《自然》杂志每期内容精选

chemytwei

2006年5月11日

封面故事：海卫一是怎么成为海王星卫星的？

在太阳系较大的卫星中，海卫一是比较独特的，它绕海王星运行的方向与该行星自转方向相反。海卫一的圆型轨道也与海王星的赤道有较大倾角。这些事实表明，海卫一在被海王星俘获之前曾经绕太阳运行，但以前关于海卫一俘获的模型需要不可能发生的事件来支持。Craig Agnor和Douglas Hamilton为海卫一的俘获提出了一种更自然的解释。在他们的模型中，海卫一曾经是一个双星体系的一员，这个双星体系可能更像冥王星及其最大卫星冥卫一。这个双星体系过于偏离其运行轨道，太靠近海王星，并被分开了，其中的一个逃掉了，而海卫一却留了下来。本期Nature封面描绘了这一事件。绕海王星运行的是一些原始卫星，它们可能在那次事件中消失了。

  用系统生物学方法研究免疫响应

  系统生物学是利用由基因组学、蛋白组学和其他所有组学获得的数据来在一个比传统生物学更高的层次上分析活的生物体的一门学科，它被认为是解剖复杂系统的一个强大工具。但是此前，该方法在识别哺乳动物的基本机制方面并不是特别有效。免疫响应非常适合系统分析；小鼠模型也是非常成熟的模型，循环细胞也可以被纯化和培养。Gilchrist等人将系统生物学方法用于对由TLR4刺激的巨噬细胞进行动态模拟研究，并根据研究结果作出这样一个预测：转录因子ATF3在先天免疫响应中是一个负调控因子。所以，系统生物学工具很可能第一次揭示了免疫响应中一个新颖的调控机制和一个可能的药物作用新目标。

  CRAC通道的一个蛋白目标

  免疫响应依赖于钙离子通过T细胞中特定CRAC通道的运动，在患有一种形式的“严重综合免疫缺陷”（SCID）综合征的患者身上，这些通道是有缺陷的。Feske等人利用两种没有偏见的、整个基因组范围的研究方法，来识别SCID患者身上致病的基因缺陷：其中的一种方法是对果蝇进行RNAi甄别；另一种方法是在一个人类家族中进行关联分析。SCID患者对于为蛋白Orai1编码的基因中的一个突变来说是纯合子的，当野生型Orai1在来自SCID患者的T细胞中表达时，CRAC通道被恢复。Orai1似乎是CRAC通道的一个主要构成部分或调控因子。该通道的性质已通过电生理方法研究了很多年，但其分子身份尚不知道。现在，有了一个蛋白目标，这个疏漏不久将会被弥补。

  导光硅材料曙光初现

  硅迄今为止是制造电子元件现有最好的材料，为了让这种导光性能不佳的材料也能传导光，研究人员作了很多努力。如果这个目标能够实现，对光子学和光电子学领域都将是一个很大的促进。现在，来自丹麦的一组科学家发现，通过打破晶体的对称性，可以在硅材料中诱导产生一个明显的电—光效应。这种对称性是通过在一个硅波导的顶端沉积一个应变层来打破的。如果应变的硅是这个所谓的“硅问题”的答案，那么就有可能通过用速度要快得多的光学元件来代替电子元件而消除现代计算机所存在的瓶颈。

  南非发现保存完好的陨石

  当一块大陨石掉到地球上时，所剩下的残留物并不是很多。人们认为，一般情况下它会被完全熔化或气化，所以对陨石碎片的识别依赖于间接的化学示踪物的使用。但随着在南非Morokweng撞击坑中一个保存得相当完好、顽石大小的陨石的发现，我们关于陨石残留程度的观点将不得不改变。研究人员在巨大的Morokweng陨石坑的撞击熔融物内发现了一块25厘米的陨石和几个较小的碎片。所发现的陨石是有相当大小的最古老的（距今1.45亿年）未改变的陨石，其组成也是异乎寻常的，金属出人意料地被硫化物取代了，很可能发生在产生该陨石的小行星的内部。这说明，Morokweng撞击事件涉及一种类型的小行星，它们与最近到达地球的已知小行星是不同的。

  大脑中与价值判断有关的区域

  在关于动物行为的研究中，一种“经济选择”涉及一个动物个体在基于对利益的一种主观估计的很多选项之间所作出的选择。人们早就知道，大脑不同部分中的神经元对如数量、颜色和味道等不同属性作出反应。现在，研究人员发现，大脑中一个被称为“前额脑区底部皮层”（OFC）的区域与经济选择中价值的判断有关。这个结论是在对选择是饮水还是饮用各种不同类型的果汁的短尾猴所做的试验中得出的。OFC区域的神经元以一种能够反映短尾猴对饮用物价值判断的方式来改变它们的发射频率。在人类中，OFC区域的病灶已知能够导致饮食失调、强迫性嗜赌和其他涉及“选择缺陷”的症状，也与滥用药物有联系，后者可能是“选择缺陷”的另一个方面。

  克服Ad5病毒的临床应用障碍

  腺病毒-5（Ad5）能使人呼吸道发生轻微感染，但其主要作用是用作艾滋病病毒和疟疾等关键疾病的一种潜在的疫苗载体。然而，该病毒的潜在临床作用却因这样一个事实而无法发挥：发达国家中大约一半人口和非洲90%的人口以前曾接触过Ad5病毒，并且产生了免疫力。一个来自哈佛大学医学院和荷兰生物技术公司Crucell的研究小组设计出了一个绕开这一问题的方法，即用一种相关病毒的某些部分来取代一个Ad5病毒衣壳蛋白的相同部分，这种相关蛋白就是要比Ad5病毒罕见得多的Ad48腺病毒。这种方法在用小鼠和猴子所做的试验中是有效的。如果该试验能在人类身上重复，那么经过修饰的Ad5病毒将是用作疫苗载体的一个很有优势的候选物质，也是用来进行基因疗法的一个很有优势的候选物质。

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封面故事：大气臭氧含量不再降低的原因剖析

1987年的《蒙特利尔议定书》在关于污染问题的国际合作中经常被作为最主要的一项协议来引用。该协议开始分阶段废止氯氟烃和被作为南极臭氧洞形成原因的其他化学物质的生产和使用。近年来，臭氧含量至少没有减少，但尚不清楚是否是由于大气中消耗臭氧的物质含量下降了。极地同温层云（如本期封面所示）能加快臭氧消耗，帮助形成这些云的气温变化能使臭氧浓度发生很大变化。这些因素和其他因素会掩盖由于消耗臭氧的物质的减少所造成的变化。为了寻找臭氧层恢复的证据，Elizabeth Weatherhead 和 Signe Bech Andersen对臭氧测量数据最近的变化趋势进行了分析。他们得出的结论是，不管《蒙特利尔议定书》有什么好处，臭氧含量将不大可能稳定在1980年以前观测到的水平上。（Review Article p. 39）封面照片由Ross Salawitch于2000年1月拍摄于瑞典的Kiruna。

土星上的一天有多长？

土星没有一个可以看得见的固体表面，其磁场也与转动轴很靠近，这意味着对土星来说，测量一颗行星转动情况的两个最好方法是不能采用的。所以，土星的转动速度仍然是一个谜。“卡西尼”轨道探测器的观测结果为我们描绘了关于该星球磁场情况的非常详尽的图画，而且还探测到其磁场有一个振荡变化，变化周期被非常精确地确定为10小时47分多一点。这种周期性在为期14个月的一段时间内的稳定性表明，它与该星球内部的转动有关。这种联系的性质尚不清楚，但这也许是我们对土星上一天长度最准确的测量结果。

生成分子接合点的新方法

分子电子元件的使用是一种被讨论很多的、替代传统硅装置的方法，这种微型元件的前景对于设备的微型化有明显意义。一种方法是，用一个在两个电极之间进行自组装的单分子层来代替传统半导体。分子隧道接合点曾经在这样的系统中生成，但它们往往难以重复，不稳定，并且仅限于小直径。现在，Akkerman等人开发出一种相对比较简单的制造稳定的、可重复的分子接合点的方法，这些分子接合点大面积来自直链硫醇（Alkanethiols）通过自组装形成的单层。这个过程与标准集成电路技术是兼容的， 有可能为研制实用的分子电子装置提供一种廉价的方法。

模拟显示大气环流强度会降低

简单的理论预测表明，全球变暖将在21世纪削弱热带地区的大气环流。现在，对19世纪中叶以来热带太平洋大气环流所做的一次重建结果表明，该大气环流的强度在过去的确曾经降低，这与理论预测和模型模拟结果都是一致的。扰动实验表明，这种效应是人类影响造成的。热带太平洋大气环流对大尺度海洋环流有重要影响，模拟显示，被削弱的表面风可能改变了热带太平洋的热结构和环流。

能将辐鳍鱼和肉鳍鱼联系起来的化石材料

辐鳍硬骨鱼（包括从鳕鱼到孔雀鱼在内的范围巨大的生物）和肉鳍硬骨鱼（腔棘鱼、肺鱼和陆地脊椎动物的祖先）显然曾经是近亲，但一个很大的形态鸿沟仍然分隔着这两类动物的化石，在这些化石中的动物所处的年代，它们看起来要比今天相似得多。现在，一种将两类动物很多特征结合在一起的原始肉鳍鱼的一个化石材料在中国云南化石产地被发现，这一新的化石材料为将两类截然不同的鱼类联系起来提供了一个桥头堡。

时机决定一切

气候变化可能产生的生态效应经常出现在新闻报道中，这种潜在影响是否能够被预测的问题也是这样。对一种名为斑姬鹟的候鸟所做的新的研究工作，将这一话题又向前推进了一步，因为该研究让我们实际看到了气候变化会怎样引起种群数量的下降。时机是关键。在过去17年里，斑姬鹟数量在毛虫（雏鸟的食物）数量过早达到顶峰的地方严重下降，而在其食物供应较晚达到顶峰的地方它们的种群数量则没有下降。在毛虫对天气过早转暖做出反应的地方，幼鸟来得太晚。像这样的时机错误很可能是气候变化所产生的一个普遍后果，并且还可能是造成很多长距离迁徙的鸟类数量下降的一个主要因素。

动物性装饰所传达的信息及其演化机制

在为期24年的时间内对数以千计的环鸟（花领鹟）的行为所做的一项研究，为演化生物学中两个长期未能解决的问题提供了一些可靠的数据，这两个问题分别是：为什么动物花那么多精力选择配偶？夸张的性装饰所传达的信息是什么？研究结果表明，雄鸟的雄性装饰（前额斑点大小）具有高度遗传性，雌鸟可能用它来预测其后代的吸引力有多大。然而雌鸟的配偶选择的遗传性却非常低，这也许是因为在野外环境中，有太多的生态互动因素可以发挥协同效应，影响配偶选择，而不管在遗传上已经确定下来的倾向性是什么。这表明，为配偶选择服务的性装饰的基因编码是独立于为性装饰本身服务的基因编码而演化的，而不是随同后者一起演化的，后一种“搭便车”式的演化方式也曾有人提出是一种演化机制。

线虫C. elegans的价值再次得到肯定

在对能够诱导线虫C. elegans产生缺陷（这些缺陷被用作研究动物生物学的潜在工具）的新的小分子所进行的一项广泛筛选工作中，研究人员发现了一种新的1,4-二氢吡啶（DHP），被称为Nemadipine-A，它具有独特的性质。DHP类物质拮抗L-型钙通道，其中的一些被用作药物，来治疗高血压、绞痛、偏头痛和心脏衰竭。有人曾表达了对C. elegans作为药物发现和分析模型的价值的怀疑，但这些结果表明，该生物在这样的工作中可以扮演一个重要角色。

关于植物中油菜素甾醇类信号通道的新观点

新的证据表明，我们可能需要对目前关于植物中油菜素甾醇类信号通道的观点进行一次修正。油菜素甾醇类同生长素、赤霉素和其他植物激素一起，在植物生长和发育中扮演一个重要角色。过去，曾有人提出油菜素甾醇类信号通道参与转录因子BES1的调控，其调控机制类似于后生动物中的Wnt信号通道的调控机制。但一项新的分析表明，与Wnt信号作用机制类似的机制是无效的。植物中的BES1不是会受亚细胞定位所发生的变化的影响，而是总是在细胞核中。BES1磷酸化抑制其多聚过程，阻止其结合到油菜素甾醇类响应性启动子的目标位置上。

关于RNAi应用的新发现

本期Nature上发表的两篇论文突现了RNAi (RNA干涉)在临床医学中越来越大的影响。Ngo等人开发出一种新颖的筛选方法（被称为“唯一致命弱点法”），来识别那些如果沉寂后会使癌细胞停止分裂的基因。该方法的新颖之处在于，它能成功进行否定筛选，即在筛选过程中消耗掉的RNAi分子必须分离出来。这样可以显示出未必包含突变或其他改变的潜在的治疗目标。将这种筛选用于B-细胞淋巴瘤细胞中的2500个基因，识别出了对于某一特定的B-细胞淋巴瘤亚型的癌细胞存活和生长至关重要的3个基因。尤其是，CARD11蛋白看起来是一个首要目标。（Letter p. 106; News and Views；www.nature.com/podcast）Zimmermann等人报告了将RNAi通道用作一类新的药物治疗方法上所取得的一项重要进展。他们发现，系统性施用小干涉RNA（siRNA），可沉寂一种非人类灵长类动物的一种致病基因：这种作用以前曾在小鼠身上发现过。具体来说，针对为猕猴的阿朴脂蛋白B（ApoB）编码的基因施用siRNA，可成功降低ApoB蛋白、血清胆固醇和低密度脂蛋白的水平。该发现对于如冠心病等与胆固醇含量高相关的疾病有重要意义。从更广泛的意义上来说，它也说明了我们有可能研究出针对传统上“无药可治”目标的潜在疗法。

bbsicom

谢谢nsytz发布！
我编辑这个帖子的意思是从2006年5月11日以后，希望有人坚持每期发布，而不是对以前各期的追溯。所以，请其他人不要再对以前各期的追溯（其他会员发过了的）。
再在此帖里面追溯补发5月11日以前《自然》者，视为灌水。

chemytwei

英国Nature杂志2006年5月18日精选
封面故事：微观世界中合作与欺骗的演化
  
   生活在土中的社会性细菌Myxococcus xanthus形成大量成群的细胞，这些细胞通过分泌能杀死和降解其猎物的代谢物的方式捕食其他微生物，产生大量细胞外营养物。饥饿促使这些细胞集结成大约有10万个成员的群体，它们通过交换细胞间信号来构建子实体，并分异成抗压力的孢子。这为研究演化生物学中一个长期悬疑的问题提供了一个难得的模型，这个问题就是合作与欺骗策略的演化。在子实体发育上有缺陷的一些M. xanthus基因型“欺骗”嵌合体群体中没有缺陷的基因型。一个“欺骗者”所发生的单一的自发突变，能恢复有效的合作发育，使其在适应性上相对于两个祖先基因型都具有优越性，这种优越性包括，它可以不受其祖先“欺骗者”的剥削和利用。

   人类染色体全部测序完成

   Nature杂志关于已完成的人类基因组序列的系列论文到本期就结束了，本期发表的是人类1号染色体的分析结果。该染色体尽管是最后一个发表的，但并不是最不重要的一个：它是人类染色体中最大的一个，基因密集，共有3141个基因和991个假基因。“自然出版集团”将于2006年6月1日出版22个常染色体、加上X和Y两个性染色体的已完成序列的合集，同时配发新闻和评论文章。

   所有时间尺度上的气温变化都有联系

   科学家对影响年际气温变化的因素已经相当了解了，但对在十年至千年时间尺度上对地球气温变化进行总体控制的因素却并不是很了解。除了少数几个气候变化模式外，这些因素通常被描述为随机过程。Peter Huybers和William Curry在这个方面往前更进了一步，他们发现，气温变化在所有时间尺度上是联系在一起的。在地表气温与年度和具有中间时间尺度的米兰柯维奇周期（23000年至41000年）之间有一个简单的“幂次法则”关系，这种关系是由太阳辐射决定的。该发现提供了一个了解地球气温变化、提高年际和更长时间尺度气候变化预测性的框架。

   高浓度甜味剂引起苦味的原因

   有趣的是，糖精钠和乙酰磺胺酸钾等人造甜味剂如果用量过大时不但不甜，还可能有苦味。然后如果用水漱口，嘴里就会有甜味。这些现象为了解TAS1R味觉受体的作用提供了新线索。除了引起“甜水”后觉外，高浓度糖精还能掩盖同时所尝的其他甜味剂的效应。在分子层次上所出现的是一个由两个结合点构成的体系。糖精和乙酰磺胺酸钾结合到一个高亲和力的结合点上时，会产生甜味；而在高浓度时，它们则结合到第二个低亲和力的抑制性点上。当甜味抑制成分被水洗掉时，甜味受体重新激活，甜味的感觉又回来了。甜味抑制成分在食品工业上被用来抵消不想要的高甜度，这种高甜度是由于在某些低脂肪产品中用甜碳水化合物取代脂肪而产生的：甜水味可以用来指示甜味抑制成分的活性。

   具有广谱活性的新型强力抗生素

   致病细菌对抗生素的抗药性在全世界的发展引起人们严重关切：今天用在一线的抗生素有一天可能会失效。所以，一组新的具有用作抗生素的巨大潜力的化合物的发现，将会引起人们极大兴趣。Platensimycin是一组新的天然产物中的第一个成员，它能通过抑制FabF/FabB蛋白选择性杀死细菌，这是一个在临床应用中的任何药品都没有采用的机制。它是一种对革兰氏阳性细菌具有广谱活性的强力抗生素，包括临床上有关的抗药性细菌，如对Methicillin具有抗药性的金黄葡萄球菌(MRSA)和对万古霉素具有抗药性的肠球菌。

   能解释“西格马F”转录因子的数学模型

   发育生物学中一个关键问题是，含有相同基因组的细胞何以有不同基因表达模式。这个问题归结为名为“芽胞杆菌”的细菌的基本生物学问题。在孢子形成的早期，由于营养压力，一个“芽胞杆菌”细胞内部分裂成两个腔室，它们注定要走不同发育路径。一个被称为“西格马F”的转录因子在该过程中是一个关键因素，它和控制它的调控因子已经受到了广泛的研究。然而，关于差异性基因激发如何开始的详细情况仍然不明了。现在，研究人员开发出了一个数学模型，它能在试管试验中重复实验结果，并能解释“西格马F”的作用。该模型发现，两个细胞类型之间体积比的变化，是细胞命运的主要触发因素，该变化导致它们当中其中一个中的一个关键磷酸酶的活性发生变化。

current

Nature2006年5月25日要览
封面故事：抑制癌变干细胞而保护造血干细胞的药物
Pten dependence distinguishes haematopoietic stem cells from
leukaemia-initiating cells/ PTEN maintains haematopoietic stem cells and
acts in lineage choice and leukaemia prevention
能引发和维持癌症的干细胞非常像正常细胞，以至于难以设计专门针对癌症的药物来。
这是一个严重的问题，因为举例来说，在白血病治疗期间受损的血液干细胞能造成造血
机能丧失，甚至导致患者死亡。现在，对肿瘤抑制因子PTEN（在白血病和其他癌症中经
常是没有活性的）所做的一项研究，发现了正常干细胞与癌变干细胞在自我更新上的一
大差别。PTEN正常情况下抑制磷脂酰肌醇-3-OH激酶信号通道，限制细胞增殖和存活。
在没有PTEN时，白血病干细胞能够增殖，但正常干细胞被耗尽。这说明，能够模仿PTEN
的药物也许能够抑制白血病，而不会伤害血液干细胞。事实上，在缺失Pten的小鼠身
上，雷帕霉素（Rapamycin）能杀死白血病干细胞，但却能保护血液干细胞的功能。另
一项研究证实了PTEN在调控血液干细胞中所起的作用。（Article p.475; Letter
p.518; News and Views）本期封面图片为在组织培养中由一个缺失Pten的造血干细胞
形成的一组血液细胞。


GRB在银河系中比较少见（Not in our back yard）
Long  -ray bursts and core-collapse supernovae have different environments
在其死亡的阵痛中，巨型恒星经常产生超新星，偶尔还会产生持续时间很长的伽马射线
暴（GRB）。这说明，GRB和超新星应能在类似环境中找到，但以“哈勃太空望远镜”
1000小时以上的观测结果为依据所做的研究表明，这种期待是错误的。大多数持续时间
很长的GRB存在于很小的、暗淡的、不规则的星系中。超新星在螺旋星系和不规则星系
之间似乎是等分的。GRB集中在它们主星系中最亮的部分，在那里超新星在其整个主星
系中都出现。该发现一个让人高兴的结论是，GRB在银河系中相对较少见，如果它们在
我们附近爆炸的话会在地球上造成灾难。（Article p. 463）


动物也有副突变现象（Paramutation in mice）
RNA-mediated non-mendelian inheritance of an epigenetic change in the mouse
副突变（Paramutation）首次于上个世纪50年代在玉米中被发现，后在其他植物和真菌
中被发现，它是一种不符合法则的遗传形式。大多数情况下，孟德尔的遗传定律（该定
律认为基因对中的等位基因独立遗传）都是对的。但副突变是具有同一位点的两个等位
基因之间的相互作用，它导致其中一个等位基因发生一个可遗传的变化。现在，这种类
型的非孟德尔遗传已在一种动物中被发现。在对小鼠的Kit基因进行研究的过程中，研
究人员发现，在与无效突变体杂交之后，野生型表现型没有得到充分表达。Kit+/Kit+
基因型事实上是按预料中的频率生成的，但由于副突变，它们中大多数仍然有白点突变
体表现型。这种外成（独立于DNA的）遗传的机制涉及配子与合子之间的RNA转移。RNA
是这方面的一个关键成分，它参与了植物的各种不同类型的外成遗传，作为遗传信息的
存储地点，或作为起调控作用的“微RNA”（microRNA）。（Article p. 469; News
and Views）


研究磁现象的新技术——EMCD（EM with a twist）
Detection of magnetic circular dichroism using a transmission electron
microscope
目前已经是一种功能强大的研究仪器的电子显微镜，随着“磁园二色性”（MCD）被发
现能够用传统透射电子显微镜探测到，它的功能还可能变得更强大。如果在施加一个磁
场的情况下左、右圆偏振光的吸收有所不同，材料就会显示“磁园二色性”。利用同步
加速器X-射线光子产生的这种效应的应用，是研究磁现象的一个强大工具。名为EMCD
（energy loss magnetic chiral dichroism）的新技术利用X-射线吸收与无弹性电子
散射之间的相似性来实现昂贵的同步加速器通常才具有的TEM功能。EMCD在包括自旋电
子学和纳米磁学在内的很多领域都可能有用。（Letter p. 486）


有望成为高性能FET的新型锗/硅纳米线（Outperforming silicon）
Ge/Si nanowire heterostructures as high-performance field-effect transistors
以半导体纳米线为基础的场效应晶体管（FET）有一天可能会取代微型电路中标准的硅
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管)。 MOSFET是用于高速切换和电脑集成电路中
的一种普及型的晶体管。一种专门设计的、具有锗外壳和硅内核的纳米线，有希望成为
一种纳米尺度的场效应晶体管：它有一个近乎完美的导电通道。现在，在半导体配置
中，这种锗/硅纳米线表现出了包括电导高和切换时间延迟短在内的性能，这些性能优
于最新硅MOSFET材料。（Letter p. 489）


海洋中水下火山喷发的直接观测（Bubbling under）
Long-term eruptive activity at a submarine arc volcano
地球火山活动的四分之三在海洋底下。我们很少知道火山在什么时候和什么地方喷发，
大多数观测结果都是间接的，是由表面船只获得的，或是在喷发之后获得的。现在，
Embley等人报告了对位于关岛东北的北马里亚纳群岛中的一个水下弧形火山的一次正在
进行中的喷发所做的直接观测和取样研究结果。遥控的潜水装置首次被用来在540米的
深度处、在一个最近被测绘出的水下火山的最高峰附近识别一个由喷发形成的热液柱。
之后，研究人员又在2004年3/4月和2005年10月对火山活动进行了监测。长期喷发活动
形成了一个不寻常的化学环境和一个也许是活的弧形和热点火山所特有的生态系统。
（Letter p. 494）


与人为善于己方便（Your cheating art）
Resource competition and social conflict in experimental populations of
yeast/ A simple rule for the evolution of cooperation on graphs and social
networks
演化，尤其是合作行为的维持，需要做一些解释。合作群体会被自私地利用共同资源的
“骗子”所葬送，大量理论预测，骗子通常会取代合作者。但对为什么欺骗并不总能大
行其道所做的一个可能的解释，来自酵母菌种之间的竞争实验。实验所用的酵母菌种既
表现为合作者，也表现为欺骗者，相互之间竞争葡萄糖，并有效地或自私地利用它。实
验结果表明，两个策略能够共存，因为两个策略都与代价和利益相联系。进行欺骗是有
代价的，在该实验中这种代价就是欺骗者所产生的后代少于对手。（Letter p. 498）
Ohtsuki等人在对由一个曲线上的点构成的有层次的“虚拟”种群的演化动态所做的一
项研究中，用图形方式显示了自然选择会支持合作。如果无私行为的利益被代价所除的
结果超过邻居的平均数量的话，合作就会受到支持。所以，即使在没有声誉效应或策略
复杂性的情况下，合作也能作为这种“社会凝聚性”的一个结果而演化和发展。
（Letter p. 502）


海蜘蛛头上已不再长脚（Talking heads）
Homology of arthropod anterior appendages revealed by Hox gene expression in
a sea spider
螃蟹、昆虫、蜘蛛和其他节肢动物提供了一个很好的事例，让我们了解演化何以能从单
一物种产生不同身体形式。它们都由一段一段的头部和躯干组成，每种都有不同附肢，
如螯、触角、翅膀和腿等。Nature杂志最近发表的一篇论文提出一个新的假设，来解释
一些明显的异常现象。该论文提出，让人好奇的节肢动物海蜘蛛甚至在第一个头部段就
有附肢，从而为我们提供了一个联系节肢动物祖先的线索。这项研究工作所依据的是神
经解剖证据，但现在，Jager等人利用分子技术所做的研究表明，同其他所有现存的节
肢动物一样，海蜘蛛也失去了在化石中所看到的第一个头部段的附肢。（Letter p.
506）


Wolbachia的寄生环境（A niche fit for Wolbachia）
Somatic stem cell niche tropism in Wolbachia
Wolbachia是非常成功的细胞内寄生虫。它们存在于多数节肢动物体内，也因有可能成
为控制疟疾的工具而成为新闻，它们的转基因变种有可能阻止疟原虫在蚊子中成熟。同
线粒体一样，这些细菌也是由母亲传播的。它们还在物种之间横向传播，但对其中所涉
及的细胞机制我们却知之甚少。现在Frydman等人报告，Wolbachia能跨过组织障碍到达
生殖细胞。在新发生的或遗传的感染中，它们喜欢寄居在果蝇卵巢的体干细胞中。这种
干细胞环境似乎是感染生殖细胞的细菌的一个聚居地。（Letter p. 509）


shRNA在活体中有很强毒性（Adverse reaction to shRNA）
Fatality in mice due to oversaturation of cellular microRNA/short hairpin
RNA pathways
虽然尚处在初期阶段，但RNA干涉（RNAi）已经被看作是一种用来沉寂基因的具有潜在
重要性的治疗方法。在活体中输送“短干涉RNA”（siRNA）的一种办法是，将siRNA序
列作为“短发夹”克隆进一种腺病毒载体中。当送入动物体内时，该发夹序列被表达出
来，形成一个“双链RNA”（shRNA），并被RNAi通道处理。然而，对成年小鼠肝脏中
shRNA的表达的长期效应所做的一项研究为我们敲响了警钟。该研究结果表明，很多
shRNA在小鼠中表达时是有毒的。这种经常是致命的毒性似乎是由shRNA与内生微RNA之
间为与Exportin-5结合所展开的竞争造成的。Exportin-5是一个参与将分子输送出细胞
核的因子。人们对开发基于shRNA的疗法非常感兴趣，而此前几乎没有证据表明shRNA在
活体中有很强毒性。（Letter p. 537)

chemytwei

英国Nature杂志2006年5月25日精选
封面故事：抑制癌变干细胞胞而保护造血干细胞的药物

   能引发和维持癌症的干细胞非常像正常细胞，以至于难以设计出专门针对癌症的药物。这是一个严重的问题，因为举例来说，在白血病治疗期间受损的血液干细胞能造成造血机能丧失，甚至导致患者死亡。现在，对肿瘤抑制因子PTEN（在白血病和其他癌症中经常是没有活性的）所做的一项研究，发现了正常干细胞与癌变干细胞在自我更新上的一大差别。PTEN正常情况下抑制磷脂酰肌醇-3-OH激酶信号通道，限制细胞增殖和存活。在没有PTEN时，白血病干细胞能够增殖，但正常干细胞被耗尽。这说明，能够模仿PTEN的药物也许能够抑制白血病，而不会伤害血液干细胞。事实上，在缺失PTEN的小鼠身上，雷帕霉素能杀死白血病干细胞，但却能保护血液干细胞的功能。另一项研究证实了PTEN在调控血液干细胞中所起的作用。

   海蜘蛛头上不长脚

   螃蟹、昆虫、蜘蛛和其他节肢动物提供了一个很好的事例，让我们了解演化何以能从单一物种产生不同身体形式。它们都由一段一段的头部和躯干组成，每种都有不同附肢，如螯、触角、翅膀和腿等。Nature杂志最近发表的一篇论文提出一个新的假设，来解释一些明显的异常现象。该论文提出，让人好奇的节肢动物海蜘蛛甚至在第一个头部段就有附肢，从而为我们提供了一个联系节肢动物祖先的线索。这项研究工作所依据的是神经解剖证据，但现在，Jager等人利用分子技术所做的研究表明，同其他所有现存的节肢动物一样，海蜘蛛也失去了在化石中所看到的第一个头部段的附肢。

   GRB在银河系中比较少见

   在其死亡的阵痛中，巨型恒星经常产生超新星，偶尔还会产生持续时间很长的伽马射线暴（GRB）。这说明，GRB和超新星应能在类似环境中找到，但以哈勃太空望远镜1000小时以上的观测结果为依据所做的研究表明，这种期待是错误的。大多数持续时间很长的GRB存在于很小的、暗淡的、不规则的星系中。超新星在螺旋星系和不规则星系之间似乎是等分的。GRB集中在它们主星系中最亮的部分，在那里超新星在其整个主星系中都出现。

   动物也有副突变现象

   副突变首次于上个世纪50年代在玉米中被发现，而后在其他植物和真菌中被发现，它是一种不符合法则的遗传形式。大多数情况下，孟德尔的遗传定律（该定律认为基因对中的等位基因独立遗传）都是对的。但副突变是具有同一位点的两个等位基因之间的相互作用，它导致其中一个等位基因发生一个可遗传的变化。现在，这种类型的非孟德尔遗传已在一种动物中被发现。在对小鼠的Kit基因进行研究的过程中，研究人员发现，在与无效突变体杂交之后，野生型表现型没有得到充分表达。Kit+/Kit+基因型事实上是按预料中的频率生成的，但由于副突变，它们中大多数仍然有白点突变体表现型。

   海洋中水下火山喷发的直接观测

   地球火山活动的3/4在海洋底下。我们很少知道火山在什么时候和什么地方喷发，大多数观测结果都是间接的，是由表面船只获得的，或是在喷发之后获得的。现在，Embley等人报告了对位于关岛东北的北马里亚纳群岛中的一个水下弧形火山的一次正在进行中的喷发所做的直接观测和取样研究结果。遥控的潜水装置首次被用来在540米的深度处、在一个最近被测绘出的水下火山的最高峰附近识别一个由喷发形成的热液柱。之后，研究人员又在2004年3～4月和2005年10月对火山活动进行了监测。

   与人为善于己方便

   演化，尤其是合作行为的维持，需要作一些解释。合作群体会被自私地利用共同资源的“骗子”所葬送，大量理论预测，骗子通常会取代合作者。但对为什么欺骗并不总能大行其道所作的一个可能的解释，来自酵母菌种之间的竞争实验。实验所用的酵母菌种既表现为合作者，也表现为欺骗者，相互之间竞争葡萄糖，并有效地或自私地利用它。实验结果表明，两个策略能够共存，因为两个策略都与代价和利益相联系。进行欺骗是有代价的，在该实验中这种代价就是欺骗者所产生的后代少于对手。Ohtsuki等人在对由一个曲线上的点构成的有层次的“虚拟”种群的演化动态所做的一项研究中，用图形方式显示了自然选择会支持合作。如果无私行为的利益被代价所除的结果超过邻居的平均数量的话，合作就会受到支持。

   shRNA在活体中有很强毒性

   虽然尚处在初期阶段，但RNA干涉（RNAi）已经被看作是一种用来沉寂基因的具有潜在重要性的治疗方法。在活体中输送“短干涉RNA”（siRNA）的一种办法是，将siRNA序列作为“短发夹”克隆进一种腺病毒载体中。当送入动物体内时，该发夹序列被表达出来，形成一个“双链RNA”（shRNA），并被RNAi通道处理。然而，对成年小鼠肝脏中shRNA的表达的长期效应所做的一项研究为我们敲响了警钟。该研究结果表明，很多shRNA在小鼠中表达时是有毒的。这种经常是致命的毒性似乎是由shRNA与内生微RNA之间为与Exportin-5结合所展开的竞争造成的。Exportin-5是一个参与将分子输送出细胞核的因子。

斑竹,内容与楼上的不一样

chemytwei

6月1日英国《自然》杂志内容精选



北极地区的古气候

   在2004年的ACEX海洋钻探探险活动之前，几乎没有证据来确定北冰洋的环境历史。现在，研究人员已经获取并分析了一个430米深的海床沉积芯。本期Nature上三篇论文所报告的该项研究的结果，是过去5600万年(这个时间包括了全球从一种温暖的“温室”状态向一种较冷的“冰室”状态的过渡阶段)气候情况的一个记录，让我们直接看到了北冰洋的“新生代”历史。根据这个沉积芯，研究人员识别出几个关键事件：在古新世/始新世最热期(距今5500万年前)，海洋表面水温远远高于以前的估计；表面海水的淡化证实了大约4900万年前的一个强化的水文周期；第一批冰筏碎屑物出现在大约4500万年前，比以前所认为的早3500万年。经过修正的北极最早变冷事件的时间与南极最早变冷事件的时间一致，这个结果支持认为全球气候变化在两极之间是对称的观点。

   唐氏综合征

   唐氏综合征是由一个额外的染色体引起的，然而21号染色体上的一个或多个基因的剂量增加1.5倍，可引起与该症状相关的广泛效应。现在，用基因剔出小鼠所做的一项研究，识别出两个很可能与该症状有关的基因。DSCR1和DYRK1a剂量增加1.5倍，可使涉及NFAT转录因子的信号通道的调控失去稳定性。该发现是在另一项令人吃惊的发现之后取得的，后者是说NFATc1-4 和 calcineurin突变的小鼠会表现出唐氏综合征的几乎全部特点。在另一篇与该论文没有关系的论文中，一次在整个基因组范围内进行的RNAi扫描，显示出了果蝇身上在演化过程中保留下来的NFAT调控因子。NFAT是一个纯粹为脊椎动物所有的转录因子，但该研究工作通过用果蝇细胞研究，用人工方法从一种哺乳动物导入的一种蛋白的功能，作出了新的突破。调控NFAT蛋白亚细胞定位的通道，在不同物种之间被很好保留下来，这种新方法能识别正常情况下在脊椎动物身上表达的一种转录因子的新的调控因子。

   关于土星卫星Enceladus的新发现

   最近发现，土星的冰质卫星Enceladus的表面有喷水现象。该发现引起一阵骚动，因为它表明该天体地表下可能有液态水。从地质上讲，Enceladus存在问题。其中的一个问题，即为什么地质活动热点正好在该天体南极上，已经被Francis Nimmo 和 Robert T. Pappalardo解决。他们发现Enceladus的转动轴的方向调整是可能的原因，而低密度材料上涌至地表的一个事件是这种方向调整的原因。对“前半球”和“后半球”上碰撞坑的分布进行对比，将是对这一理论中方向调整部分的一个很好的验证。

   生物分子为何大多只以一种手性形式存在

   手性现象(相当于分子中的左撇子和右撇子现象)自从巴斯德发现酒石酸晶体有两种镜—像不重叠形式以来一直让化学家感到着迷。以一种手性形式为主的分子的合成，通常是通过从一开始就利用一种手性分子(比如说将其用作催化剂)来引导反应过程而实现的。但在有些反应中，一种手性产物的形成似乎会被进一步放大。当前的大多数解释都认为这种放大的分子不对称性是由自催化造成的。本期Nature上报告了对造成这个现象的另一种解释：根据溶液中的氨基酸的平衡固—液相的行为，这种方法是从最初的一个小小的不平衡导致反应产物严重偏向一种手性形式的。这种现象是在水溶液中发生的，使得这一过程可以解释假设中的生命起源前的“外消旋”世界(在那个世界中左手性和右手性分子数量是相同的)何以变成了有生命的世界，在其中生物分子往往只以一种手性形式存在。

   弗洛瑞斯人是否具有制造工具的能力

   弗洛瑞斯人(身材矮小的原始人，俗称哈比人)的大脑非常之小，以至于人们对他们使用石器的能力都产生了怀疑。实际上，有人认为，在印尼弗洛瑞斯岛西部的Liang Bua洞穴中发现的与弗洛瑞斯人有关的石器是现代人制造的。现在，对来自弗洛瑞斯岛中部的Mata Menge的距今84万年的石器所做的一项新的研究表明，早在直立人存在之前，工具制造者就向该地区迁移了。这些工具与在Liang Bua发现的时间要晚得多的石器相似，说明石器的制造在时间上具有连续性，而且弗洛瑞斯人是有可能具有制造工具的能力的。

   频率依赖型选择机制获得实验结果支持

   演化生物学上最棘手的问题之一是，如何解释自然种群何以能具有遗传多样性。在人们所提出的所有机制中，理论认为频率依赖型选择机制最有说服力，但只有间接证据证明它在自然种群中的重要性。现在，对孔雀鱼的自然种群所做的一项实验操纵研究表明，稀有基因型(雄性个体的奇异颜色)在孔雀鱼的自然种群中有明显生存优势。这也许是迄今为止证明频率依赖型选择可以是维持自然种群遗传多样性的一个有效机制的最好的实验证据。

   用计算方法重新设计酶

   改变一种DNA解理酶的特异性，在很多医学或生物技术应用中可能会派上用场，但从计算蛋白设计的角度来讲，它却是一个很大的挑战。Ashwell等人用一种计算方法来重新设计“I-MsoI自引导核酸内切酶”，使其显示被改变的目标点的特异性，同时保持野生型的结合亲和力。重新设计的这种酶与其野生型相比，结合和解理新的DNA识别点的效果要好大约1万倍，而目标识别能力却与原始的核酸内切酶不相上下。这些结果说明，计算蛋白设计方法可用来为基因疗法和其他应用生成新颖的、高特异性的核酸内切酶。

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Nature2006年6月8日要览

封面故事：“太古代”地球上存在生命的证据
“太古代”（距今25亿年前）地球上是否存在生命一直是一个激烈争论的问题。这种争论在很大程度上集中在被称为“叠层石”(stromatolites)的分层沉积结构是否像今天那样反映群居微生物的活动或反映一些非生物过程。现在，对澳大利亚西部一个引人注目的10公里长的裸露岩层所做的一项新的分析，为认为那个时候地球上存在生命的观点提供了支持。这里的“叠层石”已有大约34.30亿年，显示出与在较年轻的微生物礁石中发现的“叠层石”类似的特点：它不是一系列彼此孤立的化石，却更像以化石形势存在的一个完整的生态系统。看来，那个时候地球上不但存在生命，而且生命还很兴旺。封面图片所示为一个来自裸露礁石的锥形“叠层石”：虽然没有刻度标尺，但从Nature杂志标识底下来看其留下的阴影，就能知道它有多大。（摄影：A. Allwood） （Article p. 716; News and Views）
前港督彭定康高论欧洲竞争力
曾在高等教育和科学研究方面居支配地位的欧洲，有变成落败者的危险。这是前欧盟负责外部事物的专员、现任英国两所大学校长的彭定康的观点。在一篇“评论”文章中，他解释说，他并没有看到旨在使欧盟在2010年前成为世界上最有竞争力的知识经济体系的“里斯本战略”有什么希望。市场经济不能支持知识和学习所需的必要投资，而没有这种投资，欧洲在竞争全球市场、声望和政治影响的过程中将落在美国、中国和其他亚洲国家后面。
碳在恒星周围气体稳定性中所起的作用
我们附近的年轻恒星b-Pictoris周围的侧向圆盘是一个原型“碎片盘”，由固体行星类天体解体后所产生的物质组成，而这些行星类天体可能曾经与太阳系的彗星和小行星相似。以前的研究工作得出的结论是，该恒星周围的气体应被迅速吹走，这与观测结果是相反的。来自NASA的FUSE卫星的新的远红外数据，为这种矛盾提供了一个可能的解释：该圆盘的气体碳含量极高，这使得它很稳定，不会被吹走。
描述粒状物质流动状态的新模型
描述粒状物质怎样在剪切力作用下运动的方程式仍然是一个有争论的问题。Jop等人现在提出一个新模型，来解释三维体系中致密的颗粒流。他们的模型受到牙膏等粘塑性流体的行为的启发。该模型研究的结果可以成为地球物理或工业应用中模拟复杂流动的一个基础工具。
含有扭曲氨基键的化合物的合成
氨基-氨基键在化学和生物中很普遍。在非环化合物中，氨基键经常是平面的。然而，在双环“桥头堡”内酰胺中，氨基官能团是高度扭曲的，1938年捷克化学家Rudolf Lukes的一篇著作引起人们对这些“扭曲的氨基”的有趣性质的注意。有趣倒是有趣，但要生成它们却很难。现在，Kousuke Tani 和 Brian Stoltz报告了他们对一种含有一个扭曲的氨基键的化合物的首次明确的合成、分离和X-射线晶体定性。他们的合成方法避开了形成氨基键的传统路径，而用这种方法合成的化合物的获得将使我们对氨基键的性质有更深了解。
动态应力在余震中的作用得到证实
余震是最常见的地震类型，过去被认为是由早先的一次“主震”诱导的静态应力诱发的。最近的研究工作说明，动态应力或晃动也可能是一个因素，而对1984-2002年南加州地震目录上的地震位置所做的一项分析研究证实了该观点。对余震密度随距主震距离而减小的情况所做的精密测量显示，余震的概率与在0.2公里至50公里处的地震晃动的最大幅度是一致的。
蜥脚类恐龙也有矮小种类
认为矮的物种往往在岛屿种群中演化的观点，最近在关于弗洛瑞斯人(Homo floresiensis)和在弗洛瑞斯岛上发现的矮小动物（主要是大象）的讨论中受到很多关注。现在，似乎同样的事情也曾发生在蜥脚类恐龙身上。在德国北部新发现的化石已被鉴定为是矮小成年蜥脚类恐龙，可能是在下萨克森盆地的岛屿上从它们体形更大的大陆同类演化来的。以前，蜥脚类恐龙被认为几乎都是很大的，它们包括“梁龙”（Diplodocus）和“无法龙”（Titanosaurus），而所有较小的蜥脚类恐龙骨头都被假设为来自未成年的个体。在这些新发现的化石中，是骨头组织学研究证明了它们是成年个体的。
所有脊椎动物的咽结构的确都同源
神经脊细胞（Neural crest cells）是脊椎动物的一个定义特点，它们在胚胎中确定脸部、头部的很多地方、以及咽部或腮部的特征。然而，在被称为七鳃鳗的原始无颚脊椎动物身上，咽的结构与有颚脊椎动物很不相同，这便提出了关于神经脊细胞在同源结构的成形中扮演什么角色的问题。用SoxE基因（该基因确定脊椎动物的头部形状）的定向错误表达所做的一个实验证实，它们在七鳃鳗身上起类似作用。所以，不管结构上有什么不同，所有脊椎动物的咽结构的确都是同源的。
大脑蘑菇体在睡眠调控中的作用
果蝇是睡眠研究的一个成熟的遗传模型。果蝇具有与我们称之为睡眠的行为相似的行为模式，但睡眠典型的标志性EEG变化及其阶段尚没有被识别出来，所以不可能说果蝇的睡眠是否是一个神经过程，以及如果是，涉及到什么神经基质。回答这一问题，是解释基因影响睡眠的机制的一个重要步骤。现在，两个小组已经解决了这一问题，他们都识别出，被称为蘑菇体的结构是大脑参与睡眠调控的部分。这一发现使我们从神经角度对果蝇的睡眠有了一个认识，并且还将睡眠与蘑菇体的其他已知功能——学习和记忆联系了起来。
皮层神经通信的另一种机制
大脑皮层的神经元之间的迅速通信，涉及一个动作电位的传播，但关于这个动作电位是皮层神经通信的惟一形式的假设却可能需要修正。整细胞记录表明，可能存在另一种机制。膜电位的变化，如与轴突活动相关的膜电位变化，也可能沿轴突传播，并可明显改变联会后电位的平均幅度。这种类型的神经信号可能有重要后果，如在感官刺激、清醒到睡眠的过渡、以及癫痫发作等条件下，膜电位会发生很大变化。

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Nature2006年6月8日要览(补充）

基因在细胞核中的位置会影响其表达（In the right place）
SAGA interacting factors confine sub-diffusion of transcribed genes to the
nuclear envelope/ Nuclear pore association confers optimal expression levels
for an inducible yeast gene
有这样一个事实正在变得清楚：基因在细胞核中的位置会影响它们的表达，两个小组在
本期Nature上报告了酵母中的这种事例。Cabal等人发现，GAL基因的激活会将它们限制
在核外围。Taddei等人报告，仅仅通过阻断或鼓励HXK1基因与核外围的联系来移动该基
因，就能明显改变它的表达。（Letters pp. 770, 774）

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Nature2006年6月15日要览

封面故事：飞机“凝结尾迹”对气候的影响
The importance of the diurnal and annual cycle of air traffic for contrail
radiative forcing
由高速飞行的飞机所产生的“凝结尾迹”（contrails）对地球的能量平衡有一个效
应，这个效应与高空薄冰云对地球能量平衡所产生的效应相似。它们会将从地球及其大
气层向外传播的长波辐射束缚住，并反射入射的太阳辐射。平均来说，长波效应占优
势，净效应是气温变暖。该效应与由其他排放引起的效应相比是小的，但随着航空流量
的增加，了解该现象也是很重要的。对英格兰东南上空所做的一项研究表明，该效应关
键取决于“凝结尾迹”什么时候形成。夜间飞行占由“凝结尾迹”诱导产生的变暖的近
80%，即便只有1/4的飞行发生在夜间。“凝结尾迹”的辐射性质和它们寿命很短的特点
意味着，由航空运输的这个方面所造成的气候影响，有可能通过对航班时间重新进行精
心编排减小到最低程度。（Letter p. 864）


地球形成之初的谜团（To the centre of the Earth）

对新形成的恒星所做的观测表明，太阳的行星体系是从一个平坦的气体和尘埃盘开始形
成的，这个气体和尘埃盘快速（在大约10万年内）累积形成直径约10公里的小型行星。
然后，在一个持续时间大约为3000万至4000万年的过程中，由这些小型行星累积形成了
地球。Wood等人在本期Nature上发表了一篇综述文章，其内容是关于以下两个问题的最
近的一些研究工作的：一是上面所说的累积增长过程的性质是什么，二是地球何以形成
了一个富含铁的熔融核、而其中的低原子数元素含量高于形成地球的小型行星构造单
元。（Review Article p. 825）


木星大小的行星周围只可能形成火星或月球大小的卫星（How massive the moon）
Accretion of the Earth and segregation of its core
太阳系中位置靠外的巨型行星每个都有多个卫星，每个巨型行星的卫星体系的质量总和
与该行星的质量之比都差不多——这些巨型行星的质量是它们全部卫星质量总和的10万
倍。现在，已经找到了对这种一致性的一个可能的解释。在对一个通过积累氢气和石-
冰固体而正在生长的巨型行星所做的数值模拟中，该行星的卫星体系的质量所占比例通
过两个过程之间的一个平衡被调控为1：10万，这两个过程分别是：新物质向这些卫星
的流入和由气体诱导的轨道衰减造成的物质损失。这个结果对于研究太阳系外的行星是
有意义的：科学家曾认为，木星大小的行星周围的地球大小的卫星也许适合人类生存，
但新的发现是，那种地方只可能形成火星或月球大小的卫星，所以该观点需要修正。
（Article p. 834）


单细胞层次上的蛋白组学研究（Single-cell proteomics）
Single-cell proteomic analysis of S. cerevisiae reveals the architecture of
biological noise
一个活细胞产生数以千计的不同蛋白，调控这些蛋白的含量是细胞生物功能的关键。每
种蛋白都只能以很少的数量产生，所以要对它们分别进行测定在技术上是困难的。但研
究人员采用了一种新的策略，他们利用高通过量的流式细胞计量方法和荧光标记方法，
来以单细胞分辨率对酵母中25000种以上的蛋白的含量进行监测。利用DNA微阵列方法也
可以观察一个细胞对环境变化的反应，而该方法是从另一个角度来研究同一个问题。分
析结果表明，不同蛋白的“噪音”水平部分取决于它们的功能。从事至关重要的“家务
工作”的蛋白在不同细胞之间往往是统一的，但参与环境响应的蛋白则在不同细胞之间
是不同的。影响噪音水平的其他因素包括一个蛋白在细胞内的位置及控制其产生的机
制。（Article p. 840）


HIV-1表面上的蛋白刺（AIDS virus structure）
Distribution and three-dimensional structure of AIDS virus envelope spikes
利用“冷电子显微镜断层扫描”方法所做的观测，以前所未有的详细程度显示了艾滋病
病毒HIV-1表面上的蛋白刺。这些蛋白刺可让该病毒非常有效地与人体免疫细胞结合和
融合。每个病毒体在每个粒子上平均有14个刺，其中的一些刺是聚集在一起的，这个特
点与病毒组装、感染及中和机制都有关系。有一个出乎意料的发现：过去人们假设这种
蛋白刺的柄由三个紧紧束缚在一起的杆组成，刺的头在最上边。而事实上它的柄是分成
三条腿的，其形状就像一个三角架，这样可以使其与病毒膜的接触达到最大。
（Article p. 847; News and Views）


稳定的超冷原子对（An unlikely union）
Repulsively bound atom pairs in an optical lattice
在物理学中，物体之间彼此吸引、通过降低它们的能量而形成稳定的结合态是常见现
象。但稳定的复合物即便有排斥性相互作用也能存在是有条件的。本期Nature报告了这
样一个奇特的结合态的生成。它由一个光晶格中的一对超冷铷原子组成。这对铷原子之
所以是稳定的，是因为处在一个有强排斥相互作用的光晶格的一个给定点上的两个铷原
子无法衰变，因为它们无法将其势能转变成动能，这个现象可由关于超冷量子气体结构
的Bose–Hubbard模型的约束条件来解释。（Letter p. 853; News and Views）


一种新形态的二氧化碳（Beyond dry ice）
Amorphous silica-like carbon dioxide
高压改变凝聚态物质中原子间和分子间的相互作用，可深层次改变材料的物理和化学性
质。这一现象在被称为“a-carbonia”的一种新发现的二氧化碳形态中得到了戏剧般地
演示。这种非分子无定形二氧化碳是固体形态的分子二氧化碳的一种高压改变形态。它
是一种玻璃质材料，与无定形硅石(SiO2)和锗石（GeO2）相似。该发现有可能在轻元素
固体化学中开辟新的研究领域。（Letter p. 857; News and Views）


杂交在物种形成中所起的重要作用（Two into three will go）
Speciation by hybridization in Heliconius butterflies
物种形成一般被认为是由于一个品系分裂成了两个，但最近的研究表明，杂交（两个祖
先种类通过杂交而不发生染色体数量变化形成第三个物种的现象）对于推动物种起源的
作用比我们过去所意识到的要重要的多。该现象仍然被认为是少见的，但新的事例正在
出现。最新的一例是热带蝴蝶Heliconius heurippa，科学家知道它有一个杂合的基因
组，看起来像是另外两个物种（H. cydno 和 H. melpomene）之间的一种杂交。而且，
实验表明，一个杂合的特征直接造成生殖隔离。过去，育种实验曾被用来重新生成H.
heurippa的中间翅膀颜色， 并用来证明该物种鲜明的图案在生殖上将其与父辈物种隔
离开来。（Letter p. 868）


从神经生物学角度来研究好奇心（To boldly go…）
Cortical substrates for exploratory decisions in humans
人类是非常好奇的，这种好奇心可帮助我们了解新环境和新的可能性。但常言说，好奇
心，惹祸根。好奇心是有风险的，是有可能让我们付出代价的。统计学家、工程师和经
济学家早就考虑到了如何平衡探索的成本与利益的问题。现在，涉及一项博弈任务和一
次fMRI脑扫描的测试表明，人类在考虑自己的意见时似乎遵从类似的原理。参试者必须
在两种欲望之间达成平衡：一种是根据积累的经验选择可能性最大的选项；另一种是选
择一个不太熟悉、但有可能有更大回报的选项。大脑中有一个参与认知控制的区域，被
称为frontopolar cortex。该区域在探索性决定过程中尤为活跃。这项研究的结果从神
经生物学角度对人类的探索行为做了解释，并且指出了行为和神经研究的一个新领域。
（Letter p. 876; News and Views）


细胞成分不断清除对于维持神经健康的重要性A tidy cell is a healthy cell）
Loss of autophagy in the central nervous system causes neurodegeneration in
mice/ Suppression of basal autophagy in neural cells causes
neurodegenerative disease in mice
本期Nature上两篇论文表明，蛋白降解和细胞成分清除的过程在维持神经系统健康中所
起的作用可能比我们以前所想的更为重要。两个小组所做的研究都表明，抑制小鼠细胞
的自吞作用，导致神经退化和过早死亡。自吞作用（细胞成分的蛋白降解和循环）对于
一个细胞的正常生长和发育是很重要的。关于细胞成分不断清除对于维持神经健康来说
非常重要的发现，将为关于神经退化疾病的研究工作开辟新的途径。（Letters pp.
880, 885; News and Views）

chemytwei

英国Nature杂志2006年6月15日精选
封面故事：飞机“凝结尾迹”对气候的影响

   由高速飞行的飞机所产生的“凝结尾迹”对地球的能量平衡有一个效应，这个效应与高空薄冰云对地球能量平衡所产生的效应相似。它们会将从地球及其大气层向外传播的长波辐射束缚住，并反射入射的太阳辐射。平均来说，长波效应占优势，净效应是气温变暖。该效应与由其他排放引起的效应相比是小的，但随着航空流量的增加，了解该现象也是很重要的。对英格兰东南上空所做的一项研究表明，该效应关键取决于“凝结尾迹”什么时候形成。夜间飞行占由“凝结尾迹”诱导产生的变暖的近80%，即便只有1/4的飞行发生在夜间。“凝结尾迹”的辐射性质和它们寿命很短的特点意味着，由航空运输的这个方面所造成的气候影响，有可能通过对航班时间重新进行精心编排减小到最低程度。

   HIV-1表面上的蛋白刺

   利用“冷电子显微镜断层扫描”方法所做的观测，以前所未有的详细程度显示了艾滋病病毒HIV-1表面上的蛋白刺。这些蛋白刺可让该病毒非常有效地与人体免疫细胞结合和融合。每个病毒体在每个粒子上平均有14个刺，其中的一些刺是聚集在一起的，这个特点与病毒组装、感染及中和机制都有关系。有一个出乎意料的发现：过去人们假设这种蛋白刺的柄由三个紧紧束缚在一起的杆组成，刺的头在最上边。而事实上它的柄是分成三条腿的，其形状就像一个三角架，这样可以使其与病毒膜的接触达到最大。

   地球形成之初的谜团

   对新形成的恒星所做的观测表明，太阳的行星体系是从一个平坦的气体和尘埃盘开始形成的，这个气体和尘埃盘快速（在大约10万年内）累积形成直径约10公里的小型行星。然后，在一个持续时间大约为3000万至4000万年的过程中，由这些小型行星累积形成了地球。Wood等人在本期Nature上发表了一篇综述文章，其内容是关于以下两个问题的最近的一些研究工作：一是上面所说的累积增长过程的性质是什么；二是地球何以形成了一个富含铁的熔融核，而其中的低原子数元素含量高于形成地球的小型行星构造单元。

   单细胞层次上的蛋白组学研究

   一个活细胞产生数以千计的不同蛋白，调控这些蛋白的含量是细胞生物功能的关键。每种蛋白都只能以很少的数量产生，所以要对它们分别进行测定在技术上是困难的。但研究人员采用了一种新的策略，他们利用高通过量的流式细胞计量方法和荧光标记方法，来以单细胞分辨率对酵母中25000种以上的蛋白的含量进行监测。利用DNA微阵列方法也可以观察一个细胞对环境变化的反应，而该方法是从另一个角度来研究同一个问题。分析结果表明，不同蛋白的“噪音”水平部分取决于它们的功能。从事至关重要的“家务工作”的蛋白在不同细胞之间往往是统一的，但参与环境响应的蛋白则在不同细胞之间是不同的。影响噪音水平的其他因素包括一个蛋白在细胞内的位置及控制其产生的机制。

   杂交在物种形成中所起的重要作用

   物种形成一般被认为是由于一个品系分裂成了两个，但最近的研究表明，杂交（两个祖先种类通过杂交而不发生染色体数量变化形成第三个物种的现象）对于推动物种起源的作用比我们过去所意识到的要重要得多。该现象仍然被认为是少见的，但新的事例正在出现。最新的一例是热带蝴蝶Heliconius heurippa，科学家知道它有一个杂合的基因组，看起来像是另外两个物种（H.cydno和H.melpomene）之间的一种杂交。而且，实验表明，一个杂合的特征直接造成生殖隔离。过去，育种实验曾被用来重新生成H.heurippa的中间翅膀颜色， 并用来证明该物种鲜明的图案在生殖上将其与父辈物种隔离开来。

   从神经生物学角度研究好奇心

   人类是非常好奇的，这种好奇心可帮助我们了解新环境和新的可能性。但常言说，好奇心，惹祸根。好奇心是有风险的，是有可能让我们付出代价的。统计学家、工程师和经济学家早就考虑到了如何平衡探索的成本与利益的问题。现在，涉及一项博弈任务和一次fMRI脑扫描的测试表明，人类在考虑自己的意见时似乎遵从类似的原理。参试者必须在两种欲望之间达成平衡：一种是根据积累的经验选择可能性最大的选项；另一种是选择一个不太熟悉但有可能有更大回报的选项。大脑中有一个参与认知控制的区域，被称为frontopolar cortex。该区域在探索性决定过程中尤为活跃。这项研究的结果从神经生物学角度对人类的探索行为作了解释，并且指出了行为和神经研究的一个新领域

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Nature2006年6月22日要览



    治疗失聪的希望

   人类失聪是由名为Corti的器官中起传感作用的毛细胞的损失造成的。在哺乳动物中，这些细胞不能再生，但在如鸟类等非哺乳脊椎动物中，与毛细胞相邻的支持细胞能够通过“跨越分异”再生丢失的毛细胞。这便提出了一个问题：这种能力是否在哺乳动物身上已经彻底丧失？或者说，该能力仍然处于休眠状态？White等人通过利用新方法来纯化有丝分裂后的小鼠支持细胞，发现这些细胞在体外的确保持着发育成成熟毛细胞的能力。似乎，要求这些细胞再生的信号在活体中要么不存在，要么受到抑制。支持细胞进行增殖的能力随年龄所发生的变化与依赖于周期蛋白的激酶抑制因子p27Kip1的水平有关，这个发现为再生受损的毛细胞提供了一个可能的治疗途径。

   本期封面所示为转基因小鼠的Corti器官，图上毛细胞用紫色表示，支持细胞用荧光标记为绿色。

   构成胸腺的两种组织类型有共同来源

   胸腺是T细胞的主要来源，T细胞是构成防御病毒和癌细胞的免疫系统的主要支柱。胸腺由两种主要上皮细胞类型组成，即皮质细胞和髓质细胞，每种类型的细胞在T细胞选择中执行截然不同的任务。这两种类型的细胞是来自不同祖先还是共同祖先一直存在争议。现在，两个相互独立的研究小组发现，这两种组织类型有一个共同的祖先。一个具有与干细胞相似性质的前体能够生成两种组织的事实，为胸腺疾病的基于细胞的疗法提供了一线希望。

   一种自授粉的兰花

   达尔文非常会使用标题，例如“兰花由昆虫授粉的各种不同办法”就能说明这一切。兰花是如何受粉的仍然是一个有丰富内容的话题，本期Nature上报告了名为Holcoglossum amesianum的兰花所表现出的一种开花植物中以前我们不知道的受粉机制。神奇的是，这种雌雄同体的花能将自己的花粉囊旋转360°，将花粉插入自己的柱头空腔中，而不需要任何授粉代理或媒介的帮助。该现象在无风、干旱条件下昆虫很少的时候出现在中国云南省高海拔森林中的树干上，可能是对极端生存环境的一种适应。

   黑洞的增长是一个磁过程

   我们看不到黑洞，它们是在黑色背景上的黑色。但我们能看到它们在哪里，因为当物质掉进黑洞中时会发出明亮的光。这种盘增长过程是高能天体物理学中很多方面的中心内容，但关于其内部活动情况的观测线索非常少。现在，Miller等人利用由恒星质量黑洞双星体系GRO J1655–40获得的非凡光谱数据，实现了为致密天体上的盘增长之性质确定观测约束条件的这个人们长期以来所寻求的目标。该光谱记录了一定是由一个磁过程提供动力的一个X-射线吸收风，这个磁过程还可通过盘来驱动增长。这表明，以盘的形式向黑洞上的累积增长从根本上说是一个磁过程。

   美国加州圣安德烈斯断层南段地震活动将增加

   圣安德烈斯断层南段只是该断层历史上没有断裂过的部分中的一部分。由于这个原因，科学家相信它构成加州最大的地震风险，尽管这个地方构造应力是否真的正在积聚是一个存在激烈争论的话题。Yuri Fialko利用来自雷达干涉测量卫星的数据，生成了该地区表面变形的详细图，该图表明，弹性应力正在以相当高的速度积聚：在过去300年里，已经积累了6～9米的一个位移。这说明，圣安德烈斯断层南段正在接近地震周期的间震期的最后，可以预料某种类型的地震活动将会增加。

   高尔基网络成熟过程的实验观测

   在细胞生物学的教科书中有两个关于高尔基网络成熟过程的模型：在“传统模型”中，含有“货物”蛋白的小囊在“生产线”上从一个囊运动到另一个囊，沿途它们被修饰，直到其被分泌出来；而“囊泡成熟模型”(囊泡是平坦的、盘状膜囊，包括高尔基分泌系统在内)认为，一个单一的高尔基腔室随着时间的推移而发育，使得“货物”蛋白始终留在一个囊泡中，直到它们做好了被包裹进“运送”囊中、运送到其最终目的地为止。两个独立的研究小组利用尖端成像技术发现，在酿酒酵母中，这些蛋白在被分泌之前始终留在一个囊泡中。

   基因表达失控是衰老原因之一

   由基因组随机损伤所造成的对基因表达的控制的改变，一直被认为是衰老的一个可能的原因。对年轻(6个月)和年老(27个月)的小鼠的心脏组织所做的一项研究，为支持这一理论提供了重要的但难以获得的数据。该研究首次表明，从小鼠心脏刚刚分离出的细胞的基因表达存在内在的可变性，这种可变性随着年龄的增加而增加。用基因毒性化学物质所作的处理，能够产生与衰老效应类似的现象。该结果表明，由偶然事件所造成的基因表达的失控，是与衰老有关的细胞退化和死亡的一个普遍机制。

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Nature2006年6月29日要览


封面故事：血液或骨髓细胞能形成卵细胞的结论受到质疑

几十年来，生物学家相信，雌性哺乳动物出生时其卵巢中就储存了可供一生使用的卵细胞。这一教条最近受到来自哈佛大学同一实验室的两项研究工作的挑战。其中的一项研究表明，雌性的性腺在整个成年期内都保持再生卵细胞的能力，另一项研究的结果更令人吃惊，它表明，卵细胞可由来自血液或骨髓的细胞形成。后一项研究引起人们很多注意，人们关注的焦点是，该结果说明有可能恢复进行化疗或过早绝经的妇女的生育能力。所以，当一篇对这些结论中的一些内容表示怀疑的论文6月14日在Nature杂志网上发表后，再次引起人们对该话题进行激烈讨论。该论文来自哈佛大学另一小组，现在以印刷形式出现。这篇论文描述了两只小鼠的循环系统发生合并的实验。没有证据表明骨髓细胞或任何其他循环细胞能形成成熟卵细胞。就算通过血液进入卵巢的细胞，其表现出的也是正常血液白细胞的性质。
中子星的“软”、“硬”状态方程

中子星EXO 0748–676作为一个低质量的X-射线双星体系是不寻常的，其不寻常之处在于，红移的氧和铁光谱线存在于由其表面发射出的光中。中子星中的物质极其致密，其所处状态与早期宇宙或地球上的实验体系中的状态很不相同，天文观测是探索这些物质的惟一方式。来自EXO 0748–676的多种信号为我们提供了进行这种研究的依据。来自RXTE、EXOSAT 和 XMM-Newton卫星的数据被用来计算该恒星的质量和半径，所获得的结果排除了中子星的所有“软”状态方程。在一个给定的温度和密度下的一个“软”状态方程所给出的压力要低于一个“硬”方程所给出的压力。如果EXO 0748–676是典型的中子星的话，那么奇异的凝聚态物质和不受约束的夸克可从中子星的中心排除。而相对比较传统的状态方程将可适用于它，它就相当于一个由中子和质子构成的体系。

“BKT转变”在二维环境中被首次直接观测到

一个二维环境中的物理现象与我们在三维世界中所观察到的物理现象是很不相同的。如果维数减少，热波动会破坏一个体系的空间秩序，多数相变（如产生铁磁现象的相变等）将不会发生。但一种特定类型的相变（涉及到旋涡的配对）的确存在于二维环境中。30年前由Berezinskii、Kosterlitz 和 Thouless 首次预测的“BKT转变”，现在已首次在一个由超冷铷原子构成的一种平面气体中被直接观测到。
多孔锗材料已经问世

“多孔”硅在15年前首次问世后被誉为微电子行业的一种激动人心的新材料。它的一系列性能与晶体硅的性能形成互补。现在，微电子行业中另一种重要元素锗也受到人们的密切关注。在本期Nature上，两个小组报告了用一种被称为表面活性剂模板的方法来合成具有有序微孔的锗的研究工作：一个小组获得的是立方形的，另一个小组获得的是六边形的。最初的研究表明，同多孔硅一样，这些材料也具有与其大体积形式不同的性能。
大规模板块变形的速度

在构造板块在大陆下相遇的地方，这些板块会在数百、数千公里宽的范围内发生变形。驱动这种大尺度扩散型大陆变形的作用力仍然是一个谜。美国西部内华达山脉和落基山脉之间盆地和山脉区是发生这种大规模变形的一个地区，1996年以来，科学家利用一个基于GPS的网络对其进行了仔细观测。最新数据表明，与以前的理解相反的是，变形速度一直在短的时间尺度（1年）上发生变化。
地震能增强地壳渗透性

由地震所造成的振动除了对人、建筑物和景观有明显影响外，还能改变地壳的渗透性。渗透性之所以重要，是因为它控制流体在地下的运动，而对此我们却很少进行长期连续测定。南加州20年时间中（在此期间曾发生7次地震）一项关于水井水位的记录表明，地震使渗透性有明显提高：在其中的两口井中，渗透性最多提高了3倍。所获得数据对水文监测、水库工程和地震物理具有潜在的深远意义。例如，所观测到的渗透性提高3倍的结果便暗示了一种主动提高油气田渗透性的方法。
保护生境和物种多样性有利于生态系统稳定

研究人员在一个由以海草为食的甲壳动物构成的实验性集合群落(metacommunity)中，对物种迁移（包括内迁和外迁）等扩散过程对一个生态系统环境退化的影响进行了研究。该实验所涉及的是一个通过物理手段分隔开来、但却通过扩散联系在一起的植物和动物群落，而不是通常的封闭系统。该研究所获得的一些发现是惊人的。例如，如果允许食草者在它们所吃的一片片海草中运动，并选择要吃哪片海草，那么生物多样性对生态系统生产力的影响就会降低。但总的结论是，保护生境和物种的多样性，可以使生态系统随着时间的推移保持稳定。
蛋白体调控神经元中联会作用的过程

蛋白体在细胞代谢中的重要性，因2004年关于“泛素-蛋白体”系统的研究工作获得诺贝尔奖而得到承认。现在，用延时拍摄方法拍摄的非凡影像，让我们有机会一瞥蛋白体在其重要角色之一（即作为神经元中联会作用的调控因子）中正在发挥作用的情况。值得注意的是，蛋白体在去极化后向树状脊中运动，并被束缚在那里。单个联会蛋白的运动以前曾经被观测到过，但观测到一个主要细胞生物机器向脊中运动、去改变突触却是新发现，并且可能是反直觉的。这里，蛋白体的作用似乎是让突触中的蛋白在原地发生特定的降解，而不是在远处进行例行的垃圾处理。
与帕金森氏症有关的两个基因

PINK1基因最近被发现与常染色体隐性青少年帕金森氏症有关。两个研究小组对果蝇中相应的基因进行了研究，发现它在活体中局限于线粒体中，对线粒体的功能非常重要。它还在遗传上与parkin基因发生相互作用，后者是与家族性帕金森氏症有关的另一个基因，为一种E3泛素连接酶编码。果蝇的pink1-parkin通道应能为研究神经退化的分子机制、为可能的治疗方案筛选药物提供一个强大的工具
一种riboswitche的三维结构

基因通常是由响应于细胞信号的蛋白因子打开或关闭的。最近关于 riboswitches（一些信使RNA 内的调控元素）的发现证明，RNA分子还能感知重要代谢物和控制基因的存在。两项结构研究为了解riboswitch系统提供了新线索。Serganov等人利用X-射线衍射确定来自大肠杆菌的一个riboswitch的三维结构，该riboswitch结合在其目标、即一种维生素B1衍生物上。这些发现显示了RNA是如何折叠形成一个适合其目标的形状、尺寸非常精确的袋子的，也显示了抗硫胺素（pyrithiamine）是如何通过欺骗该riboswitch来发挥作用的。这个结果为我们提供了一个设计以riboswitches为作用目标的抗细菌和抗真菌的化合物的新的药物设计策略。Montange 和 Batey解决了结合在S-adenosyl methionine上的一个细菌riboswitch RNA的结构。这一RNA复杂的折叠结构显示了该配体的结合何以导致下游区域的二级结构的改变，而这种改变又会阻止进一步的转录

current

Nature2006年7月6日要览

封面故事：观测太阳系外行星的新设备
Detection of Earth-like planets around nearby stars using a petal-shaped
occulter
试图观测太阳系外类似地球的行星的工作因这样一个事实而变得复杂：它们与其绕之运
行的恒星相距仅几分之一弧秒，而且亮度比后者要小100亿倍。但这没能阻止研究人员
设计搜索和观测这种行星的探测器，如本期Nature所介绍的“新世界观测者”，它与其
竞争对手不同的是使用两个飞船：一个起恒星阴影的作用，将一个花瓣形状的掩星放在
第二个探测器的光路经中，第二个探测器是一架利用传统光学系统观测所透过的光的望
远镜。封面所示为用一个“新世界观测者”来观测时我们自己的太阳系的样子。小行星
带很显著，木星和土星也可以看得见。所插入的小图是我们更为熟悉的一个视图，以供
对比。“观测者”的设计者Webster Cash说，利用现有技术就有可能以合理的预算制造
出这种观测设备来，而且它是有可能成功使用的。（Letter p. 51）


致一位年轻数学家的信（Epistolatory addition）
The maths mentor
纽约的出版公司Basic Books从2001年开始出版其《辅导的艺术》（Art of
Mentoring）系列。该系列早期的书目包括《致一位年轻律师的信》和《致一位反对者
的信》。（其中的一封信是由Christopher Hitchens写的；为“无奖励”作平）。现
在，该系列到了科学部分，第一篇是《致一位年轻数学家的信》，作者是多产的流行作
家Ian Stewart。我们的书评人Rhian Parker与假想的、接受Stewart建议的17岁的收信
人距离并不是太远。（Books & Arts p.27）


尼日利亚禽流感病毒的来源（Flying in）
Avian Flu: Multiple introductions of H5N1 in Nigeria
尼日利亚是2006年2月报告H5N1禽流感紧急情况的第一个非洲国家。该国所面临的风险
尤其大，因为它从全世界进口鸡，而不进行严格的生物安全防护，而且沿着将尼日利亚
与俄罗斯南部和西亚连接起来的迁移路经有很多鸟类避难所。现在，对来自拉格斯州被
感染家禽的H5N1的DNA序列所做的一个分析表明，野生鸟类是该病毒的可能来源。三个
H5N1病毒品系似乎是由候鸟独立引进的，虽然独立的贸易进口也不能排除。（Brief
Communications p. 37）


在细胞内“找麻烦”（Looking for trouble）
Intracellular pattern recognition receptors in the host response
数量越来越多的细胞内病原体和内生危险信号正在陆续被发现。先天免疫系统的这些构
成部分识别入侵的微生物的核酸、蛋白或细胞器中的分子模式，这些模式与寄主体内所
看到的模式是不同的。Meylan等人的一篇综述文章对关于这些受体功能的最近的研究工
作进行了分析，主要涉及的是Toll类受体和Nod类受体以及抗病毒蛋白RIG-I 和Mda5。
“坏的”模式与“好的”模式区分的方式仍然有待确定。但它是一个重要的研究领域，
因为先天免疫系统作为药物目标的价值，已经由白介素-1受体拮抗剂（IL-1ra）在治疗
风湿性关节炎和其他炎症中的功效体现了出来。（Review Article p. 39）


可控制减数分裂的复杂系统（Divide and rule）
Selective elimination of messenger RNA prevents an incidence of untimely
meiosis
所有真核细胞都有进行减数分裂（减少染色体数量、以生成生殖细胞或合子的细胞分裂
类型）的潜力，但大多数从未启动这种分裂。 所以，发现一种控制减数分裂、而不只
是简单地给出“现在开始分裂”指令的复杂系统似乎有点意外。该系统涉及选择性地除
去在生长的酵母细胞中所产生的任何专门针对减数分裂的信使RNA。这可能是一种故障
防护机制，所针对的是任何没有必要的减数基因表达，它可能利用“另一”细胞分裂机
制，即有丝分裂，来分裂和增殖一组完整的染色体。（Article p. 45）


极窄相干光束X-射线晶体分析（Crystal mapping）
Three-dimensional mapping of a deformation field inside a nanocrystal
由中心设施的电子加速器所产生的同步加速器X-射线辐射现在可以极窄的相干光束产
生。当这些X-射线照射一个纳米尺度的晶体时，一个高度相干的衍射图案就会出现。这
为结构分析提供了一个强大的新工具，因为衍射图案的细微特征可以根据晶体内的亚原
子变形来解释，这种变形可以归因于其与一个外部支持物的接触。（Letter p. 63;
News and Views）


大陆强度大小的分布（The strong shall be weak）
The effect of energy feedbacks on continental strength
地壳的强度控制从山系隆起和下降到地震性质和分布在内的大陆演化的全部过程。大陆
的强度到底有多大呢？现在，数值计算被用来求解能量、动量和连续体方程，这种方程
决定着大陆的变形或强度。 结果表明，由于未曾料到的能量反馈过程，大陆原来比所
预测的结果明显要弱。这可以解释与大陆行为相关的若干矛盾，如为什么在紧靠大陆表
面的地方地震活动少，以及为什么在本应是大陆强度最大的地方却会形成很脆弱的区域
等，从而使我们能将大陆的上层与下层明确分开。 （Letter p. 67x; News and
Views）


对无声地震的监测（Slow motion seismicity）
Earthquakes triggered by silent slip events on Kīlauea volcano, Hawaii
无声地震，或慢滑动事件，发生的速度非常慢，以至于无法用传统地震仪探测到。然
而，GPS数据的获得意味着，它们现在能够被详细追踪。Segall等人报告了一系列发生
在夏威夷Kilauea火山上的地震，而这些地震事实上与无声滑动有关。这些地震发生在
深度为7到8公里的地方，似乎是由慢滑动诱发的。虽然非常小，所诱发的这种类型的地
震有发展成为较大的破坏性地震事件的可能，所以通过严密监测，应有可能对由慢滑动
事件引起的地震风险的增加进行量化。（Letter p. 71）


考拉逆转录酶病毒（KoRV）（A dangerous inheritance）
Retroviral invasion of the koala genome
在过去的一千年间，很多逆转录酶病毒（像HIV和Rous肉瘤病毒那样的含有单链RNA和一
个用来制造DNA的逆转录酶的病毒）已经成为了哺乳动物基因组的构成部分。大多数已
经因为突变和删除而失去活性，但有些，像考拉逆转录酶病毒（KoRV），相对完好，被
认为是较晚进入基因组的。对野生考拉流行的KoRV病毒所做的一项调查证实，它具有一
种插入的、而且仍可传播的内生逆转录酶病毒的特点。令人吃惊的是，它在某些个体中
完全没有，而在澳大利亚南部沿海附近孤立的Kangeroo岛上的所有种群中都没有。KoRV
因此似乎正处在从外生向内生的过渡当中。这为研究明显的演化事件提供了一个模型。
但也有重要的保护问题，因为KoRV已知能在这一独特而脆弱的物种中引发肿瘤。
（Letter p. 79）


单纯疱疹病毒-1（HSV-1）的潜伏之谜（Herpes latency）
Anti-apoptotic function of a microRNA encoded by the HSV-1
latency-associated transcript
单纯疱疹病毒-1（HSV-1）能在周围神经系统中保持潜伏，直到被某种压力重新激发，
那时感染性病毒会被再次产生出来，形成人们所熟悉的上皮疱疹感染，如唇疱疹。在这
一潜伏期内，只有一个病毒基因被表达出来，而没有病毒颗粒产生。这一个基因的产物
现在已被识别出来，这种潜伏行为的微妙之处也被揭示了出来：该病毒产生一种微
RNA，它保护被感染的神经元不会发生细胞死亡（或凋亡），从而使感染持续存在，直
到被重新激发。哺乳动物细胞已知利用RNAi (RNA干涉)通道限制病毒传播，但这里该办
法却用于对病毒有利的目的。（Letter p. 82; News and Views）


关于染色质重塑的四篇论文（Histones decoded）
A PHD finger of NURF couples histone H3 lysine 4 trimethylation with
chromatin remodelling
本期Nature上有四篇论文是关于染色质重塑这一热门话题的。其中两篇论文是关于BPTF
（溴区和PHD区转录因子，核小体重塑因子NURF的最大亚单元）的。BPTF含有一个成
分，被称为一个PHD手指，该成分已知结合在histone 3 trimethylated at lysine 4
(H3K4)上，在具有重要发育意义的HOX基因上维持活性。结构研究显示，PHD手指与一个
溴区之间有一个螺旋体， 其作用可能是将两个识别主题之间分隔开来。该研究表明，
PHD手指是一个以前没有识别出来的、结合染色质的模块，存在于大量与染色质相关的
蛋白中。该研究也为有争议的组蛋白代码假设提供了一些支持，该假设认为，组蛋白尾
部的化学修饰形成一个代码，这个代码可由调控元素读出。另外两篇论文表明，肿瘤抑
制分子ING2的PHD区也能识别trimethylated H3K4，说明这种组蛋白“标记”（DNA甲基
化的一个标记点）是细胞功能的一个重要控制点。在一篇News and Views文章中，
Peter B. Becker对这些论文所告诉我们的、关于甲基标记是怎样被与其相互作用的蛋
白读出的进行了讨论。（Letters pp. 86, 91, 96, 100; News and Views）

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July 13, 2006
一类新的小RNA：piRNA

在RNA干涉中，小RNA（siRNAs 或 miRNAs）被用来调控基因表达。它们作为特征因子，将 RISC复合物引导向互补的mRNA目标。RISC的一个主要成分是Argonaute家族的一种蛋白。现在，独立进行研究工作的两个小组发现了一类新的小RNA，它们与Argonaute家族的一个分支、即Piwi类蛋白发生相互作用。这些睾丸特有的小RNA（被称为piRNA）比以前所描述的小RNA稍长一些。piRNA功能尚未确定，但它们也许在精子的产生中扮演一个角色。

封面故事：人造神经运动装置

本期封面所示为BrainGate飞行员临床试验的第一位参与者Matt Nagle。在颈部脊索损伤后，他的胳膊和腿不能动了。布朗大学神经科学系的研究人员与生物技术公司Cyberkinetics及其他三个机构的人员合作，发现与运动有关的信号可通过一个植入的BrainGate芯片从大脑向外传递，使患者能够驱动一个电脑屏幕光标，启动简单的自动装置。这种人造神经运动装置有可能为研制可以代替或恢复瘫痪患者丧失的运动功能的系统铺平道路。（Article p. 164; News and Views; News Feature; www.nature.com/podcast）在这项进展之前，这种类型的工作主要是在猴子身上进行的。在最近的一例这种研究中，研究人员使这类装置的运动速度与当前的装置相比有了很大提高，从而使得研制可在临床上使用的脑机器接口的前景更加乐观。

减数分裂过程的控制

中引起减数分裂发生一个缺陷的突变进行甄别过程中识别出来的。在不久前，尽管有大量分子遗传学研究工作证实了该蛋白在减数分裂中所起的中心作用，但科学家对Dmc1的生化性质却知之甚少。Matthew Neal 和 Scott Keeney对最近关于减数分裂重组的分子步骤的研究工作进行了评述，重点是Dmc1及其辅助蛋白。在减数分裂重组过程中DNA链交换的控制是一个复杂的过程，对有性生殖非常关键，而一种将生化和遗传方法结合在一起的研究方法将对染色体行为的这个方面做出解释。

GRB早期余辉开始的时间

当观测到一个明亮的伽马射线暴（GRB）时，两种不同类型的光辐射在爆发之后最初几分钟内也会被看到，它们被称为“瞬发”辐射和早期余辉。GRB 050820a是去年8月20日发生的一次GRB，它为天文学家提供了回答下面这一问题的机会：“早期余辉是什么时候开始的？”答案是：它并不是像通常所假设的那样是在GRB触发的时候开始的；相反，它似乎是与根据瞬发光学和伽马射线辐射所测量出的能量释放有关的一种响应或反响。这个结果为GRB研究开辟了一个新领域，因为对脉冲能量的响应可被用来探索喷射流和周围介质的性质。

Odontogriphus omalus的身份已经搞清

Odontogriphus omalus是来自加拿大寒武纪中期Burgess页岩的奇异化石中的一个明星，看起来像是一个充气床和一个咖啡研磨机之间的杂交体。它的另一魅力是其“有问题的”状态，因为原始化石不能与任何已知动物类群对应起来。现在，根据对189个新标本所做的一项研究，研究人员发现该化石来自一种无壳软体动物，以古代海床上的藻垫为食。这一重新解释的关键是，研究人员识别出了软体动物典型的一种早期形式的进食器官，被称为齿舌，它是一种像锉刀一样的硬器官，用来将藻类从岩石上剥离。这个结果为了解最重要的一个动物类群之一的早期历史打开了一扇新窗户，并使科学家能够对与寒武纪“爆炸”之前多细胞动物起源有关的其他几种谜一样的化石进行一次重新评估。

性能超过晶体电子装置的液相电子装置

今天最好的电子和光电子装置是通过在一个单晶基质上进行半导体晶体生长制成的。近年来Nature上发表了100篇以上关于其他可供选择的装置的论文，这些装置是从溶液相获得的。与传统的晶体化的半导体装置相比，来自溶液的装置有很多优势，如容易制造，物理上具有灵活性，而且最为重要的是成本低。所存在的问题是，与单晶装置相比，来自溶液的装置电子性能比较差。但这种情况现在有可能改变：来自多伦多大学的一个小组报告了这样一个体系，即硫化铅的胶体量子点，它的性能实际上超过了最新的晶体装置。

大气中羟基自由基的变化

羟基（OH）自由基主要决定大气的氧化能力。它对于清除影响人类健康、气候变化和作物产量的污染物很重要。人们普遍认为，空气污染的增加从长远来讲会威胁到大气的氧化功效，但关于OH趋势的数据却非常缺乏。因此，1999和2003年间在德国南部Hohenpeissenberg气象观测站所获得的一组长期测量数据非常受欢迎。这些数据表明，OH水平没有可以观测到的趋势。令人吃惊的是，鉴于这种自由基所参与的很多反应，OH的变化与太阳紫外辐射有密切的、线性的关系。

非火山地震的根源

非火山地震（与由岩浆在火山下运动所产生的地震活动相似、但却发生在与任何火山活动相距很远的地方的地震活动），大约6年前首次在日本东南的南开海槽消减带被观测到，随后在卡斯卡底古陆消减带和在圣安德列斯断层下都被观测到。造成这种“新型”地震活动的机制仍然不清楚。现在，来自日本西南的地震监测结果被用来确定与非火山地震相关的低频率事件的位置。这些地震发生在板块界面上，这一证据和其他证据表明，它们以及相关的地震是由板块界面上的由流体导致的剪切滑动产生的，而不是由流体的流动直接产生的


最喜欢酸的产烷生物

微生物学家成功培养出了迄今所发现的最喜欢酸的产烷生物。新物种是在纽约州的McLean沼泽中发现的，是被称为“甲烷微生物”的一个类群中的一员。该物种喜欢在pH值为5左右的环境中生长，以前这个纪录的保持者为Methanobacterium espanolae，它的最佳pH值在5.5和6之间。虽然其他一些产烷生物能在pH值低至4.5的环境中存活，但该新物种是第一个在这样的酸性条件下表现出生长和最佳产烷性能的物种。生活在酸性土壤泥炭沼泽中的微生物是大气甲烷的重要来源，这种甲烷与全球变暖有关。

肌浆球蛋白-V的三维结构

人们对细胞用来将特定成分送到正确地点的机制越来越感兴趣。运动蛋白肌浆球蛋白执行很多这样的运输功能。现在，Liu等人已经确定了肌浆球蛋白-V一种被抑制状态的三维结构：该结构显示了解决将一个分子马达从其目的地返回出发点的问题的一个新机制。当肌浆球蛋白-V没有运载货物时，它采用一种紧凑的结构，该结构与迅速作踏板运动的肌动蛋白细丝结合在一起。在另一篇论文中，Thirumurugan等人利用各种不同的方法证明，在没有货物时，肌浆球蛋白-V与货物结合的区域结合到其自身的运动区域上一个特定目标上，抑制其自己沿肌动蛋白轨迹的运动，削弱其与肌动蛋白的结合。这两篇论文揭示了细胞所采用的、将货物运输置于控制之下的巧妙方法。

current

Nature2006年7月20日要览
封面故事：食物链的复杂性与稳定性

食物链网络所反映的是哪些生物吃另一些生物，可用来直观反映生物群落的组织。食物链网络是复杂的，达尔文也认识到了这一点，他曾形象地将一个食物链网络比作一个“错综复杂的河岸，它被很多种类的很多植物所覆盖，有鸟儿在灌木丛上鸣唱，有各种各样的昆虫飞来飞去，还有蠕虫在潮湿的土中爬行”。本期封面图片（由Sergi Valverde用Netlab软件绘制，svalverde@imim.es）所反映的是一个根据经验绘制的食物链网络的复杂性，其中的物种是与英国Silwood公园的金雀花相关的物种。Montoya等人对最近关于生态网络的研究工作进行了评述，并对一个矛盾现象进行了分析。该矛盾现象是这样的：理论预测复杂的网络是脆弱的，而复杂性却会发展变化并长期存在。他们得出的结论是，这些网络的确是复杂的，但没有复杂到我们无法了解它们的程度。在反映进食关系的图谱中有简化的模式，“错综复杂的河岸”部分地方不像其他地方那么复杂。随着模拟越来越接近实际，影响生态脆弱性的因素将会变得越来越清楚，这对关于生态影响和保护的研究工作是有好处的。（Review Article p. 259）本期Nature还刊登了反映生态问题的其他文章。在一篇参与生态系统生物多样性争论的文章中，Rooney等人发现，真实食物链网络中有一个重复出现的特征：处在食物链顶端的捕食者会将在生产力和周转率方面都不相同的明显“很快”的能量通道与明显“很慢”的能量通道耦合起来。理论分析表明，这种耦合是食物链稳定性的关键。令人吃惊的是，降低生物多样性的人类行为也会逐渐破坏赋予这种稳定性的结构。所以，现在也许是不要只关注生态系统生物多样性、而要更多关注产生食物链稳定性的因素的时候了。（Article p. 265; News and Views）我们都承认，生态问题是复杂的。但是，需要进行与生物多样性有关的决策时，政策制定者们却没有一个得到大家认可的国际专家组织向他们提供咨询。在气候变化方面，国际上有IPCC（政府间气候变化专门委员会）。现在，生态学家提出要成立IMoSEB，其全称为“International Mechanism of Scientific Expertise on Biodiversity”。(Commentary, p. 245)
关于再发新星RS Oph的观测结果

今年2月，再发新星RS Ophiuchi (RS Oph)诞生了。每隔20年左右的时间，该双星体系的白矮星就会从其红色的巨型伴星那里积聚足够多的物质，促成一次热核爆炸，这种爆炸在我们看来是其亮度由非常暗的12.5等左右增加到5等。两个小组在本期Nature上报告了对最近爆发的观测结果。Sokoloski等人利用卫星X-射线观测结果来揭示最初阶段的情况，在最初阶段，爆炸波自由向外传播。在2天时间内，向外传播的波开始慢下来，说明爆炸所产生的碎片要比从这样一次事件所预期的数量少得多。O'Brien等人利用最大的陆基射电天文望远镜阵列来对RS Oph进行观测，因而能够在最初发现14天之后首次对一个新星爆炸中的冲击波进行直接成像观测。所显示的结构表明，该天体正在向一个恒星残体发展演化，类似于一种二类超新星的演化，但它是在几个月的时间尺度上演化的，而不是在千年的时间尺度上。
一种基于石墨薄片的新型复合材料

碳纳米管非凡的机械性能来自它们由之形成的、薄至原子级的碳层（石墨薄片）的非凡强度和硬度。相比之下，大体积的石墨（一种多晶材料）断裂强度低，容易因石墨薄片的脱层发生断裂，或在晶体之间的颗粒边界上发生断裂。现在，通过将石墨薄片与石墨分开、并通过化学方法对其进行调整，Stankovich等人研制出了一种成本不高的聚合物基质复合材料，它含有散布的石墨薄片，该材料具有一系列有用的热性能、电性能和机械性能。
板块断裂造成地表裂缝

在2005年9月的一段为期15天的时间内，埃塞俄比亚阿尔法低地60公里长的一段，因超过2立方公里的熔化岩石注入进该板块中而被撕开，在地表上形成了一个8米宽的裂缝。事件前后获得的卫星雷达影像表明，这里形成了一系列裂缝，裂缝两边隆起，地表沉降到了熔化的岩石上。这一系列事件在过程上与发生在冰岛Krafla 的事件相似，说明大陆板块断裂曾经在阿尔法低地发生过，在板块断裂过程中，中海洋山脊特征性的轴向分割开始出现。
副突变是RNA引导的

副突变是上个世界50年代首次在玉米中发现的，此后曾在其他植物、真菌、甚至小鼠中发现，它是一个打破常规的遗传模式。大多数情况下，孟德尔的遗传法则是得到遵守的，基因对独立遗传。副突变是一种相互作用，在这个过程中，一种基因的一个沉默的等位基因将另一个“积极表达”的等位基因变异，所以它也被沉寂。现在，利用玉米所做的新的研究工作表明，副突变是RNA引导的。与副突变和转位子沉寂相关的染色质状态的稳定性要求mop1基因，它为一个依赖于RNA的RNA聚合酶编码。
KLF2的一种新功能

转录因子KLF2长期被认为在控制成熟T细胞的存活和静止中扮演一个关键角色，因为缺乏KLF2的T细胞会在胸腺中形成，但不能进入周围淋巴器官。一项新的研究工作对这种表现型提出了另一种解释，这种解释与KLF2作为胸腺细胞和T细胞迁移的一个调控因子这样一个完全不同的功能是一致的。 KLF（Krüppel类转录因子）家族的蛋白参与脊椎动物发育的很多方面，并且与若干疾病状态有关。KLF2这一新发现的功能与不同细胞类型的终端分异所必需的其他一些KLF是相似的。
能够对组蛋白H3进行去甲基化的酶

本期Nature上两篇论文识别出了能够从组蛋白H3的Lys 9残体上对一个三甲基官能团进行去甲基的酶，而该官能团是形成异染色质所需的一个“标志”，以前被认为是稳定的。Cloos等人发现，GASC1（JMJD2酶家族的一个成员）在过度表达时能破坏异染色质的结构，并且可能有助于肿瘤的形成。Klose等人发现，JHDM3A（也是一种JMJD2型的酶）的过度表达破坏异染色质的结构。它可能在常染色质中发挥功能，对转录进行调控。

蛋白的折叠和展开

过去，蛋白折叠通过理论研究一直要比通过实验研究更容易一些。但最近，理论已经开始被实验所证实。人们一般认为，所有蛋白都是在一个突然的动作中折叠的，但与这种看法相反的是，一些蛋白事实上是逐渐折叠和展开的，而且整个过程是在一系列被称为“下坡折叠”的步骤中进行的。Sadqi等人利用一种新颖的NMR方法来监控一个蛋白从原始状态开始一个原子一个原子地展开过程。他们获得的结果分辨率高于以前获得的结果，并且证实了折叠是一个统计过程，利用一种“下坡景观漏斗模型”可以最好地来理解它。另外，协同性可通过绘制一个蛋白内的原子相互作用来理解。
通过控制温度改变颗粒聚集程度

颗粒材料的处理和存放在很多行业中很重要，通过更好地了解造成颗粒聚集在一起的因素，有可能对相关技术进行改进。机械搅动通常在用来控制颗粒材料动态构型的体系中发挥一定作用。但新的研究工作表明，控制温度是另一种办法。在用玻璃珠所做的试验中，仅仅通过升高温度、然后再降低温度，就能诱导颗粒聚集程度的可控增加。

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Nature2006年7月27日要览

封面故事：锰掺杂砷化镓的扫描隧道显微镜研究

将金属作为“掺杂物”添加进半导体中的做法，被用来调整晶体管和二极管的电子性能。一项新的研究工作，利用在原子精度上取代单个掺杂物的办法来测量它们在纳米尺度上的相互作用。在掺杂锰的砷化镓中铁磁性的发现，激发了人们对基于电子自旋的半导体的兴趣。该研究利用扫描隧道显微镜来观察锰－锰相互作用中所涉及的砷化镓的电子状态。研究人员发现，铁磁相互作用严重依赖于晶体取向，这种性质也许可被用来生长铁磁转变温度超过随机掺杂材料的定向结构。该现象还有可能导致生成用在记忆或信息处理过程中的耦合量子位。（Letter p. 436）封面图片：砷化镓表面上所观测到的锰空穴状态调控自旋状态（箭头所示）之间的磁相互作用。
癌症与炎症之间的一个联系

人们长期寻找的癌症与炎症之间的一个联系已经被发现。由白介素-23（IL-23）（存在于很多人类肿瘤中）诱发的炎症，似乎能通过保护肿瘤不受免疫系统攻击和促进血管形成来帮助肿瘤生长。出生时没有IL-23的小鼠不会患癌症，这同体内IL-23被抗体阻断的小鼠一样，说明对待人类癌症也许可以采取一个类似的策略。
“土卫六”上的甲烷雨

土星的卫星“土卫六”和地球是太阳系中雨能到达地表的唯一地方。不过“土卫六”的雨可能与我们地球上的雨不是很像，因为它是甲烷雨，而且水和甲烷的大气周期是很不同的。本期Nature上两篇论文提供了关于“土卫六”上的雨天会是什么样子的线索。Hueso 和 Sánchez-Lavega利用一个数值模型发现，强甲烷对流风暴伴随着强降雨在某些条件下可能会出现在“土卫六”上。这些甲烷风暴与地球上的山洪暴发可能类似。Tokano等人提供了由搭载在“惠更斯”探测器上的仪器所获得的甲烷分布和温度数据。“惠更斯”最近拍摄了像是河流或河床的景观，但图像中没有任何液体的痕迹。但是，新的大气数据表明，“土卫六”上会下比较小的毛毛雨。与天文望远镜或“卡西尼”飞船所观测到的云形成对比的是，“惠更斯”所碰到的云是普遍存在的，说明降雨是在“土卫六”全球出现的，可能会影响“土卫六”的地表结构。
彗星与星际尘埃的异同

彗星据信是由“脏雪”聚集成的，大约是与太阳系在同一时间形成的。彗星与星际冰在组成上的相似性是引人注目的，说明它们可能起源于星际冰。然而，二者之间也有明显的区别：与分子云相比，彗星中缺少分子氮。或者说，人们是这样认为的。Maret等人利用一种新方法测定了一个致密的分子云中氮的丰度。结果是，他们没有发现分子氮占优势，而是发现原子氮占优势。该发现进一步表明了彗星、陨石、星际尘埃和分子云之间的相似性。由于氮的分解对原子氮来说比对分子氮更大，所以该发现也可以解释在陨石和星际尘埃颗粒中所观测到的同位素异常。
三种形式tRNA修饰酶的晶体结构

硫原子对于活细胞的生物合成机制来说有点难以对付，因为它们太活泼，需要采用特殊办法来驯服它们。现在，谷氨酸盐、赖氨酸和谷氨酸tRNA的大肠杆菌tRNA修饰酶的三种形式的晶体结构已被确定。这种酶在蛋白合成期间对限制核糖体上“三字母”密码子-反密码子摇摆起关键作用，而将硫引入到其34号残体上的尿苷上形成硫尿苷是它发挥这一功能的关键。三种不同结构，让我们看到了将目标U34的位置转移到靠近催化点的地方、同时激发提供硫元素的两个半胱氨酸残体的连续反应是怎样进行的。最后得到的“封闭的”复合物，通过形成一个催化室来将活化点与溶剂屏蔽开来的办法帮助将硫原子准确地纳入到结构中。这可能是将活泼原子放到大分子中精确位置的酶的一个普遍机制。
一种极端喜欢热酸环境的微生物

尽管环境条件极端恶劣，但深海热液喷孔仍是众多微生物的生存之地。不过此前这种环境中还少发现一种生物：地球热酸温泉中生活着喜酸生物，但尽管理论预测在硫化物沉积物中存在酸性小生境，此前从这种沉积物中分离出的所有微生物却都是喜中性的，或者最多是能耐酸的。现在， 研究人员终于从一个热液喷孔中分离出了一种极端喜欢热酸环境的微生物。它不是一种细菌，而是古生菌DHVE2（深海热液喷孔广古菌-2）家族的一个成员。它生长在pH值在3.3和 5.8之间、温度在55–75 °C的环境中。它占古生菌种群数量的比例接近15%，所以可能是这些环境中铁和硫循环中的一个主要因素。
关于流感疫情的数值模拟

关于一次潜在的流感爆发事件的流行病学数值模型表明，不存在一剂能够控制流感爆发的灵丹妙药，但将多种方法结合起来有可能减少传播，拯救很多生命。出入境控制不大可能有很大效果，限制国内旅行对控制疫情在国内的传播也几乎不起作用。这些模型预测，英国的一次疫情会在第一个病例发现之后两到三个月内达到高峰，而在四个月内结束。研究还表明，在一次疫情开始之后两个月内就需要有疫苗，这样才能对降低感染率起到较大作用。这意味着，疫苗要发挥作用就需要提前储备。
伤口电流在伤口愈合中所起的作用

在所有试验的动物中，上皮的破坏会产生一个内生的电流，涉及伤口愈合的细胞已知会对所施加的电信号产生响应。科学家对这些由伤口诱导的电流的了解已有150多年了，但在这些年中的很多年，人们对这种电流在伤口愈合中所起作用基本上是持怀疑态度的。用小鼠和组织培养所做的新的研究工作将调控细胞运动的基因和信号作用通道与伤口愈合对电流的响应联系了起来，因而有可能导致人们对这一有趣的现象有一个更积极的态度。在该发现中居中心地位的分子是phosphatidylinositol 3'-kinase-γ (PI3Kγ)和肿瘤抑制因子PTEN，它们被发现控制“愈合”细胞朝向由受伤引起的电信号的“向电性”运动。
血管内腔是怎样形成的？

上皮管是很多不同组织中的重要结构单元，这些组织包括血管体系。在这些组织中，由于人们对抑制血管生成的物质作为抗癌药物的兴趣，使得它们在药理上也是很重要的。它们精确的形成机制一直难以确定。现在，对活斑马鱼（这种鱼是透明的，因而方便研究）的血管形成所做的高分辨率延时成像研究表明，血管内腔是由细胞内液泡合并形成的，液泡合并后又融合进了胞质膜中。该研究最终为已有一个世纪之久的关于内皮空腔形成的融合模型提供了活体确认，并且最终推翻了关于血管形成的其他模型，消除了人们对细胞培养赝品的担心。

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Nature2006年8月3日要览

封面故事：一种新型智能液体微型镜头

光学成像、医学诊断和“建在一个芯片上的实验室”技术等领域的微型化趋势，正在为尖端微型镜头创造出一种市场需求。现在，研究人员研制出了一种新型智能液体微型镜头，它与目前的大多数镜头的不同之处在于，它能自对焦。这种镜头的关键部件是一种能对刺激产生响应的水溶胶，该水溶胶被集成进一个微型液体系统中，充当一个液滴的容器。该水溶胶同时探测刺激和促使液滴形状发生变化，从而也使焦距发生变化。刺激包括生物和化学试剂以及物理参数。在这种微米尺度上，固定的液-液界面被用来获得稳定的装置，从而实现10秒到几十秒的响应时间。这样的镜头可以具有几乎任意长度的焦距，并且可以方便地集成进阵列中。本期封面所示为一种智能液体微型镜头，在其中，一种水溶胶（图中带斑纹的环）根据一个局部刺激调控镜头形状
钙调蛋白的水平与鸟喙长度相关

几年前，“达尔文雀类”（指在教科书中始终与自然选择的适应辐射联系在一起的鸟类）不同物种的喙的深度和厚度被发现与Bmp4 (骨形态遗传蛋白-4)的表达相关。当时，一次寻找候选目标的筛选工作并没有发现任何有可能与不同喙长度有关的基因。现在，对不同“达尔文雀类”胚胎的喙原基中的转录情况所做的DNA微阵列分析表明，钙调蛋白（一种参与Ca2+信号作用的分子）的水平与喙长度相关。有了这两个调控喙生长不同尺度的通道，就可以设想出一个能够在不同选择条件下生成很多不同喙结构的机制来，从而也能选择出一个比较好的关于适应辐射的模型来。
P2X受体的重要性

ATP是所有活细胞中能量交换的通用货币，但它也存在于细胞外，与跨膜受体发生相互作用，来影响神经细胞、肌肉、腺体和免疫细胞中的细胞内事件。在从细胞中释放出来时，ATP可激活P2X受体，该受体是存在于大多数身体组织中的非选择性阳离子通道。由于没有药理学方面的工具，科学家对这些受体所发挥的生理作用很不了解。但现在有了“苏拉明”(suramin) 和PPADS这样的P2X阻断药物，这些受体作为细胞表面ATP传感器在健康和疾病中的重要性正在被人们所认识。
一些基因对胚胎干细胞分异的影响

在一项大规模基因组学研究中，研究人员确定了大量候选基因对细胞分异的调控作用的贡献。短发卡RNA（shRNA）基因沉寂作用被用来逐个沉寂65个基因的表达，这些基因的表达水平在小鼠胚胎干细胞分异时是下降的。将这些基因中的7个删除，会对自我更新产生负面影响。这些分子在使胚胎干细胞具有自我更新的能力和生成很多其他细胞类型的潜力方面可能发挥着重要作用。
通过数值模拟解决标准宇宙模型与观测结果的矛盾

虽然标准宇宙模型能够成功描述宇宙的大尺度结构，但在较小的尺度上该模型却不是很好。例如，该模型所预测的附近星系中心暗物质密度（密度曲线中的一个尖峰或低谷）要比实际观测中所看到的低，这说明星际暗物质晕圈有一个“平坦”的中心核。Mashchenko等人通过数值模拟解决了这个矛盾。他们的数值模拟表明，小型原始星系中由以超新星形式出现的恒星反馈作用所驱动的气体的随机体量运动，有可能使中央暗物质尖峰变平。当这种尖峰被除掉后，在随后的星系合并过程中将不能再产生，所以在当前的宇宙中，小星系和大星系都会有平坦的暗物质核心密度曲线。
不会被吞噬的伴星

在像我们的太阳一样的恒星周围的轨道中，已经发现了超过100颗行星和褐矮星。当这些恒星演变成为红色巨型星时，它们将会轻易吞噬其伴星，而这之后会发生什么呢？一颗白矮星的第一颗已知的近距离亚恒星（褐矮星）伴星的发现表明，让我们意想不到的是，这些伴星中有些会在相互作用中存活下来，相对保持不变。
太阳辐射对有机质分解的重要影响

生物过程被认为是陆地生态系统中有机质分解的主要原因，而由UV-B辐射所引起的降解等非生物过程扮演次要角色。但根据在半干旱的巴塔哥尼亚荒原上所进行的一项研究，事实不是这样的。在这里， 研究发现，影响碳的周转的主要因素是太阳辐射。阻断全部阳光或UV-B，会大大降低树叶杂草等的分解速度，而土壤有机物的减少或限制性土壤资源的增加却没有影响。这些结果表明，碳循环有一个短的周期，初级生产的相当大一部分可能会通过光降解丢失到大气中，而不通过土壤有机质库进行循环。由于地球陆地表面近40%是沙漠，所以影响辐射水平的全球变化因素（如臭氧损耗或云层）有可能对碳的存储产生很大影响。
面部识别的机制

30年以前，研究人员在猴子的下颞叶皮层中发现了面部选择神经元。尽管此后有数十项关于这种“面部细胞”的报道，而且人们还普遍假设这样的神经元很可能参与面部识别，但此后人们几乎没有对尖峰响应与关于人类面部感觉的大量心理物理文献进行对比。但现在，一组新的实验结果将猴子下颞叶皮层中的面部选择神经元与关于面部感觉的一个明确的心理层面联系了起来。在该研究中，研究人员对短尾猴进行训练，让其识别由电脑生成的人脸。结果表明，参加实验的猴子是通过将电脑生成的一个人脸与其大脑中存储的一个一般的或“标准”的人脸进行对比来识别的，而不是通过记忆每个人脸是什么样子来进行识别的。人类中的一个类似的机制也许可解释我们为什么能够在不到一秒的时间内识别出一个面孔来。

30亿年前就存在消减过程

Nature杂志上7月13号的一篇News Feature文章透露了关于板块构造“年龄”的一场争论。板块构造塑造了我们今天所看到的世界，但关于它是什么时候开始的问题却是一个让地质学家仁者见仁、智者见智的问题。在本期Nature上，Moyen等人非常可信地论证了在30亿年前就存在消减过程（板块构造的一个关键部分），而在那时板块构造本身是否存在就曾受到质疑。他们在论证中所依靠的证据，来自32亿年前一个“太古代”山系（南非的Barberton绿岩带）中高压、低温变形的标记。这一结果是科学家首次明确指出在“太古代”中期存在这种类型的活动
能激活Merlin肿瘤抑制因子的磷酸酶

研究人员已经识别出了激活Merlin肿瘤抑制因子（也被称为神经纤维瘤-2）的磷酸酶。它是一种肌浆球蛋白磷酸酶，被内生抑制因子CPI-17所抑制，后者的水平在人类肿瘤中经常是升高的，可能通过使Merlin失去活性而有助于癌症的形成。将这些发现放到一起，我们就会看到一个新的肿瘤抑制级联过程，该过程可通过至少两种方法被破坏：通过突变（NF2），或通过升高假定的新致癌基因CPI-17的水平。
描述锯蛋白分异的分析模型

相同锯蛋白微粒能在活体中产生不同表现型或不同“类别”。这个矛盾通常是用锯蛋白构型的差异来解释的。Tanaka等人提出了一个分析模型，该模型描述了酵母中锯蛋白不同物理参数与锯蛋白微粒之间的相互影响何以导致一种特定类型的锯蛋白的出现。他们的实验显示，最强的表现型事实上是通过一个生长缓慢而脆性增加（脆性增加会促使锯蛋白分裂）的微粒生成的。 锯蛋白微粒进行分裂、为进一步生长生成新的“种子”的趋势，在感染性（锯蛋白）和非感染性淀粉质对其寄主的重大生理影响中可能是一个关键因素。

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Nature2006年8月10日要览


封面故事：5亿年前的动物胚胎化石？
保存非常好的、距今已有5亿年的动物胚胎化石（里面嵌入了磷酸钙，外面也包裹了一层磷酸钙）引起人们很大兴趣，因为它们可能含有关于动物演化一个关键阶段的发育过程的宝贵信息。 这些化石尺寸很小，这使得人们难以对它们进行研究，但一种新开发的方法可以让科学家恢复以前无法接触到的结构细节。这种新方法要用到利用一个同步加速器X-射线光源进行亚微米尺度的断层分析，它被用来解决化石形成过程中的一些极端问题。关于已知最早的两侧对称动物胚胎Markuelia 和 Pseudooides的微型化石的内部解剖结构的引人注目的数据，澄清了关于前者发展史的某些疑问，并且显示了关于后者发育过程的一个以前未知的模型。本期封面所示为一个Markuelia胚胎的一系列虚拟切片，它们既显示了这种动物的胚胎特征，也显示了其死后特征

可提高水稻抗涝性能的基因
在很多亚洲国家，由于洪水损毁水稻作物而导致巨大的经济损失。大多数水稻栽培品种会在完全浸在水中后一周内死亡，但也有一些品种能在水下生存几个星期时间，这是由于它们有一个较大的定量特性基因位点，被称为Submergence 1 (Sub1)，其位置在第9号染色体的着丝点附近。现在，对 Sub1基因所做的一项详细研究发现，其中的一个基因Sub1A是水稻抗浸没性能的主要决定因子。将Sub1A引入一种在亚洲广泛栽培的水稻品种中，可提高其在洪水条件下的存活率，而不需要以牺牲其高产量和其他优点为代价。

关于古老恒星中锂数量的矛盾被解决
对宇宙微波背景所做的精确测量，揭示了关于早期宇宙的性质及其膨胀过程的很多信息。然而，有一个长期未能解决的矛盾：在最古老恒星上所观测到的锂的量不到“大爆炸”中的核反应所产生的锂的一半。现在，Korn等人解决了这一矛盾。他们发现，其他元素的丰度变化趋势可由扩散性涡动混合过程来解释，这个过程将锂带到了恒星深层。

直径小于100米的海王星外天体
Scorpius X-1 (Sco X1)在天文学历史中具有重要地位，因为它曾经是除太阳以外第一个所探测到的宇宙X-射线源。现在，它有了一个新头衔：由“Rossi X-射线定时探测器”卫星所获得的关于该天体X-射线光曲线中小而显著的下降，可能代表着首次观测到的小型（直径小于100米）海王星外天体（TNO）。这些不规则性出现在毫秒尺度上，几乎可以肯定是由微型TNO的隐藏造成的。自从奎波带天体首次于1992年被发现以来， 迄今已经发现了超过1000个TNO。已经观测到的TNO 直径在数百公里至几千公里之间，但预计还存在很多更小的天体。

火山岩浆从地幔流出的机制
沿地球构造边界分布的火山的岩浆，是来自深层地幔中所产生的熔融物，但这些熔融物是怎样从地幔到达火山的却仍然不清楚。受到最近一些发现部分熔融的岩石中存在由应力驱动的分离现象的实验工作的启发，Katz等人提出了一个新理论，来解释这一系统的行为。该理论预测，在正在发生变形的、部分熔融的团块中，会自然出现成带状分布的集中的熔融物和剪切力。这说明，熔融的岩石从海洋中部山脊下面的地幔中的快速流出，可能是通过一个具有高度渗透性的、由富含熔融物的带状结构结成的网络发生的，而不是通过慢速流动的、统一分布的多孔流发生的


声子-偏振子波及相关X-射线衍射技术
通过空气传播的光的基本粒子是光子。但当光通过凝聚态物质传播时，它会与凝聚态物质的晶格产生耦合，生成复杂的粒子，被称为偏振子。一项新的研究工作，利用超快X-射线衍射来直接观测支持固体中这种光激发的原子位移。在这项研究中，穿过铁电性钽酸锂（LiTaO3）传播的太赫辐射与晶格振动产生耦合，生成声子-偏振子波。这种新的X-射线衍射技术使研究人员有可能去跟踪晶格中支持这种波的传播的离子的绝对位移。


小鼠鼻子中的第二套嗅觉受体
研究人员在小鼠鼻子中发现了第二套嗅觉受体，其中包括一些可能探测信息素、因而也许与交配有关的嗅觉受体。这些受体的基因也存在于鱼类和人类中，这让我们看到这样一个可能性：一种人类信息素受体可能很快将被发现。新发现的与痕量胺相关的受体（TAAR）存在于鼻腔内层中一组独特的细胞表面上，与探测气味的受体分子明显不同。 至少有三种不同的TAAR识别小鼠尿液中的不同化合物，这说明它们在探测个体间微妙的化学信息中可能扮演一个角色。

“刺胞动物”与两侧对称动物的Hox基因
从昆虫到人类的两侧对称动物的身体主轴，是在名为Hox的同一组基因的指示下形成的。了解Hox基因的演化及相关的ParaHox基因，需要关于在更为古老的动物类别中的Hox基因的互补基因的知识。Chourrout等人研究了这样两种动物中的Hox基因，它们分别是“刺胞动物”Nematstella 和 Hydra， 是在距今6亿年前出现的。虽然这些生物具有与两侧对称动物的前部Hox基因群相应的基因，但这些Hox基因的其余部分却有独立起源的迹象。该研究还表明，假设中的ProtoHox祖先基因群有一个简单的起源，即起源于仅仅两个基因。经过广泛的基因复制后，“刺胞动物”和两侧对称动物的Hox基因群遵从了独立的演化轨迹，得到了不同的结局。


Card9蛋白与先天免疫性的关系
我们很不了解的Card9蛋白（在结构上与先天免疫系统中所涉及的Carma蛋白相关）存在于包括血液淋巴细胞和脾脏在内的各种不同组织中。现在，Card9被发现控制一种以前不知道的、具有抗菌活性的先天免疫通道。Card9与Dectin-1发生相互作用，后者是哺乳动物先天免疫系统探测真菌的主要模式识别受体。该结果表明，先天和适应性免疫系统在演化上截然不同的ITAM受体，都通过对上游适应子的不同使用来选择性地结合保留下来的Bcl10/Malt1信号作用模块。

IT皮质中的神经活动与物体识别相关
在灵长类动物大脑皮层中一个被称为下颞叶皮质(IT)的区域所进行的直接电生理记录和fMRI扫描实验表明，该区域选择性地对高度复杂的视觉刺激（如面部特征）做出响应，从而导致这样一个假设：大脑中这个区域与物体识别有关。现在，研究人员获得了该假设的直接证据，因为他们发现了面部选择神经元与面部识别之间的一个直接联系。 IT皮质中面部选择神经元的微弱电刺激，会导致猴子关于面部类别的决定发生一个严重偏差。除了将 IT皮质中的神经活动与物体识别联系起来外，这项研究工作还为今后进行关于物体形状的神经编码的研究搭建了舞台。

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Nature2006年8月17日要览


封面故事：影响核小体定位的因素
真核基因组在活体中不以裸露DNA形式存在，但在被称为染色质的蛋白-DNA复合物中是以裸露DNA形式存在的。染色质含有核小体，它们是紧紧包裹在一个组蛋白核心周围的短DNA片段，排斥大多数结合DNA的蛋白，所以起抑制剂的作用。在一项研究工作中，研究人员将计算方法和实验方法结合起来，用以确定核小体对DNA序列的偏好，并预测整个基因组范围内核小体的组织。酵母基因组编码一个内在的核小体组织，这可以解释活体中核小体位置的大约一半。该编码在不同真核细胞中都高度保留了下来，它的作用是将转录因子引导到它们的结合点，并辅助很多其他的特定染色体功能。本期一篇配发的News and Views文章讨论了DNA序列和其他调控因子在核小体定位中所起的作用。（Article p. 772; News and Views）封面图片（绘图：Helit Sayfan Altman）所示为带有几个核小体的一段染色质。

星系形成过程中一个关键时期的事件观测
配备有最新近红外成像分光镜和适应性光学系统的大型陆基望远镜，能够观测发生在星系形成一个关键时期（“大爆炸”之后约30亿年，当时宇宙只有其现在年龄的约20%）所发生的事件。对这一时期一个正在形成恒星的高红移（z=2.38）星系所做的观测显示了该星系的内部结构。一个巨大的、转动的原始盘，在将气体送往位于中心位置的一个由恒星鼓出的包中的一个正在不断增长的黑洞中。以前，星系的分级积累中所涉及的时间尺度和过程只是一种猜测；现在，它们是所观测到的东西。而且，随着这一时期更多星系得到分析，关于星系形成的模型还可以进一步优化。

火星上的冰盖
本期两篇论文讨论了在火星南方所看到的引人注目的季节变化。火星上的冰盖主要由冷冻的二氧化碳组成，冰盖上有不寻常的暗点，它们被认为是由一块透明的、近乎纯净的CO2冰形成的。Langevin等人提供了来自搭载在“火星奥德赛”上的THEMIS照相机所拍摄的红外和可见光图像，它们与火星上存在一块很厚的透明冰的观点是不一致的。在与该论文相伴的一篇论文中，Kieffer等人报告了他们的红外和可见光数据，这些数据表明，所观测到的景观在入夏很久之后也能保持在CO2冰的温度下，而且它们一定是被带到冰表面上的颗粒物质。他们提出了一个模型，按照该模型，存在一种半透明的、不能渗透的CO2冰盖，在该冰盖的底部会出现升华现象，产生在冰下流动的高速CO2气体流，使冰盖升起，同时产生能将沙子大小的颗粒通过喷孔喷出去的喷射流。

多铁材料和磁电耦合
关于多铁和磁电材料的研究正在重新兴起。多铁材料将铁电晶体稳定的、可切换的电极化与通过铁磁晶体的量子力学交换现象产生的稳定的、可切换的磁化结合了起来。真正的“多铁”材料几乎不存在，而磁性和电性的“磁电耦合”更为普遍。由于这种材料有技术应用前景，所以属于这种类型的一些引人注目的新化合物正在开发当中。

设计通用量子逻辑门已万事俱备
实现现实的量子位的最有希望的方法之一是，利用半导体量子点中的单电子自旋状态。关于这种自旋量子位的一个详细技术建议是在大约10年前发表的，此后，实现这种自旋量子位所需的全部要素（如长寿命自旋态和电子自旋的初始化）已被一一报道出来。现在，最后一步，也是最难的一步也已经完成，那就是驱动单个电子的相干自旋振荡，这是完成量子运算所必需的。这一点是通过施加振荡磁场做到的，这种磁场与电子自旋的进动频率发生共振，是在一个双量子点系统附近的芯片上产生的。现在，设计通用量子逻辑门的一切条件都已具备。

Skyrmion的其他存在形式
现代物理学中一个长期存疑的问题，是按照连续场中可数粒子对“波-粒二象性”进行描述。我们知道，被称为skyrmion的像粒子一样的状态（这些状态是由Tony Skyrme设想出来的）是从微观尺度到宇宙尺度的非线性场模型的一个特点。但迄今为止，我们只确定了skyrmion以激发态存在；当它们被外部场或拓扑缺陷稳定时，以图灵模式存在；在量子霍尔磁体中以自旋图案存在；或在液晶中以蓝相存在。新的理论工作表明，skyrmion还能在不同类型磁性金属中形成稳定的基态，处于这种状态时它们应能够用现代磁性显微镜方法直接观测到。按照这一新理论，skyrmion基态应普遍存在于大量材料中。

用于物体识别的新算法
即便是在吵杂的视觉图像中，人类通常也能够毫不费力地找到相干区域，这是物体识别的关键。在自然观看条件下，电脑算法在完成这项任务时一直不是很成功，部分原因是，早期关于该问题的研究工作只对图像进行了局部计算。现在，一种新方法已经开发出来，它所靠的是图像分割，即对一个图像的所有突出区域进行分析，再将这些区域做成一个有层次的结构。该方法比以前的方法更快，更准确，但所得到的算法使用起来相对比较简单。研究人员通过在由物体构成的一个大数据库中寻找与一个目标物体相匹配的物体的方式，对这种新方法进行了演示。

古生菌在土壤氨的氧化中居主导地位
硝化作用指的是微生物将氨转换成硝酸盐的过程，它是全球氮循环中的一个关键过程。人们曾经普遍假设，专门进行硝化作用的细菌是土壤中在需氧条件下氧化氨的主要细菌。对为名叫“氨单氧酶”的关键酶的一个亚单元编码的amoA基因的丰度所做的分析表明，在来自三个不同气候带的12种不同土壤类型中，来自泉古菌门(Crenarchaeota)的古生菌的amoA基因数量要比细菌的amoA基因数量多3000倍。所以，在原始土壤和农业土壤中，古生菌迄今似乎都是居主导地位的氨氧化剂。

Notch受体在控制干细胞的一个通道中所起的作用
将干细胞用于治疗的一个障碍是，难以控制它们的生长和分化。Androutsellis-Theotokis等人发现，Notch受体在控制胚胎干细胞、胎儿干细胞和成年干细胞的一个通道中扮演一个至关重要的角色，而且向成年大鼠的大脑中施用Notch配体，可帮助大鼠在一次模拟中风之后恢复行动。该发现为以鼓励身体内生的干细胞去修复损伤、而不是试图生长和移植新细胞为目的的疗法铺平了道路。

癌症干细胞的身份
癌症被认为是来自正常组织细胞或定向祖细胞。关键问题是，在后一种情况下，能够自行更新（祖细胞缺乏这种能力）的癌症干细胞是怎样出现的。有一组小鼠白血病干细胞，将少到只有4个的这种细胞注射进小鼠体内，就能诱发白血病。现在，这样的小鼠白血病干细胞已经从通过定向祖细胞中的一个突变患上白血病的小鼠身上分离出来。这使得研究人员有可能利用基因表达筛选的方法来确定这些细胞的共同身份，观察从正常祖细胞向白血病干细胞的转变。 引人注目的是，白血病干细胞大体上能够保持定向祖细胞的基因表达特点，同时激发正常情况下在造血干细胞中表达的一个亚组的基因。至少可以说，这些基因中有些对于白血病干细胞的自行更新是重要的。白血病干细胞和正常干细胞之间的差别，对于开发一种能够选择性地以癌症干细胞为目标的药物的工作来说也许还是好消息。