后代，而繁殖力相对低的雄性生殖更多的雌性后代。这些发现为我们对了解野生种群中的性别比的进化提供了一个新视角。
报告：Male Fertility and Sex Ratio at Birth in Red Deer, Montserrat Gomendio, et al.


气候变暖增强了印度的季风
研究人员报告说，印度中部的极端季风降雨事件从1951年到2000年间变得更常见。大多数气候模型预测极端降雨事件随着空气温度的升高将变得更常见，但是对这个趋势的观测还很少。B.N. Goswami和同事分析了印度中部的一组降雨数据，发现在20世纪的下半叶强降雨事件的频率和强度都增加了，而且小到中雨发生的频率降低了，因为这两个趋势的相互抵消，平均降雨量的纪录没有表现出大的变化，研究人员说。他们预测如果全球变暖像估计的那样继续的话，印度的强降雨事件将会更普遍。
报告：Increasing Trend of Extreme Rain Events Over India in a Warming Environment, B. N. Goswami, V. Venugopal, D. Sengupta, M. S. Madhusoodanan, and Prince K. Xavier


可能比太阳老的陨石
当落在Tagish湖的陨石2000年前撞到加拿大不列颠哥伦比亚省时，随它而来的有不少碳质的碎片，非常适合研究。这些陨石样品有带有富碳壳的、极小的空心球。Keiko Nakamura-Messenger和她的小组测量了这些碳纳米球中的氮-15与氮-14以及重氢与氢的同位素比，发现这些比率比陨石其他物质中的这些同位素比高得多。这些同位素比表明这些球是在极低的温度下形成的，大约是10到20开氏度，这样低的温度是冷分子云的特征。研究人员写道，这个陨石可能来自柯伊伯带的外部、或是来自超出太阳和初期行星系统影响的先前冷分子云。
报告：Organic Globules in the Tagish Lake Meteorite: Remnants of the Protosolar Disk, Keiko Nakamura-Messenger, Scott Messenger, Lindsay P. Keller, Simon J. Clemett, and Michael E. Zolensky


本期专题部分：细胞信号传导
本期细胞信号传导专题部分介绍了《科学》的信号转导知识环境数据库中细胞信号的最新或最近更新的信号转导通道。细胞生物学中的信号转导指细胞响应它们内部或外部环境所发生的生物化学过程。本期三篇研究评述描述了受体信号传导的三个范例。受体是蛋白，通常位于细胞的表面，它们接受细胞外的信号，启动一个使细胞响应信号的级联放大。
专题介绍：Size, Mates, and Fates, Nancy R. Gough, Elizabeth M. Adler, and L. Bryan Ray


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calendula

2006年12月8日  美国《科学》周刊314卷  第5805期
HIV和疟疾互相帮助传播
一个新模型显示，疟疾寄生虫和人类免疫缺陷病毒(HIV)在人群中传播时互相帮助，这一发现帮助解释了这两种疾病在撒哈拉以南非洲的传播速度。过去的研究曾显示，艾滋病患者的HIV病毒数量在疟疾发作时增加，而且被HIV感染增加对疟疾的易感性。Laith Abu-Raddad和同事用一个数学模型来分析这些相互作用如何影响这两种疾病在非洲高风险地区人群中的传播。他们用来自肯尼亚Kisumu的数据检验了模型,发现这两个病原体之间的协同作用也许能解释自1980年以来，好几千HIV例感染和几乎100万例疟疾发作，协同作用也许帮助了萨哈拉以南非洲HIV的爆炸性传播。
报告：Dual Infection with HIV and Malaria Fuels the Spread of Both Diseases in Sub-Saharan Africa, Laith J. Abu-Raddad, Padmaja Patnaik, and James G. Kublin


埃博拉病毒杀死上千只大猩猩
Magdalena Bermejo和同事在本期一篇简报中指出，埃博拉病毒的扎伊尔毒株(ZEBOV)正在杀死上千只大猩猩。在过去10年中，在加蓬和刚果的人类ZEBOV爆发时，在附近森林中曾有西部大猩猩(学名Gorilla gorilla)和黑猩猩(Pan troglodytes)的死亡。研究人员怀疑也许ZEBOV是罪魁祸首，如果的确如此，将给动物保护带来影响。Bermejo和同事在刚果共和国西北部的Lossi动物保护区中跟踪了大猩猩群体和它们的窝。他们报告说，在所研究的2700平方公里区域中，2001年和2005年的爆发共杀死了约5,000大猩猩。这是一个保守的估计，其中假设了在所研究的保护区中只有通常用的每平方公里4.4只大猩猩的一半的种群密度。作者的结论是， "10年前分布广泛而且较多的猿物种正在快速地被降低为极小的残余种群。”加上商业捕猎，他们预测一个“快速生态灭绝的处方”。
简报：Ebola Outbreak Killed 5000 Gorillas, Magdalena Bermejo, et al.


火星上的实时变化
通过比较火星表面几年内摄取的数次图像，研究人员记录了新的陨石坑的形成，而且发现了液体水从陨石坑壁缓慢下流的可能证据。Michael Malin和同事在火星全球探测者号拍摄的一系列图像发现，尽管我们太阳系的行星已经不在像过去那样被经常撞击，但是小的石块仍不时掉到它们上面。在过去7年间，陨石坑以黑斑的形式出现在图像中，大概是由撞击激起的灰尘造成的。文章作者测量了形成坑的撞击的大小，发现它们与月亮的大小差不多。研究人员在两个撞击坑壁上看到最近的变化，他们将这些变化解释为最近有流水的证据。
研究文章：Present-Day Impact Cratering Rate and Contemporary Gully Activity on Mars, Michael C. Malin, Kenneth S. Edgett, Liliya V. Posiolova, Shawn M. McColley, and Eldar Z. Noe Dobrea


合作的进化
利他主义进化的根源使许多研究人员困惑，本期三篇论文提供了一些线索。有一个理论认为，群体竞争中，有更多利他主义者的人类群体会获胜，该理论被以经验为依据的分析认为是站不住脚的。Samuel Bowles提供了经验的估计，具体地提出，需要语言和复杂的认知能力的人类文化实践，为利他行为的传播提供了特有的条件。Bowles汇集了遗传、气候、考古、人种志、以及试验数据，用一个基于经济学的成本收益分析来检验人类合作。
生物学的一个基本挑战是认识合作的进化。Martin A. Nowak从基因到细胞到动物社会层次检验了合作的进化机制。他描述了文献中讨论的5种主要的机制：亲属选择、直接的互惠、网络互惠、以及群体选择。在这篇综述中，他介绍了每种机制的基本原则，以及与其相应的利他行为表现为成本-收益比的合作进化的简单规则。
研究文章：Group Competition, Reproductive Leveling, and the Evolution of Human Altruism, Samuel Bowles
综述：Five Rules for the Evolution of Cooperation, Martin A. Nowak


负碳的生物燃料
研究显示，低肥力土壤上的高多样性的草地，比单一农业作物（比如玉米或大豆），能产生更多的生物能量和更少的二氧化碳。为了减少对基于碳的燃料的依赖，研究人员研究了食物、树木、和高肥力土壤种植作物的副产品的生物燃料潜能。David Tilman和他的研究小组调查了美国明尼苏达州被农业耕作降低了养分、空置的贫氮沙质土壤上低输入、高多样性的本地品种混合草地。他们在最多有16种草种的150多块地片中确定了生物能量的生产和生态系统碳隔离量。他们报告说，来自这些多物种植物地片的生物燃料能提供负的净碳量，因为这些地片的生态二氧化碳吸收量高于它们生产的生物燃料生产所释放的碳量。
报告：Carbon-Negative Biofuels from Low-Input High-Diversity Grassland Biomass, David Tilman, Jason Hill, and Clarence Lehman


用DNA组装的机器人和计算机
研究人员制造了两种用DNA分子的部件：一个能实现作为计算基础的逻辑操作，另一个是纳米尺度的机器“臂”。Georg Seelig和同事设计了一组单股DNA的组件，可以用于比如与、或、非门的逻辑线路。这些通常用电子器件制造的门通过对“输入”施以某种规则来得到“输出”。在这项新研究中，这些部件通过让一个门输入的DNA股与另一个门的暴露或没有配对的DNA股结合来实现一些操作。
“纳米机器人”领域的一个目标是将几个单独控制的纳米尺度机器植入一个单一的衬底。在另一项研究中，Baoquan Ding和Nadrian Seeman的研究用的是分子终端的两个状态相差半旋转圈的DNA“机器”。这种部件过去通常只在溶液中操作，本文作者显示，它们在被放进一个坚固的支架中后仍能工作。一篇Walter Fontana撰写的研究评述讨论了生物和计算开始汇合的一些方面。
报告：Enzyme-Free Nucleic Acid Logic Circuits, Georg Seelig, David Soloveichik, David Yu Zhang, and Erik Winfree
报告：Operation of a DNA Robot Arm Inserted into a 2D DNA Crystalline Substrate, Baoquan Ding and Nadrian C. Seeman
研究评述：Pulling Strings, Walter Fontana

calendula

2006年12月15日  美国《科学》周刊314卷  第5806期
本期专题部分：星尘号
星尘号发现任务首次从彗星Comet 81P/Wild 2上带回地球的样品给人们一个意外。研究人员发现带回来的不是期待的星际太空材料，而是有极为不同来源的矿物质的混合物。这些材料是在太阳系的内部与外部的热与冷的条件下形成的。在本期星尘号任务的专题部分，Don Brownlee和同事在一篇文章中写道，丰富的硅酸盐颗粒是似乎在太阳星云内部区域形成的高温矿物质。这些颗粒在彗星上的出现表明太阳系表现出“巨大尺度上的混合”。这些发现将影响彗星发源和形成行星的碎石盘的化学的模型。另一个意外是，在星尘号带回来地球的1000个颗粒中只有一个含有靠近太阳的高温区域形成的、具有与陨石的同位素比类似的矿物。研究人员曾预测这类颗粒占彗星灰的大多部分。
世界各地有上百名科学家研究彗星灰。本期专题部分的7篇报告覆盖了广泛的研究课题，包括同位素成分、捕获的有机物质、来自红外光谱仪的发现、元素成分、矿物学和岩石学、以及星尘以每秒6.1公里的速度进入采集它们的气凝胶的效果。Don S. Burnett和Michael F. A'Hearn分别撰写了有关的研究评述。
专题介绍：Look into the Seeds of Time, Joanne Baker
研究文章：Comet 81P/Wild 2 Under a Microscope, Don Brownlee, et al.
研究评述：Whence Comets?, Michael F. A'Hearn
研究评述：NASA Returns Rocks from a Comet, Don S. Burnett


走出非洲又回去
新研究提出，一个古老的人类群体在走出非洲之后，在名为包括地中海东部附近诸岛及沿岸诸国在内的Levant地区转了个圈后，回到北部和东部非洲。这个走回非洲发生在距今4万到5万年前，与另一个群体离开Levant到了欧洲的时间大致同时，Anna Olivieri和同事说。现代人类被认为是沿从非洲之角跨越红海的巴布厄尔曼特峡到阿拉伯湾、再沿着印度洋沿岸到东南亚和澳大利亚的一条单一南部路线从非洲分散出来的。科学家曾把世界上的遗传群体分为被称为“谱系(haplogroup)”的群体，谱系有某些遗传标志。奇怪的是，北部与东部非洲的被称为M1和U6的两个谱系与主要在亚洲出现的其他谱系关系很近。Olivieri小组测量了M1和U6谱系中大范围的不同个体的DNA序列，揭示出有特定遗传标志的这些群体必须一定是来自东南亚、然后在4万到5万年前回到北部和东部非洲的。这些地区那个时期的气候变化使大沙漠分裂，也许为迁徙开辟了新的路线。
报告：The mtDNA Legacy of the Levantine Early Upper Palaeolithic in Africa, Anna Olivieri, et al.


评估太平洋的金枪鱼资源
研究人员通过分析太平洋渔场54年的数据得出结论，大型捕猎者(主要是金枪鱼)资源下降了9%到64%。虽然这个降低比其它的估计要小，但是科学家警告说，仍需要用更有效的管理来保证太平洋的渔场的可持续性。John Sibert和同事分析了来自捕捞渔船的数据，评估了捕捞对太平洋中主要捕猎者的影响，包括大眼金枪鱼、黄鳍金枪鱼、鲣鱼、长鳍金枪鱼、和蓝鲨鱼。文章作者报告说，长度超过175公分的最大的鱼现在占种群的1%而不是过去的5%。比175公分短的鱼在食物链中的大小和位置都居中，被称为“营养级”，它们的数量基本没有变化。作者说，尽管自从上个世纪50年代以来连续不断地增加捕捞，上层捕猎者的生物量在总体上还没有灾难性地降低。
报告：Biomass, Size, and Trophic Status of Top Predators in the Pacific Ocean, John Sibert, John Hampton, Pierre Kleiber, and Mark Maunder


海平面上升的新预测更高
研究人员提出目前对海平面上升的估计偏低。Stefan Rahmstorf用一个基于来自政府间气候变化专门委员会的变暖情景的半经验方法做出预测：到2100年海平面可能比1990年的水平上升0.5到1.4米，这比目前的预测要高。因为许多过程能影响海平面的上升，而且人们对其中的许多了解不够以至于不好模拟，Rahmstorf采用了另一个方法。他用了一个半经验的技术，类似于用来预报沿海潮水高度所用的。Rahmstorf用观察到的20世纪的全球平均表面空气温度与海平面的关系预测了2100年的海平面高度。
科学特快报告：A Semi-Empirical Approach to Projecting Future Sea-Level Rise, Stefan Rahmstorf


小鼠试验提出一个生产可移植细胞的方法
在一项用小鼠做的试验中，研究人员分离出通过一个叫“孤雌生殖”的过程生产的胚胎干细胞。孤雌生殖指从未受精卵开始发育的胚胎，由于这个过程发育的胚胎有母系基因组的两个拷贝，而不是一个父系和一个母系基因组拷贝，它们应该与卵子的供体有更具体的匹配。尤其能使细胞表面名为MHC的抗原紧密匹配，这些蛋白在每个个体几乎都是唯一的。当一个外源物质进入身体时，MHC蛋白成为免疫系统T细胞的靶标，所以MHC的不匹配是移植的器官和组织被排斥的一个主要原因。Kitai Kim和同事用来自有丝分裂两个不同阶段的小鼠卵细胞诱导了孤雌生殖发育，并且从由此得到的胚胎中分离出干细胞，这些干细胞带有卵子供体全部的MHC蛋白。这些干细胞能产生许多、但不是全部的组织，这也许与缺少父系印记的基因组有关。这个方法需要大量的卵细胞，是否能用于人类还有待研究。
科学特快报告：Histocompatible Embryonic Stem Cells by Parthenogenesis, Kitai Kim, et al.


缩宫素保护幼子吗？
研究人员报告说，在母鼠分娩之前，她们大量产生激素缩宫素，该激素也许在分娩过程中保护子鼠。GABA是一种通常在胚胎大脑中激发、但在成熟大脑中抑制神经脉冲的神经递质。Roman Tyzio以及他法国和德国的同事发现，在分娩之前，胚胎鼠大脑中的GABA信号发生从刺激性状态转换为抑制性状态。作者报告说，分娩必需的母体激素缩宫素的激增通过降低神经元的氯化物浓度导致这个转换的发生。缺氧所带来的大脑损伤是导致新生儿死亡和神经损伤的一个重要原因。作者提出，神经元活动的平息也许降低了大脑的能量需求，为其提供了缺氧条件下的保护。
报告：Maternal Oxytocin Triggers a Transient Inhibitory Switch in GABA Signaling in the Fetal Brain During Delivery, Roman Tyzio, et al.

chemytwei

2006年12月22日  美国《科学》周刊314卷  第5807期


2006年度十大进展
研究人员在2006年完成了数学史的一个主要章节，对百年难题庞加莱猜想达成共识，这个有关三维空间抽象形状的问题终于被解决了。《科学》和其出版者、非营利的美国科学促进会将这一成果评选为今年的第一大进展。
庞加莱猜想属于被称为拓扑的数学分支，通常被描述成“橡皮上的几何”，因为它涉及能够经历任意拉伸的表面。这个1904年由庞加莱提出的猜想描述一个空间是否与“超球面”(四维球体的三维表面)等价的检验。
基本上与外界隔绝地工作了7年的俄罗斯数学家Grigori Perelman 2002年在互联网上提交了三篇文章的第一篇，这些文章把庞加莱猜想作为一个更雄心勃勃的结果的一部分，给其证明提供了一个轮廓。但是在2003年访问美国之后，这位俄罗斯数学隐士回国后停止了与外界的电话和电子信往来。到了2006年，其他人终于赶了上来。三个独立的小组写出报告填补了佩雷尔曼的证明中缺失的关键细节，现在佩雷尔曼的同行几乎都没有疑问地认为他证明了这个著名的难题。

《科学》评选出的其它9项进展如下，排名不分先后：
从化石中取出DNA: 研究人员用一种解码和分析DNA的新技术，从尼安德特人和猛犸化石中捕获到遗传信息。
冰架在缩小: 研究人员今年记录了这一令人不安的趋势。南极洲和格陵兰岛的冰架都在以更快的速度消失到海洋中。
鱼迈出的第一步: 一个具有结实的连接着的鳍的鱼化石的发现曾是2006年的头版新闻。这种鱼是有肢脊椎动物已知的最近亲，它为生命如何离开海洋登上陆地提供了一个视窗。
隐身术的科学: 虽然它看上去一点也不像哈里波特的魔术披风，科学家今年制造的隐身“斗篷”是第一个将物体在视觉上屏蔽起来的初步装置。这个装置引导入射的微波使其既不反射、也没有影子。
黄斑病变患者的希望: 研究一种被称为老年黄斑病变失明的研究人员揭示，药物ranibimuzab能改善某些患者的视觉，他们还找到了几个影响人们该症易患性的基因。
生物多样性是如何发生的: 从沙滩小鼠、到果蝇、到蝴蝶，这些不同的动物帮助科学家发现导致新物种进化的遗传变化。
显微学的新前沿: 今年，生物学家用新的显微技术来帮助他们观察小于200纳米的细节，为了解细胞和蛋白质的精细结构提供了更清晰的视野。
制造记忆: 2006年的几个发现使神经科学家对了解大脑如何记录新记忆更接近了一步。增强神经元之间连接的被称为“长时程增强”的过程看来很可能是记忆的基础。
新一类的小RNA: 科学家发现了一类关闭基因表达的新小RNA分子，把它们命名为 "iwi-干扰 RNA"。

本年度的崩溃-科学骗局: 干细胞研究者黄禹锡以及其合作者曾在《科学》发表两篇重要论文，他们制造的骗局在2006年被彻底调查了，本年度也发生了几起其它的科学不端行为。

值得注意的领域: 《科学》预测来年的热门领域和主题包括整基因组相关性研究、光晶格、寻找宇宙的原始氢、以及比较灵长类的基因组。
社论：Breakthrough of the Year, Donald Kennedy
新闻：Breakthrough of the Year: The Poincaré Conjencture--Proved, Dana Mackenzie
新闻：Breakthrough of the Year: The Runners-Up, The News Staff


西班牙发现巨型恐龙化石
西班牙发现的巨型蜥脚类动物的化石表明，欧洲在距今大约1.5亿年前的晚侏罗纪曾有过巨大的恐龙。巨型恐龙过去主要发现于美洲和非洲。这个新的发现被命名为Turiasaurus riodevensis，也许是欧洲陆地动物中最大的。它的重量在40到48吨之间。它的肱骨(指前腿从肩部到关节的长骨头)和成年人一样高。它爪子的第一个指头和美式橄榄球大小差不多。研究人员还找到了头骨、肩胛、股骨、胫骨、和腓骨的碎片以及牙齿、脊椎骨、肋骨、和指骨。这个恐龙是其它大陆上发现过的具有更原始的四肢和骨骼结构的一个新进化枝的一个成员。
报告：A Giant European Dinosaur and a New Sauropod Clade, Rafael Royo-Torres, Alberto Cobos, and Luis Alcalá


模型揭示人类流感的进化
一个人类季节性流感的模型展示了几十年间流感变异的动力学，它显示，虽然流感病毒在不停地突变，只是每2到8年才具有新的强度。搞清楚流感的变化至关重要，因为它在世界范围具有高度的发病率和致命率。Katia Koelle和文章合作者建立了一个展示流感随时间发展的进化史的模型。这个模型显示，大多数流感病毒的突变是中性的。偶然地一个小突变引起蛋白的大变化，使其不被可能的受害者的免疫系统所识别。这个病毒在短时间内利用能不被识别地传播导致流感的大爆发甚至带来死亡。病毒毒性的增加是由hemagluttinin分子的一个主要变化引起的。病毒在下几个流感季节的连续突变也许会导致小的结构变化，但是受害者会有某种程度的交叉免疫力，能够控制病毒的复制。病毒毒性从而减弱，形成新的密切相关的毒株簇。几年后，当一个突变的“逃逸”引起又一次流感高峰时这个循环再次开始。该模型揭示了季节性流感的两个主要的突现模式: 一个遗传多样性的爆发-减弱模式，和一个在簇转变后的复发期。除了与流感发作成功地匹配外，这个模型帮助机械地结合了病原体流行病学与进化。模型也许也适用于其他突变影响疾病发展的疾病，比如疟疾、癌症、和抗生素抗药性等。一篇相关的研究评述讨论了这项研究。
报告：Epochal Evolution Shapes the Phylodynamics of Interpandemic Influenza A (H3N2) in Humans, Katia Koelle, Sarah Cobey, Bryan Grenfell, and Mercedes Pascual
研究评述：Influenza Escapes Immunity Along Neutral Networks, Erik van Nimwegen


松鼠预先计划
研究人员报告说，在红松鼠食用的树木大批产树籽之前，这些松鼠生产比平时更多的一窝仔。这些树用一种“饱和与饿死”的战略来对付吃树籽的动物，它们脉冲式地生产种子。生态学家通常假设生物体的繁殖和种群生长是由它们所需的资源现在或较近的过去的丰富程度所决定的。通过在加拿大、比利时、和意大利跟踪美洲和欧亚大陆的红松鼠的种群，Stan Boutin和同事发现，有些动物也能将它们的繁殖与未来种子的生产脉冲相协调。现在还不清楚是什么信号让松鼠增加繁殖，但是它们会生产更多的仔来利用未来的食物供给。
报告：Anticipatory Reproduction and Population Growth in Seed Predators, Stan Boutin, et al.


太阳系结束时可能会发生什么
研究人员为几十亿年后我们的太阳系可能会发生什么建立了一个模型。虽然一个行星系统及其主宰恒星的寿命结束时会发生什么，现在还不确定，但是Boris Gansicke和同事的研究对此提供了一些线索。这些天文学家研究了相当于我们的太阳质量的75%的热白矮星，该白矮星有一些扁平和盘状的碎片环绕着它，而且有一个不同寻常的离子化钙双峰辐射线。研究人员在辐射中观察到一个频移，证明环绕这个白矮星的物质中有富含金属的盘。所以在很远的未来，我们的行星可能也会以同样的方式崩溃。这个发现也显示行星系统能环绕大质量的恒星形成，因为这个白矮星最初比我们的太阳要大，可能是太阳的8倍。
报告：A Gaseous Metal Disk Around a White Dwarf, B. T. Gansicke, T. R. Marsh, J. Southworth, and A. Rebassa-Mansergas


一个蛋白、两种功能
新研究展示了一个蛋白如何响应不同的环境来完成两种完全不同的功能，铁调节蛋白IRP1在富铁细胞中的作用是催化，而在贫铁细胞中，它帮助调节涉及铁输运、存贮、或利用的基因的表达。William Walden和同事确定了IRP1蛋白与信使RNA中一个响应铁的元素结合的晶体结构，为该蛋白的部分如何为完成这两种不同的任务重新排列提供了线索。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。
研究文章：Structure of Dual Function Iron Regulatory Protein 1 Complexed with Ferritin IRE-RNA, William E. Walden, et al.
研究评述：If the RNA Fits, Use It, Tracey A. Rouault

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美国Science杂志2006年11月25日

类地天体上的陨击坑及陨击事件的影响
1994年休梅克-利维9（Shoemaker-Levy 9）彗星撞击木星事件引起了人们关注地球被陨击的问题。虽然地球上已识别的陨击坑不多，但月球、水星、火星等类地天体上普遍存在的大量陨击坑使我们认识到，陨击作用是类地天体的主要地质过程，陨击事件有多方面的重大影响。


  从月球陨击坑谈起


  　　17世纪初，伽利略用望远镜观察月球，发现其表面有很多坑。这些坑是什么？多数学者认为是火山口，有些则认为是陨击坑。由于从形貌看，火山口与陨击坑相似，难以区分，因此，这一问题在300多年间一直争论不休，直到宇航员从那里采回样品，才鉴别确认是陨击坑。顺便指出，火山口和陨击坑在英文中都用“crater”，而且很多月球坑有外缘隆起的山环，因此，中文书刊上常把它们称作“环形山”，而中国地质界则习用“陨石坑”、“月坑”。其实，比较恰当的应该统称“陨击坑”。


  　　月球表面共有3万多个直径大于1公里的陨击坑，以直径10～20公里为界，它们可分为小的简单坑和大的复杂坑两大类。简单坑呈碗形，坑缘隆起，俯视呈圆环状，溅射物沉积层延续到坑直径的1～2倍远处，坑周围有一系列同心排列的多丘脊和放射状或环弧状排列的溅射物形成的次生坑，年轻的陨击坑还有溅射物形成的放射状沉积物，呈很长的亮“辐射纹”。复杂坑常呈多边形，坑壁为阶梯状，坑底平坦且有中央峰，坑缘隆起，坑周围有规模更大的溅射物沉积层、同心排列的多丘脊以及放射状或环弧状排列的溅射物形成的次生坑和“辐射纹”，特别是在满月时，第谷坑和哥白尼坑的辐射纹尤为壮丽。更大的陨击造成由明显的同心山脉环和放射状溅射物构成的多环盆地。


  　　东海盆地就是在约38.5亿年前的一次大陨击事件中形成的，它保存完好，有直径930，620，480，320公里的四个山脉环，相近环的直径比大致为21/2，盆地内有陨击熔岩层和从下面涌出的月海玄武岩，最外面的山脉环之外的陨击溅射物沉积层延展到600公里，有很多放射状的脊、槽和次生坑，两个内山环之间多丘，被很多断裂和地堑切割。


  　　雨海盆地是38.5（± 0.1）亿年前的雨海事件形成的，据推算，它由直径100公里的小天体撞击月球而形成，该陨击不仅造成这个直径1200公里的盆地和其边缘的山脉环，产生的震波还经月球内部“聚焦”，造成对趾区的很多断裂地块。


  　　大陨击破坏了月球岩石圈，使其沿月海基底断裂而发生多次变形和火成活动，下面暗的玄武岩浆还上涌而填充了月海，熔岩流的前锋形成了蜿蜒悬崖，而蜿蜒月溪就是崩塌的熔岩通道，月海脊就是侵入、喷出及构造活动形成的。大陨击甚至把月球岩石抛到太空，其中有些陨落到地球上而成为月球陨石。


  　　月球表面年龄越老的区域陨击越严重。在古老的月球高地，后来的陨击破坏了先前的陨击坑，陨击坑达到“饱和”程度。对月球陨击历史的研究表明,自月球形成以来陨击事件一直在发生,且早期的陨击事件更多，规模更大。但对月球样品的分析揭示了一个惊奇的特征：月壳在约39亿年之前曾被严重加热，致使岩石变质。至少有五个大陨击盆地的年龄为38.5～39亿年。有一种假说是：在约39亿年前，月球在不到2亿年间受大量小行星和彗星的撞击，这些撞击完全破坏或改变了更老的陨击产物，称为“月球大灾变”。全月球有形成于此期间的直径大于20公里的陨击坑1700多个。


  地球上发现的大陨击坑


  　　1891年，吉尔伯特（G. K. Gilbert）首先指出，美国亚利桑那州中北部温斯洛（Winslow）以西的直径1.186公里、深175米的大坑是陨击造成的。但在1896年，他因未找到所提的证据而改变了看法，转而支持火山成因说。1902年起，实业家巴林杰（D. M. Barringer）和他的好友支持并论述了陨击形成证据。1920年代，人们终于弄清陨石在撞击时爆碎了，并在那里找到了铁陨石碎块等证据，因此，该坑成为第一个被确认的较大陨石坑。1946年国际陨石学会把它定名为巴林杰陨石坑（the Barringer Meteorite Crater），它是49 000年前一个直径30～50米的铁陨石（小行星）陨击形成的，撞击能量相当于约700万吨TNT爆炸所释放的能量。


  　　德国西南部里斯（Ries）坑的直径为25公里，是最年轻的大陨击坑之一，但它在航测照片上不醒目。该坑缘高出坑底约200米，看不到坑中央的上拱，但高于周围约50米的一些丘构成直径约12公里的不规则环。它是在150万年前的陨击事件中成坑的，但很快被沉积岩覆盖，100万年（或200万年）前覆盖层因剥蚀移走，因此，坑的结构保存良好。中世纪城市讷德林根（N?觟rdlingen）位于坑中心偏西南，那里有陨石坑博物馆。城内的教堂就是用陨击角砾岩块建筑的。离它中心40公里的施泰因海姆（Steinheim）坑（直径3.4公里）与里斯坑年龄相同。里斯坑被认证为中欧玻璃陨石的源坑。


  　　由于侵蚀、再沉积、火山更新表面和构造活动等不断毁坏原始证据，地球上甚至不太老的陨击坑也很难辨别。迄今初步识别出的陨击坑仅170多个，其中仅十几个有相关的陨石碎块证据。这些陨击坑有的呈圆环轮廓，有隆起的坑缘、层序颠倒的坑唇、坑外的溅射物沉积层和次生坑，但没有火山那样的深部根，同时残留有重力异常或磁场异常。


  　　更有力的证据是陨击时短暂的高压激波造成的地表靶岩上的陨击变质（shock metamorphism）效应。陨击变质效应是陨击产生的短暂（几微秒到几分钟）高压（可达几百吉帕）、高温（可超过2000℃）激波造成的地表岩石和矿物的各种非均衡改变，而地质上的正常变质是长期（105～107年）的、不太高的压强（小于5吉帕）和温度（低于1000℃）下造成的岩石和矿物的均衡改变。


  　　陨击变质效应的矿物和岩石特征有：SiO2的高压相变［即比一般石英密度（2.65克/厘米3）大的柯石英（2.93克/厘米3）和更致密的超石英］、面状构造（又称陨击页理）、晶体构造损伤（由X射线衍射证明）、击变玻璃、斜锆石（ZrO2组成的矿物）、震裂锥（即激波高压造成的岩石上很多长几毫米到几米的条纹的锥形构造），以及常含有上述矿物的陨击角砾岩、陨击岩（熔化的岩石玻璃）等。这些特征大多能在典型陨击坑找到，而多数陨击坑只找到部分证据。


  　　已识别的陨击坑大多是较年轻的，年龄不到24亿年。南非的弗雷德福（Vredeford）坑在约翰内斯堡西南100公里，是地球上最老（年龄20.23亿年）、也是最大的陨击坑之一，它的直径达300公里，原来的坑已剥蚀，但从卫星所摄照片仍可辨其痕迹。它原来的陨击疤有380公里，由三个反弹隆起岩石的同心环组成，内环直径180公里，现仍可在地面上看到的内环丘陵——弗雷德福圆丘（Vredeford Dome）被命名为“世界遗产地”。据推算，它是由一颗直径10公里的小行星陨击形成的，该陨击蒸发了约7万立方公里的岩石。


  　　加拿大安大略省的萨德伯里（Sudbury）坑（盆地）也是老陨击坑（年龄为18.5亿年）之一，已剥蚀掉4～6公里，坑内富集陨击角砾岩。那里的镍铁铜等矿产价值达几千亿美元，经研究再构，其直径达250公里，推算是一颗约9公里大的彗星以30°～45°角的陨击造成的，撞击能量相当于几亿吨TNT爆炸所释放的能量，熔化地表物质达31 000立方公里。


  墨西哥尤卡坦半岛的Chicxulub（当地玛雅语，意为魔鬼尾巴）坑虽然年龄仅6500万年，但由于它一半在海中，另一半被严重掩埋，所以直到近年才勘察。该坑直径约180公里，推算是由一颗小行星以45°角陨击造成的，撞击能量约几亿吨TNT爆炸所释放的能量，熔化18 000立方公里。一般把6500万年前恐龙等物种大灾变归于这次陨击事件所致，但最近测得，该陨石坑形成时间要早30万年左右，因此，恐龙等物种大灾变的原因还有待进一步探索。


  　　近年发现的澳大利亚西部的伍德利（Woodleigh）坑（直径120公里）是2亿～3.6亿年前一颗5公里大的小行星陨击形成的，造成的大规模地震从该处波及至数百公里远处，强烈的热或声波使当地的动物死亡。陨击也引起区域性火山活动，造成邻近海洋的大海啸和潮汐波。更严重的是溅射出的巨量尘埃遮天蔽日几个月，从而使动植物大量死亡。加拿大魁北克的马尼夸根（Manicougan）坑和俄罗斯的波皮盖（Popigai）坑的直径都约为100公里，年龄分别为2.14亿年和3570万年。在已识别的陨击坑中，年龄最老的是俄罗斯西北部（63°7′N，33°23′E）的Suavj?覿rvi陨击坑，其年龄约为24亿年，直径为16公里，中央有约3公里大的湖。


  最近，重力恢复与气候试验（Gravity Recovery and Climate Experiment，GRACE)卫星在探测南极洲的重力异常时，发现了威尔克斯地（Wilkes Land）的冰层下面有直径达480多公里的陨击坑，周围山脊环绕，估计陨落体直径达48公里。这次大陨击可能造成了“二叠纪-三叠纪”（2.5亿年前）物种的最严重大灾难，并拉开了物种进化的序幕，使冈瓦纳(Gondwana)超大陆发生分裂。当然，这一观点还需要深入考察研究来验证。


  类地天体的陨击坑


  　　除少数类地天体因地质过程（例如，木卫一和金星的火山活动）而毁掉陨击遗迹外，大多数类地天体普遍保留着大量陨击坑，尤其是大陨击产生的重大影响。


  　　水星表面已辨认出35个直径大于200公里的陨击盆地，这些盆地外面均有丘、谷、次生坑链组成的放射构造和溅射沉积层。最显著的是卡路里盆地（Ｃaloris），其外围山脉环直径为1340公里，溅射沉积的多丘脊延续到山脉环外1800公里。该大陨击事件可能发生在38.5亿年前,陨击震波通过水星内部聚焦而破坏卡路里盆地的对趾区，使那里成为多丘线状（谷）区。


  　　火星表面有三个大陨击盆地和20个小盆地。海腊斯（Hallas）盆地最大，扁圆形，长、短轴分别为2000公里和1600公里，深4公里，外缘山环不规则，底部被尘沙掩盖。艾西迪斯（Isidis）盆地次之，直径约1200公里，侵蚀程度比海腊斯盆地严重。阿基尔（Argyre）盆地位居第三，直径约700公里，保存程度好，较年轻。


  　　木卫三是木星的最大卫星，也是太阳系中的最大卫星，其冰外壳上最大的陨击古老暗地貌是伽利略区，直径3200公里，有宽5～10公里的同心环状和放射状复杂断裂沟槽，中央是低起伏板块体。木卫三上还有各种大小和形态的陨击坑，从小的碗形坑到中等的复杂坑，乃至大的类盆地断裂等。大的（直径20～100公里）新陨击坑常有延续几百公里的亮辐射纹，坑中央有峰或穹。现仍保留完好的最大陨击盆地吉尔盖梅克（Gilgamech）的中央圆形凹陷“疤”，直径800公里，此陨击造成局部沟槽地貌及次生坑。特别有趣的是13个成串的陨击坑，这是类似于休梅克-利维9彗星碎块依次撞击木星的例证。


  　　木卫四是木星的第二大卫星，其冰壳上有陨击产生的多环大盆地瓦尔哈拉（Valhalla），其明亮的中央区直径约600公里，周围延续有6到10个同心窄环，远达1500公里，但未见辐射状溅射物沉积，底部平坦。


  　　火卫一近似于三轴长为26.8，22.4，18.4公里的椭球，其表面最大陨击坑斯蒂克尼（Stickney）的直径约11公里，坑缘高0.5公里，周围有很多沟槽(断裂)，延展很远。如果该陨击再严重些，甚至会使火卫一整体破碎。


  　　土卫一表面也曾受到严重陨击，大陨击坑赫歇尔（Herschel）的直径为130公里，相当于土卫一直径的1/3，若陨击更重些，甚至会撞碎土卫一！一些南北向沟槽（长约100公里，宽约10公里，深1～2公里）可能是大陨击所产生的。


  　　金星是大小和质量跟地球相当的近邻姐妹行星，但它表面气压为地球的90倍，浓厚的大气显然会减弱陨击作用。由于它长期经历火山和构造等严重地质活动，现在的表面很年轻，以火山地貌为主，但也随机散布着约1000个年轻陨击坑。小于30公里的陨击坑常常形状不规则或为多坑群，说明陨落体通过浓密大气时发生了破碎，落下的碎块产生了陨击坑群。典型的奥里利亚（Aurelia）坑的直径为32公里，有环形边缘、阶梯壁和中央峰，周围溅射物粗糙且形状不对称。麦克斯韦（Maxwell）山脉上有直径约100公里、深2.5公里的一个多环坑（Cleopatra Patera）和一个直径34公里的戈卢博基那（Golubkina）年轻陨击坑。还应指出，金星的自转跟地球等多数行星的自转反向，这可能是它形成晚期被大星子逆向掠撞所致。


  　　显然，类地天体的古老表面区域受到的陨击次数更多，因而陨击坑密度（单位面积上的陨击坑数目）更大。尽管经历了不同程度的地质演化，且较新的陨击会破坏老陨击坑，但水星、火星和月球的最古高地上陨击坑大小分布是相似的，而且陨击坑密度也基本相同，说明它们早期都经历过相似的陨击情况。


  　　虽然仅测定了月球的一些陨击坑的绝对年龄，但通过对比至少可以推断它们早期都经历过严重陨击，这也有其他很多卫星的陨击坑资料支持。因此，可以推断，地球早期也应当经历过严重陨击，虽然这些陨击遗迹被后来的各种地质过程改造了，但仍难免留有相关的“蛛丝马迹”。


  地球的形成演化与陨击作用


  　　根据放射性同位素年代测定，地球形成于46亿年前，但它已经历了严重演化，现今地表面积的90%是近6亿年间形成的，最古老的岩石年龄仅约40亿年，几乎完全丧失了早期遗迹。显然，研究地球的形成演化极为困难。但是，太阳系的小天体（彗星、小行星、卫星）和水星、火星经历演化的程度较小，因此可通过比较行星学方法来逆推它们的过去。此外，还可借鉴环绕某些恒星的星云盘中正在形成的行星系的观测资料，运用相关理论来建立太阳系的起源演化学说，阐述行星形成演化的一般规律及内外条件的影响。尤其是类地行星和月球的比较研究可以使人类了解地球的过去。


  　　现在比较公认的是太阳系起源星云说，该理论认为，转动的太阳系原始星云因自吸引而在其中央形成太阳，外面物质扁化为星云盘，盘中的凝结物质由于不稳定性而瓦解为很多小团，各小团聚集为固态星子，星子先聚集成几个行星胎，盘的内区行星胎吸积残余星子而成长为类地行星，其中之一就是地球。这一形成过程只需几百万年——与放射性同位素年代测定结果符合。


  　　类地行星形成后，很快发生分异而形成核、幔、壳结构，它们的演化程度明显与其质量、初始成分和环境条件有关，质量较小的月球和水星的演化程度较小，故能保留下一些古老的遗迹（尤其对月球的演化已了解得较清楚），而质量大的金星和地球则因演化严重而丧失古老遗迹。严重陨击是它们演化早期的主要地质过程，这些过程破坏了原始星壳，或使其熔融，再凝结为初生壳；内部(主要是放射元素衰变)加热星幔而发生对流，并以火山形式喷发出来，喷射物跟星壳混合而凝结为二代壳。地球的洋底属于二代壳，而大陆壳是前两代壳改造后形成的三代壳，别的行星未能演化到这样的程度。


  　　类地行星的地质过程一般可分为三大类：内成过程、表面过程和外来过程。内成过程是内部深处驱动的，包括构造活动和火山活动；表面过程涉及表面与大气或水圈的相互作用和重力作用，包括流水侵蚀、风成搬移、块体坡移等；外来过程有陨击作用、太阳风作用等。类地天体现在的复杂地貌反映多种过程的错综复杂的历史。各种地质过程在每个天体及其不同时期的重要程度不同。综合比较各个类地行星的资料，可以探讨它们的普遍演化规律及产生差别的原因。


  　　类地天体表面普遍有陨击坑和陨击构造，其年龄从40多亿年前的到最新的。显然，越老的区域受到的陨击越多。大陨击造成行星区域性熔融和构造活动，溅射物形成1～2倍陨击坑直径的沉积层，乃至放射式抛到1000公里以外（辐射纹），抛出的大碎块又击出次生坑群，甚至抛到行星际而后陨落到别的行星（如月球陨石、火星陨石等）。陨击造成区域性断裂和构造活动，可导致下面的岩浆侵入和喷发（如月球的陨击盆地为玄武岩填充）。大陨击的震波通过星体内部“聚焦”而破坏对趾区。


  　　就是10公里的小天体也可在地球上撞击出直径200公里的陨击坑，抛出的几万亿吨尘埃和气体笼罩全球，造成全球性灾难。陨击事件对地球有多方面的影响，既有弊，也存在有利影响，比如，彗星和小行星陨击地球而带来地外物质（水、有机物等），促成矿藏的生成等。


  　　地球的表面积是月球的十多倍，若陨击率相同的话，则地球早期的陨击事件就是月球的十多倍，而且地球的引力场比月球的强6倍，因此，地球受大陨击事件的影响也更严重，寻找地球早期的陨击遗迹有更重要意义。在已识别的陨击坑分布图上，中国还是空白！近年来，已有人开始寻找中国的陨击坑，但这一领域的工作还有待加强，找出更充分的证据来确认。毫无疑义，其成果是很有科学意义和应用价值的。

ivy

2006年12月22日  美国《科学》周刊314卷  第5807期

2006年度十大进展
研究人员在2006年完成了数学史的一个主要章节，对百年难题庞加莱猜想达成共识，这个有关三维空间抽象形状的问题终于被解决了。《科学》和其出版者、非营利的美国科学促进会将这一成果评选为今年的第一大进展。
庞加莱猜想属于被称为拓扑的数学分支，通常被描述成“橡皮上的几何”，因为它涉及能够经历任意拉伸的表面。这个1904年由庞加莱提出的猜想描述一个空间是否与“超球面”(四维球体的三维表面)等价的检验。
基本上与外界隔绝地工作了7年的俄罗斯数学家Grigori Perelman 2002年在互联网上提交了三篇文章的第一篇，这些文章把庞加莱猜想作为一个更雄心勃勃的结果的一部分，给其证明提供了一个轮廓。但是在2003年访问美国之后，这位俄罗斯数学隐士回国后停止了与外界的电话和电子信往来。到了2006年，其他人终于赶了上来。三个独立的小组写出报告填补了佩雷尔曼的证明中缺失的关键细节，现在佩雷尔曼的同行几乎都没有疑问地认为他证明了这个著名的难题。

《科学》评选出的其它9项进展如下，排名不分先后：
从化石中取出DNA: 研究人员用一种解码和分析DNA的新技术，从尼安德特人和猛犸化石中捕获到遗传信息。
冰架在缩小: 研究人员今年记录了这一令人不安的趋势。南极洲和格陵兰岛的冰架都在以更快的速度消失到海洋中。
鱼迈出的第一步: 一个具有结实的连接着的鳍的鱼化石的发现曾是2006年的头版新闻。这种鱼是有肢脊椎动物已知的最近亲，它为生命如何离开海洋登上陆地提供了一个视窗。
隐身术的科学: 虽然它看上去一点也不像哈里波特的魔术披风，科学家今年制造的隐身“斗篷”是第一个将物体在视觉上屏蔽起来的初步装置。这个装置引导入射的微波使其既不反射、也没有影子。
黄斑病变患者的希望: 研究一种被称为老年黄斑病变失明的研究人员揭示，药物ranibimuzab能改善某些患者的视觉，他们还找到了几个影响人们该症易患性的基因。
生物多样性是如何发生的: 从沙滩小鼠、到果蝇、到蝴蝶，这些不同的动物帮助科学家发现导致新物种进化的遗传变化。
显微学的新前沿: 今年，生物学家用新的显微技术来帮助他们观察小于200纳米的细节，为了解细胞和蛋白质的精细结构提供了更清晰的视野。
制造记忆: 2006年的几个发现使神经科学家对了解大脑如何记录新记忆更接近了一步。增强神经元之间连接的被称为“长时程增强”的过程看来很可能是记忆的基础。
新一类的小RNA: 科学家发现了一类关闭基因表达的新小RNA分子，把它们命名为 "iwi-干扰 RNA"。

本年度的崩溃-科学骗局: 干细胞研究者黄禹锡以及其合作者曾在《科学》发表两篇重要论文，他们制造的骗局在2006年被彻底调查了，本年度也发生了几起其它的科学不端行为。

值得注意的领域: 《科学》预测来年的热门领域和主题包括整基因组相关性研究、光晶格、寻找宇宙的原始氢、以及比较灵长类的基因组。
社论：Breakthrough of the Year, Donald Kennedy
新闻：Breakthrough of the Year: The Poincaré Conjencture--Proved, Dana Mackenzie
新闻：Breakthrough of the Year: The Runners-Up, The News Staff


西班牙发现巨型恐龙化石
西班牙发现的巨型蜥脚类动物的化石表明，欧洲在距今大约1.5亿年前的晚侏罗纪曾有过巨大的恐龙。巨型恐龙过去主要发现于美洲和非洲。这个新的发现被命名为Turiasaurus riodevensis，也许是欧洲陆地动物中最大的。它的重量在40到48吨之间。它的肱骨(指前腿从肩部到关节的长骨头)和成年人一样高。它爪子的第一个指头和美式橄榄球大小差不多。研究人员还找到了头骨、肩胛、股骨、胫骨、和腓骨的碎片以及牙齿、脊椎骨、肋骨、和指骨。这个恐龙是其它大陆上发现过的具有更原始的四肢和骨骼结构的一个新进化枝的一个成员。
报告：A Giant European Dinosaur and a New Sauropod Clade, Rafael Royo-Torres, Alberto Cobos, and Luis Alcalá


模型揭示人类流感的进化
一个人类季节性流感的模型展示了几十年间流感变异的动力学，它显示，虽然流感病毒在不停地突变，只是每2到8年才具有新的强度。搞清楚流感的变化至关重要，因为它在世界范围具有高度的发病率和致命率。Katia Koelle和文章合作者建立了一个展示流感随时间发展的进化史的模型。这个模型显示，大多数流感病毒的突变是中性的。偶然地一个小突变引起蛋白的大变化，使其不被可能的受害者的免疫系统所识别。这个病毒在短时间内利用能不被识别地传播导致流感的大爆发甚至带来死亡。病毒毒性的增加是由hemagluttinin分子的一个主要变化引起的。病毒在下几个流感季节的连续突变也许会导致小的结构变化，但是受害者会有某种程度的交叉免疫力，能够控制病毒的复制。病毒毒性从而减弱，形成新的密切相关的毒株簇。几年后，当一个突变的“逃逸”引起又一次流感高峰时这个循环再次开始。该模型揭示了季节性流感的两个主要的突现模式: 一个遗传多样性的爆发-减弱模式，和一个在簇转变后的复发期。除了与流感发作成功地匹配外，这个模型帮助机械地结合了病原体流行病学与进化。模型也许也适用于其他突变影响疾病发展的疾病，比如疟疾、癌症、和抗生素抗药性等。一篇相关的研究评述讨论了这项研究。
报告：Epochal Evolution Shapes the Phylodynamics of Interpandemic Influenza A (H3N2) in Humans, Katia Koelle, Sarah Cobey, Bryan Grenfell, and Mercedes Pascual
研究评述：Influenza Escapes Immunity Along Neutral Networks, Erik van Nimwegen


松鼠预先计划
研究人员报告说，在红松鼠食用的树木大批产树籽之前，这些松鼠生产比平时更多的一窝仔。这些树用一种“饱和与饿死”的战略来对付吃树籽的动物，它们脉冲式地生产种子。生态学家通常假设生物体的繁殖和种群生长是由它们所需的资源现在或较近的过去的丰富程度所决定的。通过在加拿大、比利时、和意大利跟踪美洲和欧亚大陆的红松鼠的种群，Stan Boutin和同事发现，有些动物也能将它们的繁殖与未来种子的生产脉冲相协调。现在还不清楚是什么信号让松鼠增加繁殖，但是它们会生产更多的仔来利用未来的食物供给。
报告：Anticipatory Reproduction and Population Growth in Seed Predators, Stan Boutin, et al.


太阳系结束时可能会发生什么
研究人员为几十亿年后我们的太阳系可能会发生什么建立了一个模型。虽然一个行星系统及其主宰恒星的寿命结束时会发生什么，现在还不确定，但是Boris Gansicke和同事的研究对此提供了一些线索。这些天文学家研究了相当于我们的太阳质量的75%的热白矮星，该白矮星有一些扁平和盘状的碎片环绕着它，而且有一个不同寻常的离子化钙双峰辐射线。研究人员在辐射中观察到一个频移，证明环绕这个白矮星的物质中有富含金属的盘。所以在很远的未来，我们的行星可能也会以同样的方式崩溃。这个发现也显示行星系统能环绕大质量的恒星形成，因为这个白矮星最初比我们的太阳要大，可能是太阳的8倍。
报告：A Gaseous Metal Disk Around a White Dwarf, B. T. Gansicke, T. R. Marsh, J. Southworth, and A. Rebassa-Mansergas


一个蛋白、两种功能
新研究展示了一个蛋白如何响应不同的环境来完成两种完全不同的功能，铁调节蛋白IRP1在富铁细胞中的作用是催化，而在贫铁细胞中，它帮助调节涉及铁输运、存贮、或利用的基因的表达。William Walden和同事确定了IRP1蛋白与信使RNA中一个响应铁的元素结合的晶体结构，为该蛋白的部分如何为完成这两种不同的任务重新排列提供了线索。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。
研究文章：Structure of Dual Function Iron Regulatory Protein 1 Complexed with Ferritin IRE-RNA, William E. Walden, et al.
研究评述：If the RNA Fits, Use It, Tracey A. Rouault