《自然》杂志每期内容精选

chemytwei

Nature2006年8月24日要览



封面故事：与感知酸味有关的离子通道被发现
近年来，研究人员发现了哺乳动物5个基本味觉中3个的分子机制，它们分别是甜味、鲜味（谷氨酸单钠的一种味道）和苦味。其他两种味觉（即酸味和咸味）的分子机制却捉摸不定。现在，研究人员发现，PKD2L1离子通道是哺乳动物一个候选的酸味传感器。 PKD2L1 (一种多囊肾病类的离子通道)在舌头上一个亚组的受体细胞中表达，这个亚组的受体细胞与主管甜味、苦味和鲜味的受体细胞明显不同。它还存在于脊髓中央管道周围的神经元中，这些神经元会响应于细胞外pH值的下降而诱发行动势。这些细胞可能是科学家长期寻找的脑脊髓液体化学传感系统的构成部分。这项工作为很不相同的生理条件下酸味的感觉指出了一个共同的基础。在本期封面图片上，舌头组织中感知甜味、鲜味和苦味的味蕾标记为绿色，感知酸味的味蕾标记为红色。

RNAi诱导的转录沉寂的多代遗传
决定RNA干涉（RNAi）治疗潜力的一个重要因素是其抑制效应的寿命。以前，RNAi诱导的转录沉寂作用的遗传只在一代小鼠身上被发现。现在，研究人员发现，线虫Caenorhabditis elegans的一次RNAi所诱发的转录沉寂作用，能在没有这种诱发因素和没有RNAi机器的情况下，在有性生殖所产生的后代中无限制地遗传下去。

关于受损DNA修复的新模型
关于大肠杆菌中受损DNA的修复的一个新模型，有可能解决早先观测结果和模型中所存在的矛盾。未修复的DNA病灶可阻断基因组复制，所以细胞已经形成了防卫机制，来在复制机器碰到这种病灶时对付它们。在大肠杆菌中，这个过程涉及pol V（一种专门的DNA聚合酶）和RecA（一种DNA修复蛋白）。以前的研究工作表明，RecA结合到一个单链DNA（ssDNA）上，与病灶在同一条链上，刺激pol V在受损的模板上合成DNA。但是现在，Schlacher发现，RecA事实上结合到一个不同的同源ssDNA上，并激发对面链上的pol V，而不是在被复制的链上的pol V。

星系与黑洞之间的关系
GALEX卫星在近紫外波段所做的观测，为巨大椭圆形星系中年轻恒星的形成与被认为在其中心的超大黑洞（它们在这个地方通过以能量和物质喷射流的形式出现的“反馈”与其主星系发生相互作用）之间的关系提供了新数据。这些数据为关于星系形成的一个复杂的计算机模型提供了约束条件，并且说明，超大黑洞有一个临界质量，在这个质量时，来自该黑洞的喷射流和流出物会变得如此强大，以至于能够阻止所有气体增长和主星系的进一步增长。

磁星可以是射频脉冲星
异常X-射线脉冲星（AXP）是慢速转动的中子星，能发出非常明亮的、可变的X-射线辐射。它们被认为是磁星，其能量来源于强大的磁场，但与“正常”脉冲星不同的是，它们似乎从未发出脉冲式射频辐射。Camilo等人报告，异常X-射线脉冲星XTE J1810-197事实上的确每转一周就发出射频脉冲。这意味着，磁星可以是射频脉冲星，没有必要用另外的模型来解释没有射频脉冲产生情况下的增长。

“稳定岛”的边界在哪里
一个原子核的稳定性，是由原子核强大的吸引力与原子核中质子之间的静电排斥力二者之间的一场拉锯战的结果决定的。如果100个质子和大约150个以上的中子组装进一个原子核中，排斥力通常会占主导地位，引起原子核裂变。对于质子和中子的某些“神奇数字”而言，这种排斥力是可以克服的，原子核可以稳定存在。尤其是，科学家预测，在锕系元素之外存在一个“稳定岛”，这里长寿命的、甚至稳定的超重元素可以存在，但其精确界线却不知道。然而，实验研究可帮助确定这个岛在什么地方。锘同位素254No的光谱分析显示了三个激发态结构，其中两个处于亚稳态。这一发现将帮助约束关于超重元素的核模型，并为寻找下一批神奇数字提供更多数据。

磁星可以是射频脉冲星
异常X-射线脉冲星（AXP）是慢速转动的中子星，能发出非常明亮的、可变的X-射线辐射。它们被认为是磁星，其能量来源于强大的磁场，但与“正常”脉冲星不同的是，它们似乎从未发出脉冲式射频辐射。Camilo等人报告，异常X-射线脉冲星XTE J1810-197事实上的确每转一周就发出射频脉冲。这意味着，磁星可以是射频脉冲星，没有必要用另外的模型来解释没有射频脉冲产生情况下的增长。

MIF-S与大气中氧含量
地球大气中的氧含量被认为在大约24亿年前曾有急剧增加。关于这种增加的最有说服力的证据是，在比这个时间早的岩石中存在被称为MIF-S的化学签名，而在比这个时间晚的岩石中却没有。MIF-S签名已被明确为大气中低氧含量的一个标志，但本期Nature上一篇报告却要让人们驻足思考。24亿年前形成的一些岩石似乎不含MIF-S。这表明，要么大气中氧含量在24亿年前波动非常大，要么MIF-S不像曾经被假设的那样是低氧含量的可靠标志。

对内的无私与对外的自私并存
利他主义是人类社会中合作与社会秩序的维护的一个至关重要的源泉。近年来，关于人类利他主义的演化模型曾预测，狭隘思想（偏爱自己民族、种族或语言群体成员的表现）是人类利他主义的一个重要特征，但关于这个问题几乎没有经验证据或实验证据。现在，对巴布亚新几内亚的土著群体所做的惩罚实验表明，利他性的规范的遵守和规范的实行，受到民族、种族或语言群体内部徇私行为的强烈影响。在很多现代社会中，存在强大的政治力量，他们会利用社会群体对内的利他情感和对外的侵略情感。该研究表明，这种行为可能存在一个深层基础，因而向现有演化理论提出了挑战。

能引起痴呆的突变
两组神经科学家发现，为一种生长因子编码的progranulin基因所发生的一个突变，能引起“额颞叶痴呆症”(FTD)。该疾病是65岁以下人群中第二种最常见的痴呆形式，能够损坏记忆和个性，而且还可能影响运动。这一发现也许可帮助解决关于该疾病病因的困惑：以前的研究工作表明，一个相邻的被称为“与微管相关的tau蛋白”的基因中所发生的突变与某些FTD病例有关，但并不是与全部FTD病例有关。

中心体复制与染色体分离
中心体每个细胞周期只复制一次，所以在细胞周期开始有一个中心体，而在有丝分裂中有两个。这一过程中的缺陷能引起基因组不稳定，甚至癌症。一项体外研究表明，在细胞控制中心体复制的方式与染色体分离之间存在一个惊人的相似性。中心体中的中心粒对在有丝分裂的最后分开，这是一个需要分离酶的过程。分离酶是姐妹染色单体在有丝分裂中分离时所涉及的一种蛋白酶。分开的中心粒是下一个细胞周期中复制过程的一个基质。新复制的中心粒是成对的，所以它们在通过有丝分裂之前是不能再次复制的，而在通过有丝分裂之后，它们就可以通过由分离酶调控的分离过程进行复制。这项工作揭示了导致每个周期只有一次复制的两个细胞过程背后的一个共同机制。

神经元的增添怎样影响大脑功能
成年大脑会不断增添新的神经元，但这一现象怎样影响大脑功能却不清楚。Tashiro等人通过研究一项新的单细胞基因剔除技术，发现选择让哪些新神经元存活取决于它们的突触输入。该发现为在学习和记忆过程中新的、但却一致的神经回路的建立提供了一个可能的机制。在上图中，成年齿状脑回中的新神经元通过绿色荧光蛋白由逆转录酶病毒调控的表达而显示出来，通过对神经核蛋白（NeuN）进行免疫染色（红色），齿状颗粒和CA3锥形细胞层被显示了出来。

proteinthree

Nature2006年8月31日精选
封面故事：“绿色”的误区

现场铁富集实验的结果使我们关于初级海洋生产力的养分限制的知识发生了革命性变化，但只是在几十公里的尺度上。现在，利用从卫星海洋彩色测量工作中得到的浮游植物生物量和生长率数据，可以在全球尺度上对海洋生产力进行监测。一项新的研究工作将对养分压力的生理响应的认识与范围达数千平方公里的野外数据结合起来，来确定热带太平洋中限制浮游植物生长的因素，其结果要比以前所能做到的更准确。该发现表明，浮游植物的“绿色”并不总能准确反映初级生产力，高表面养分和极低的铁含量使得浮游植物去合成与迅速生长无关的独特的色素蛋白复合物。因此，以前基于卫星的调查结果可能过高估计了热带太平洋的生产力。

肥大细胞在组织移植排斥性中的作用

肥大细胞是免疫系统的重要构成部分，是过敏和哮喘等过敏反应中的响应成分。最近的研究工作表明，它们在先天和后天免疫中还起免疫调控细胞的作用，而且令人吃惊的是，基因表达分析还表明，它们与对组织移植的耐受性有关系。现在，用小鼠所做的研究证实，肥大细胞是免疫抑制中的主要细胞类别，在依赖于调控T-细胞的周围抑制中需要它们。这还意味着白介素-9（IL-9）在被激发的T-细胞和肥大细胞的补充之间扮演一个联系的角色，并且使得IL-9、肥大细胞和我们所感兴趣的它们的基因产物成为防止对移植器官产生排斥性的药物的作用目标。
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蛋白质在细胞中的定位

蛋白质要完成它们在细胞中的任务，它们必须处在细胞中正确的腔室内。这种定位通常是通过蛋白质中离散的信号序列实现的，这些序列可将它们引导到正确的位置。这些信号序列中有很多已经被分析透彻，但那些将一种蛋白质引导到内核膜上的信号序列却是一个引人注目的例外。一项新的研究工作表明，完整内核膜蛋白质的定位涉及到的信号序列与将可溶性蛋白质定位到细胞核中的信号序列相似。这个结果是令人吃惊的，它开启了对完整的一组内核膜蛋白质进行研究的大门，这些蛋白质在基因调控中扮演一个角色，并且与各种不同的人类疾病有联系。
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关于GRB/XRF 060218的一组研究结果

长伽马射线暴（GRB）与超新星之间的一个联系已经被确定，但在较弱与较软的X-射线和超新星之间是否存在一个类似的关系却不清楚。GRB/XRF 060218是由Swift卫星在今年2月份发现的，它可能为天文学家提供二者之间缺失的线索。在关于这一新颖天体的四篇论文的第一篇中，Campana等人报告，他们发现了一次爆发的X-射线特征，这可能是一颗超新星正在形成的证据。Pian等人报告了对与GRB/XRF 060218相关的一种Ic型超新星2006aj的光学观测结果。Soderberg等人报告了无线电和X-射线观测结果，其结果表明，XRF 060218的能量比宇宙GRB小100倍，但其所属类型比宇宙GRB要常见10倍。Mazzali等人对SN 2006aj的光谱和光学曲线进行了模拟，发现它与其他GRB-超新星相比爆炸能量要小得多，喷发的物质也要少得多，说明它是由一颗质量只有太阳20倍的恒星产生的，之后留下的是一颗中子星，而不是一个黑洞。
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检测NMR的新方法

核磁共振（NMR）被用于很多场合，从NMR成像到蛋白结构研究等等。这些应用涉及对由与原子核相关的微型磁体所产生的磁场的测量。NMR信号通常较弱，需要利用复杂的手段将关于所测样品的有用信息梳理出来。现在，普林斯顿大学的研究人员发现，只要让一束光穿过所测样品、再测量光偏振的转动，就可以检测到NMR。这种新的检测方法将使得研究人员有可能用拍快照的方式来捕捉核磁，研究一个复杂化学物质中的哪些原子与其颜色和其他光学性质有关。
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海洋中山脊下面地质构造的成像研究

来自最近对Lucky Strike火山所做的地震反射调查的数据，以及由法国船只RV l’Atalante对大西洋中热液喷孔场所做的考察研究，为我们首次提供了一个缓慢展开的山脊下面的一个轴向岩浆室的清晰的地震波图像。从该图像上可以看出，断层向下穿透，到达这个岩浆室，这种构造以前从未获得过图像。这些发现为了解与在缓慢展开的山脊上的地壳形成相关的火山过程和构造过程之间的相互作用提供了线索。Lucky Strike火山位于Mid-Atlantic山脊的Lucky Strike段的中心，目前正在以每年大约22毫米的速度展开。
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脊椎动物中鳍的发育

脊椎动物成对出现的四肢的起源，一直是人们感兴趣的话题。最近对从中国早寒武纪地层中发现的若干化石所做的研究表明，鳍骨架的主要部分首先是在中线上组装的，后来才出现在成对的鳍中。对鲨鱼和七鳃鳗的胚胎发育所做的一项研究表明，鲨鱼的中鳍是从一个连续的鳍褶发育来的，这个鳍褶主要来自中胚层；七鳃鳗（没有成对四肢的原始脊椎动物）有一个类似的中鳍发育模式。另外，基因Tbx18（该基因确定成对四肢前面的极限）的表达也能确定中鳍往外长的边界。将这些结果综合在一起，我们可以看到，它们为认为成对附肢通过调控中鳍发育程序来演化的古生物学假说提供了支持。
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上皮细胞层的几何形状

在所有多细胞真核生物中，上皮细胞层类似不规则的多边形，以六边形的细胞为主。这种基本模式到底是怎么形成的？对此，研究人员仍然不是很清楚，尽管人们通常假设，细胞按照最佳堆积的物理学原理排列成蜂窝状。研究人员将对正在增殖的上皮细胞进行延时显微研究的方法与克隆分析和数学模拟的方法结合起来，来驳斥这一假设。后生动物默认的多边形结构并不是随机的，也不是最小堆积的产物，而是细胞分裂过程的一个直接的数学结果。细胞分裂内在地将上皮层限制成一种特定的平衡分布状态，该状态由四边形至九边形的细胞组成。这种结构见于包括果蝇、刺胞动物（Hydra）和青蛙（Xenopus）在内的各种不同的生物的简单上皮中。
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多巴胺在人体中的精确作用

大脑信使物质多巴胺传统上被称为“快乐分子”，它与我们对食物和性的欲望有关，也与药物和赌博上瘾有关。多巴胺在人体中的精确功能仍然不很清楚，相关理论几乎完全依靠动物实验。Pessiglione等人在一项研究工作中，让健康的人类志愿者在服用干扰多巴胺信号的药物后赌钱，然后利用脑成像技术对他们进行扫描。服用提高多巴胺水平的药物的志愿者与服用抑制多巴胺水平的药物的志愿者相比，赌博的水平更高了。当多巴胺水平被药物增强、或被药物降低时，扫描结果显示，与奖励有关的学习和相关的纹状体活动都受到了调控，从而证实了多巴胺在整合奖励信息、供未来决策参考中所起的关键作用。
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图片故事：活唾液腺组织中多线性染色体的三维、实时观测

果蝇幼虫的唾液腺含有巨型多线性染色体，其典型的带状结构在光学显微镜下清晰可见。这些染色体通常是通过将细胞核打破、然后将染色体在二维方向上展开来观察的。但是现在，利用双质子激光扫描显微镜，就可以在活唾液腺组织中对它们进行三维、实时观测研究了。上图为多线核的一个三维重建图，其中DNA被染成红色，用GFP标记的转录因子HSF为绿色（上面为heat stroke 之前；下面为heat stroke之后）。该方法显示了DNA和一个典型转录因子之间相互作用的动态，正如该论文“补充信息”中一部生动影片所反映的那样。
Page: 1050

宇轩

不错！！dingdingding

proteinthree

Nature2006年9月7日精选
封面故事:影响精子生成的因子


利用基因组学方法对线虫（Caenorhabditis elegans）所做的一项研究工作，识别出了DNA压缩、染色体分离和生育能力所需要的专门针对精子生成的因子，其中很多会引起小鼠雄性不育。该研究所获得的结果为识别雄性不育的原因提供了新机会，为男性避孕提供了可能的目标。本期封面所示为线虫的一个雄性性腺中的细胞核正在经历精子生成过程，该性腺已被固定，并用荧光标记物染了色。图中所示DNA为红色，组蛋白H2A的变体HTAS-1的存在示为绿色，图中的黄色表示位置重叠（colocalization）。

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神经氨酸苷酶N1、N4 和N8的结构被确定

H5N1禽流感病毒是根据该病毒衣壳上的血凝素（H）和神经氨酸苷酶（N）蛋白命名的，每个蛋白都有几种不同形式。神经氨酸苷酶帮助该病毒逃脱被感染的细胞并进攻新的细胞，是Tamiflu (oseltamivir) 和 Relenza (zanamivir)的作用目标。这些药物是根据神经氨酸苷酶N2 和N9的晶体结构设计的，是当时唯一可以获得的这种结构。现在，N1、N4 和N8的结构也已经确定。与以前的结构相比，它们都有一个关键的区别：在活性点的一个角上有一个空腔，该空腔闭合后就可以锁定到其目标上。设计用来寻找这一活性点的药物也许可以利用该结构，从而也许可避免某些病毒对Tamiflu所形成的药物抗性。

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小行星表面的太空风化现象

我们会以为普通球粒状陨石（最丰富的陨石类型）母体在太阳系的小行星中很多。但在主小行星带中占主导地位的S-型小行星看起来不像母体物质。一个可能的解释是，母体的表面因“太空风化”作用而发生了光学变化。该理论因在很小的小行星Itokawa（直径500米）上发现高度太空风化现象而获得了证据支持，而该发现是根据由Hayabusa小行星相会飞船发回的数据获得的。

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涡流持续的时间

大多数“流”在性质上是涡流，如大气中的气流、海洋中的洋流、行星核心的液流、以及车辆周围的气流等。人们普遍接受的观点是，如果一个（稳定驱动的）流变成了涡流，它将无限期地保持在这种状态。用一个在自然界有很多对应体系的体系（穿过直管和通道流动的一种液体）所做的新的研究工作，得到一个令人吃惊的结果：涡动在经过一个有限的时间后会衰减。尽管是有限的，但涡流的寿命会随流速的增加而迅速增加，甚至在中等流速时也能具有无法观测的长时间尺度。不过，该发现有可能被用来控制涡流。

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钴聚咇咯复合材料燃料电池催化剂

聚合物电解膜燃料电池显示了其作为一种未来能源的潜力，但它们的成本仍然太高，无法实现商业应用，部分原因是需要基于铂的催化剂。现在，洛斯•阿拉莫斯国家实验室的研究人员开发出一类新的不含贵金属的低成本催化剂，它们有可能最终导致更加便宜的燃料电池的问世。这些新材料是钴聚咇咯复合材料，能够催化聚合物电解燃料电池阴极上的氧还原反应。它们目前的催化性能还没有铂那么好，但它们在高电压下在氢-氧燃料电池中的表现具有可重复性，稳定性也很好。

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能催化手性反应的一种不含金属的催化剂

可靠的、具有选择性的、对环境友好的化学反应，是有效合成天然产物和治疗药物所经常需要的。尽管对这种合成反应有若干催化剂可供使用，但化学家却经常在寻找能以高产率和高对映纯度生成有机分子的新催化剂。现在，Zhao等人开发出了一种简单的不含金属的催化剂，可用来利用一个甲硅烷基保护基团来保护一个特定的醇分子，而不会改变附近的另一个醇分子。对若干种基质，他们都获得了高产率和对映异构体。他们希望，该催化剂可导致能够生成重要有机分子的一组新的“绿色”催化剂的诞生。

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粘性突变的原因

不久前，“粘性”小鼠突变体还主要因其皮毛不整洁的、“粘性”的外表为人们所知。这种突变小鼠也会逐渐失去其毛发。在6个星期大的时候，在受到刺激时它会轻轻颤抖，8个星期大时，它开始出现渐进性共济失调。这与其小脑中Purkinje细胞的丢失在时间上是一致的。现在，粘性突变已被发现是丙氨酰转移RNA合成酶所发生的一个单核苷变化。随后出现的转录失真和蛋白误折叠引起细胞死亡，因为异常蛋白在神经细胞中累积。很多人类疾病与蛋白误折叠和神经细胞损失有关，粘性小鼠的性质说明，这些疾病中有些可能是由于能够破坏tRNA合成酶的突变。

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湖泊消融所产生甲烷对全球变暖的贡献

当冻土沿北西伯利亚的湖泊边缘消融时，死亡的植物和动物遗体会掉到湖床上，在那里，它们会分解，产生甲烷，后者是一种强效温室气体。甲烷以气泡形式上升到湖泊表面，进入大气，加重全球变暖。此前，这些气泡的相对重要性一直不确定，因为该现象的零散使得人们难以对它进行测量。对西伯利亚湖泊所做的一项新的研究表明，湖泊中气泡的形成对大气中甲烷来源的贡献要比以前所认为的更大，需要将目前关于来自北半球湿地的排放量的估计数字提高10%到63%。该地区消融湖泊面积最近的扩大可能会明显增加甲烷的排放，说明湖泊消融所产生的甲烷可能是对全球变暖的一个正反馈。

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性的演化起源问题

几十年来，科学家一直在寻找有利于性的出现和重组的演化力量。将有害突变从基因组中清除的需要，是一个可能的推动力。这种说法如果是对的话，那么有害突变可能需要表现出负面的异位显性，也就是说，它们可能需要协同发挥作用，来产生一个较大的累积效应。然而，实验证据表明，负面的异位显性在有害突变中不普遍。现在，利用一个被称为Hill-Robertson干涉的概念，Peter Keightley 和Sarah Otto开发出一个电脑模型，它在选择重组时不管有害突变是否变现出异位显性。这个结果为重组的演化、也许还包括性的演化提供了一个可信的解释。

Page: 89



用硝酸盐代替氧来呼吸的生物

几种有孔虫目的原生动物可在海洋沉积物中的缺氧区生长，但过去，维持它们生存的缺氧呼吸的精确性质我们却不知道。现在，研究表明，这些生物能在细胞内以比环境值高500倍的浓度积累硝酸盐。在这些缺氧生境中，硝酸盐可以代替氧。所积累的大量硝酸盐甚至还使它们能够“屏住呼吸”超过一个月时间。

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RNA酶-II的晶体结构

由II-类RNA酶家族的成员对RNA的降解，在RNA的成熟、周转和质量控制中起着根本性的作用。现在，一种RNA酶-II的晶体结构已被首次确定，它以两种形式存在：一种是与RNA结合的形式，另一种是没有配体的形式。出乎意料的是，该结构并不与序列分析所预测的结构相对应。该分子有两个点与RNA相接触：一个点固定RNA，另一个点催化解理反应。该结构细节可解释为什么RNA酶-II只对单链RNA发生作用，也可解释它是怎样沿RNA前进、并逐渐对其进行降解的。

Page: 110

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September 14, 2006 <自然>精选
封面故事：太阳发光度的变化


太阳能量输出（或发光度）的微小变化因其对气候变化的意义而引起人们的注意和争论。这种变化源自11年的太阳黑子周期中日面的暗结构(黑子)和亮结构（光斑）。1978年以来，科学家可以用卫星对这些结构进行准确追踪，并且发现它们的变化为0.07%。Foukal等人对我们在了解太阳发光度变化及其对地球上能量平衡的影响方面所取得的最新进展进行了评述，他们得出结论认为，自17世纪以来的太阳变亮不大可能对气候变化产生明显影响。与太阳紫外线和磁化等离子体输出相关的更具猜测性的气候变化尚不能排除，但由于涉及到复杂的相互作用因而也难以量化。本期封面所示为造成发光度变化的结构。（图片提供：Dan Kiselman/ Mats L鰂dahl，瑞典1-米太阳望远镜2003年6月拍摄）

Page: 161

人类为什么与众不同？

什么使得人类与众不同？ 关于这个问题的一种比较遗传学方法揭示了一个候选基因，它在使人类之所以为人类方面起着部分作用。有趣的是，该基因在neocortex的胚胎发育过程中表达，而neocortex是大脑很多最复杂过程所发生的地点。该基因是在对直到黑猩猩/人类在进化过程中分道扬镳以前基本保持不变、但此后在人类中加速演化的非编码基因组区域所进行的一次搜寻中发现的。作为人类这个分支中演化速度最快的基因组区域之一的一个区域，相应于一个以前没有被研究过的RNA基因，名叫HAR1。基因表达研究表明，该基因在妊娠的关键阶段活跃于被称为Cajal-Retzius的神经元中，而这个时候neocortex的很多神经细胞正在大脑内确定自己的功能。

Page: 167

两种多药物排出输送分子的晶体结构

多药物排出输送分子在癌症化疗中和在细菌感染的治疗中会引起严重问题。它们的生物学中一个令人困惑的问题是，一个单一的输送分子何以能够识别和输送范围如此广泛的、结构又不相同的化合物？ 两种很不相同的多药物排出输送分子的晶体结构的发表，帮助解开了这个谜团。在第一项研究中，AcrB（一种来自大肠杆菌的多药物排出输送分子）的结构被确定出来。组成它的三个亚单元是在输送周期中的不同阶段被捕捉到的：基质结合之前、基质结合阶段和排出之后。庞大的多药物结合包通过多点结合处理多种基质。在另一项研究中，来自金黄色葡萄球菌(S.aureus)的一种由ATP驱动的多药物排出输送分子的结构被确定出来。这一“ABC”家族的输送分子的临床意义在于这样一个事实：它们催化在癌症治疗中所用的各种不同细胞毒性化合物的排出。该结构（在其中输送分子处于面向外的构型）是人类同类结构的一个有用模型，也许可以启发研究人员去合理设计以干涉在化疗中所用药物的排出为目标的药物。

Page: 173

最遥远、最古老的星系

本期Nature上186页所描述的星系在目前来说也许是最遥远、从而也是已知最古老的星系。在红移值为z~6的地方发现了大量星系样本，但在更早时候所做的探测往往是不确定的和不可靠的。不过这一“新的”古老星系有一个z=6.96的光谱红移值，相应于“大爆炸”之后仅7.50亿年。它的光谱上一个Lyman-a发射线表明，当宇宙只有其现在年龄约6%的时候，活跃的恒星形成过程正在进行当中。这个星系是在利用安装在Mauna Kea山顶峰上的 Subaru Suprime-Cam望远镜进行一次搜索过程中发现的。从宇宙中的星系作为一个整体来看，同样的搜索工作在红移为z ≈7的地方发现了若干星系，它们只有红移为z=6.6处星系密度的18-36%。利用“哈勃太空望远镜”在红移为z~7-8处进行的另一次搜索星系的工作，只在z~7-8处发现了一个候选星系，而如果说在z~7 和 z~6之间的星系群中没有发生变化的话，在z~7-8处是本应发现10个星系的。对这一结果的最简单的解释是，宇宙只是太年轻，无法在z~7-8处通过小星系的分级合并而形成很多明亮的星系。

Page: 186


“磁畴壁”技术又现生机

几十年前，计算机使用被称为“磁泡记忆体”的装置，在这种装置中，信息被存储在“磁畴壁”（domain wall）（磁化方向从一个方向改变为另一个方向的一个区域）中。“磁畴壁”是由磁场来移动的，但由于这种本来很有吸引力的技术在可靠性和缩放性方面存在问题，它后来就失宠了。今天，一种全新的、用电流短脉冲来移动“磁畴壁”的新手段，使得纳米尺度的基于“磁畴壁”的装置具有了可行性。Thomas等人利用这一新体系来在非常短的时间尺度上移动铁磁线中的“磁畴壁”，办法是施加纳秒长度的脉冲。而且，他们还观察到一种“飞去来器”效应，即“磁畴壁”被赶出了它们的约束势之外，处在了电流脉冲的相反方向上。

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第五相氧的精确结构

氧作为一种气体以及在化学中以一种结合态形式出现对我们都很重要，除此之外，它的固体形式也有有趣的性质。固体氧有六种晶体相，其中一种，即第五相尤其具有不寻常的性质。它是暗红色的，在红外波段吸收强烈，失去了在其他相所具有的磁序，而且在很大的压力范围内是稳定的。此前，第五相氧的精确结构自其于1979年被发现以来一直不为人们所知。单晶X-射线衍射数据显示，第五相氧为O8，是束缚在一个分子晶格中的4个O2组成的一个斜方六面体单元。

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欧洲今后夏季极端气候的出现将更频繁

欧洲很多地方经历了一系列极不寻常的夏天，气候极端干热（(2003年）和湿冷（2002年和2005年）。气候模型预测，这种夏天今后将更频繁出现，但造成这种变化的机制却不是很清楚。现在，Seneviratne等人利用一个区域气候模型发现，气温和土壤水分（而不是大气环流的变化）之间的反馈，是所预测的中欧和东欧夏季气温变化增加的主要原因。该结果突现了陆地-大气相互作用在未来气候变化中的潜在作用。

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p53蛋白两种作用之间的关系

p53蛋白是脊椎动物DNA损伤响应和肿瘤抑制的一个重要调控因子。总体上，这两种作用被认为是有因果关系的：p53通过对肿瘤细胞中的DNA损伤或基因组异常做出响应以及触发生长抑制或细胞凋亡来抑制肿瘤。现在，Christophoru等人利用一个能够可逆转换的内生p53小鼠模型，发现病理性的由p53诱导的对辐射的响应，与由p53调控的对由这种辐射所诱导的肿瘤的抑制无关。相反，此后恢复 p53可避免辐射的病理效应，但能进行更多的肿瘤抑制。这些数据表明，DNA损伤响应和肿瘤抑制是p53的两个没有联系的活动，每个是由不同的信号诱导的。在另一项实验中，研究人员得出了一个类似的结论。肿瘤抑制蛋白ARF的缺乏，被发现会消除小鼠中一个额外版本的p53的额外的癌症保护活性。这个结果又一次说明，致癌信号作用对于触发p53的保护很关键，而由于DNA损伤所造成的p53的激发对于肿瘤最后发育的影响要小一些。 在一篇News and Views文章中，Anton Burns分析了这些发现对于p53活性模型的意义。

Page: 210

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September 21, 2006自然杂志内容精选
封面故事：330万年前的南方古猿

使人之所以为人的很多东西都在于我们的孩童时期。对于更新世灵长动物（人类被认为是由它们进化来的）的早期发育我们几乎一无所知。随着一个幼年南方古猿距今330万年的部分骨架在埃塞俄比亚Dikika地区的发现，这种情况将会改变。这是一个被认为3岁大的雌性个体的头骨，它表明，即使在幼年个体身上，该物种（著名的“露西”部分骨架也属于这个种）大多数诊断特征也都有了。该骨架的其余部分（包括一只脚和一个肩膀）表明，该动物的脚大部分时间是放在地面上的。但其在很像大猩猩的肩胛骨和长而弯曲的趾骨，将会重新引发关于树栖生活对于南方古猿及其祖先重要性的争论。

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肥胖的根源和减肥的困惑

肥胖的流行，将人们的注意力集中在了控制食物摄取和体重的中枢神经系统的性质上。当身体中脂肪储存减少时，人们寻找食物的动机和食量都会增加（后者的增加是通过对饱度的感觉来进行的），直到能量存储得到补充，而影响这一神经过程的突变在动物模型和人身上都会引起严重肥胖。理论上，以leptin、ghrelin和其他相关配体的神经受体为作用目标的药物有用作减肥药物的可能性，但人们所希望的治疗上的突破尚未出现。Morton等人对该领域的最新研究工作进行了评述，让我们注意到了正常和异常能量平衡之间的微妙差别。

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大脑中与幻觉产生相关的区域

当觉得某个人在附近而又没有人在附近的那种奇怪的感觉，健康人和神经病患者都曾有过。研究人员从一位癫痫病患者身上已经获得了触发这种幻觉的线索，该患者不断幻想到一个人，这个人会像影子一样密切影响到她身体位置和姿势的变化。这种幻觉的提示，是左颞顶交汇点上一个区域的刺激，这说明身体中和大脑这一部分自身中的多感觉处理过程可能受到了干扰。

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风中的蜡烛：不合规则的超新星

Ia类超新星被认为是可靠的距离指示器，天文学家正是通过它们来探测宇宙加速膨胀的，也是通过它们知道暗能量可能存在。它们作为距离标准的所谓的可靠性来自这样一个事实：它们拥有标准数量的燃料和一个统一的触发器。天文学家预测，当白矮星的质量接近1.4个太阳质量的“Chandrasekhar质量”时，它们就会爆炸。现在，Howell等人发现，高红移超新星SNLS-03D3bb不遵守这些规则：它极高的亮度和低动能都意味着，它有一个具有超级Chandrasekhar质量的祖先。所以今后，宇宙研究在计算距离时可能需要考虑来自这种事件的“污染”的可能性。

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没有阳光的日光浴

皮肤白的人患皮肤癌的风险更大，经常会有一个比较弱的晒太阳反应。D’Orazio等人开发出一个关于皮肤白皙程度的、用遗传学方法定义的小鼠模型，其依据是Mc1r基因（为melanocortin-1受体编码），该基因表现在皮肤白皙的人身上。这些小鼠身上由紫外线诱导的色素沉积（皮肤颜色变深的过程），被发现涉及刺激荷尔蒙的黑素细胞表达为角化细胞。由模仿这种增强的melanocortin-1受体信号作用的一种小分子的局部施用所诱导的“无阳光肤色变深”，能刺激色素沉积，从而保护肤色浅的小鼠不会发生DNA损坏和形成癌症。

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为什么“大西洋厄尔尼诺”难以预测？

“大西洋厄尔尼诺”是一种气候模式，与发生在热带东太平洋表层海水中的厄尔尼诺温度波动相似。“大西洋厄尔尼诺”被认为对大西洋气候有重要影响，很可能是由更有名的“太平洋厄尔尼诺”驱动的，但我们目前对其进行预测的能力是有限的。由于“太平洋厄尔尼诺”可用当前的耦合气候模型提前一、两个季度预测出来，这更加让人感到困惑。一项新的研究表明，预测“大西洋厄尔尼诺”的困难在于这样一个事实：赤道大西洋中局部海洋-大气相互作用，会破坏性地干扰来自“太平洋厄尔尼诺”的远程影响。这为耦合气候模型提出一个更加苛刻的要求：它们不仅需要模拟两个竞争的过程，而且需要预测其相对强度和破坏性干扰作用。

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格陵兰冰层中冰减少速度加快

利用来自“引力恢复和气候实验”（GRACE）卫星的引力场的波动对格陵兰冰层所做的一次新的普查，显示该冰层的冰减少速度明显加快。在2004年5月至2006年4月间，相对于前两年，冰减少速度加快了两倍以上。这种加速主要发生在该冰层的南部。这些发现与对GRACE数据的一次独立分析的结果是一致的，与最近认为该冰层对气候波动的响应比以前所想的更快的观点也是一致的。

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一种H/ACA box核蛋白的结构已被确定

一些RNA因特定核苷变成假尿苷而被改变。这个过程是由被称为H/ACA box核蛋白的特殊RNA-蛋白复合物调控的，后者也参与核糖体RNA处理，并且是脊椎动物端粒酶的一个成分。现在，来自超耐温的古细菌Pyrococcus furiosus的一个完整的H/ACA box核蛋白的结构已被确定。该结构由四个蛋白和一个发卡RNA构成，它表明每个蛋白都有一个功能，并且反映了引导发卡RNA是怎样被定位、并与其在RNA基质上的目标序列配对的。这些发现对于“先天性角化不良”（dyskeratosis congenita）的研究可能有参考价值。这是一种罕见的遗传疾病，由端粒酶复合物中的缺陷造成。

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血管原细胞的存在有了证据

血管原细胞是血液和内皮细胞的一种生物势前体，几乎100年前就被假设存在了，但其存在一直缺乏正式的证据。现在，Vogelli等人提供了证明它存在的活体证据。斑马鱼胚胎的高分辨率、单细胞系研究表明，血管原细胞存在于早期鱼类胚胎中。他们还发现了该类细胞的一些特征，如它们在腹侧中胚层中的位置、以及血液和由该类细胞形成的内皮细胞的比例等。

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PD-1功能与T-细胞功能的关系也存在于人体

阻断被称为PD-1 (programmed death 1)的一种蛋白，也许能提供一种促进被HIV感染破坏的T-细胞免疫功能的方法。今年早些时候发表的一项研究表明，阻断被病毒感染的小鼠的PD-1功能，可恢复耗尽的T-细胞的功能，帮助抵抗感染。现在，该现象被发现也出现在人身上。感染HIV病毒的患者体内的T-细胞，被发现其表面上的PD-1受体要比正常情况下多很多。PD-1的产生程度，与包括T-细胞失活程度和体内病毒水平在内的病情发展指标相关。在实验室进行的实验中，一种阻断该受体的抗体能促进针对HIV的免疫响应，说明一个类似的策略也许也能抵抗人体疾病。

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September 28, 2006,《自然》内容精选
封面故事：固体中或室温下的玻色－爱因斯坦凝聚

玻色－爱因斯坦凝聚（BEC）是首次于1924年假设存在的一种物质形式，已经在超低温度下、在稀释原子气体中进行了著名的演示试验。现在，科学家正在为寻找BEC能够出现的固态体系做很多努力。理论上，半导体微腔（光子被束缚在其中，并与电子激发态耦合在一起，导致偏振子的生成）有可能允许BEC在低温学中标准的温度下出现。现在，Kasprzak等人报告了偏振子在这样一个微腔中被激发的实验。 在超过一个临界偏振子密度时，一个宏观量子相的自发形成就会出现，代表一种固态的BEC。如果光子与固态激发的耦合足够强的话，BEC还应可能在更高温度下出现。Demokritov等人已经做到了这一点，他们在室温下、在一种磁振子（一种类型的磁激发）气体中观测到了BEC。封面所示为BEC开始形成时的粒子-粒子相互作用。
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与干细胞衰老调控有关的蛋白

在本期Nature中，三个实验室分别报告了一种蛋白的发现。该蛋白专门在干细胞中调控衰老。 这个发现可帮助回答一个根本问题：为什么哺乳动物的祖先细胞随着年龄增长会逐渐失去其分裂和生成新细胞的能力？Norman Sharpless及其同事培育出一种剔出了肿瘤抑制因子p16 INK4a的小鼠，该因子是细胞周期控制中涉及的一种蛋白，已知会以一种依赖于年龄的方式表达。在对该蛋白在血液、胰腺和大脑的再生中所起作用进行的研究中，三个小组分别发现，p16 INK4a不仅是一种生物标记，而且是衰老过程的一个促成因子。通过比较p16 INK4a在小鼠体内表达增多或减少所产生的效应，他们发现，p16 INK4a阻止干细胞的增殖，但只是在比较老的小鼠体内。综合起来，该研究表明，p16 INK4a通过肿瘤抑制因子的行动减少癌症的发病，与此同时通过降低干细胞功能对衰老做出贡献。该研究还表明，2-型糖尿病也许与胰岛失去再生能力有关，阻断该蛋白在某些组织中的作用，也许能够抵抗衰老的某些效应。
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高质量恒星的质量怎样增长？

高质量或OB-型恒星能支配星系的出现和演化，并且肯定会合成重元素和通过高能风和超新星影响星际介质。但当前关于恒星形成的模型无法解释它们的存在。低质量恒星最初通过从周围物质中吸收气体来增长。但对一颗比太阳质量大10倍以上的恒星，强大的恒星辐射预计会抑制其吸收物质，并限制其质量的增长。现在，对朝向一个高质量恒星形成区域的一条氨线所做的观测，为认为高质量恒星通过非球状增长来形成的理论提供了支持：气体似乎是朝向一颗非常年轻的、约为太阳质量20倍的恒星内降落来帮助其增长的。
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流体并非不可压缩

多年来成功用来描述气流和液流的标准流体动力学理论有一大假设：流体是注定不能压缩的。过去人们认为，对大多数体系，在流速接近声速之前，这个假设是成立的。但现在，研究表明，如果将粘度对密度的依赖考虑进去的话，即便对简单的剪切流，不可压缩的条件也会被违反。这些结果也许会为了解与低雷诺数下液体机械不稳定性相关的各种不同现象提供线索，包括在如金属气体和地幔等非常粘的液体中所看到的剪切带效应。
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大气中甲烷水平变化的原因

过去20年里大气甲烷水平的变化有很好的记录，但这些变化的原因仍然不确定。Bousquet等人采用倒转的（即从上到下的）模拟方法来对1983和2004年间不同来源的甲烷排放所发生的变化进行量化。他们发现，上个世纪90年代大气甲烷增长速度的下降是由人为因素造成的排放的下降引起的，但人为因素造成的排放1999年以来又再次增加了。迄今，这种趋势一直被湿地排放的巧合降低所掩盖，但它有可能引起不远的将来甲烷总量再次增加。
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亚马逊/圭亚那地盾地区的生物数据库

在亚马逊流域/圭亚那地盾地区从事研究工作的研究人员积累了大量生态学数据集。现在，这项研究工作已经被综合在一个数据库中，内容涵盖25万棵树，它所提供的信息能够明显帮助我们认识亚马逊生态系统的生物多样性及其在全球气候系统中的位置。整个亚马逊地区树木组成和功能中两个主导梯度很明显，反映了土壤肥沃程度的分布和旱季长度的差别。这些数据还表明，圭亚那地盾中豆类的主导地位是由于它们的种子质量大，所受到的干扰小，而不是由于它们的根部能够适应贫瘠的土壤。
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油菜类固醇和茁长素之间的相互作用

油菜类固醇和茁长素是植物生长的重要调控因子，这两个通道经常调控同样基因的事实表明，它们之间一定有某种相互作用。而它们到底是怎样相互作用的却仍然是个谜，但新的证据表明，它们是在相当早的时候就有相互作用，甚至在胚根生长的最初阶段，它们就通过一个反馈环进行交流，这个反馈环以一种依赖于茁长素的方式维持油菜类固醇的水平。反过来，油菜类固醇会限制由茁长素诱导产生的转录响应的速度。对油菜类固醇水平敏感的拟南芥基因数量要比以前所认为的多很多，已知调控根部细胞增殖和伸长的BREVIS RADIX基因，被发现在油菜类固醇/茁长素相互作用中是一个重要参与者。
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细胞溶解酶颗粒真正的输送方式

细胞毒性T-淋巴细胞是免疫系统的一个重要部分，在免疫突触上通过释放分泌性溶酶体中的内容来杀死目标。人们一般假设（通过与黑素细胞进行比较），细胞溶解酶颗粒是通过短的、加号端朝前的微管从微管组织中心向肌动蛋白细胞骨架运动的，目的是到达免疫突触。但实际上不是这样。现在，细胞毒性T-淋巴细胞被发现独立于肌动蛋白或加号端微管马达，而是利用一种由中心体的运动控制的新机制来输送致命的细胞溶解酶颗粒。
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ATP酶泵离子的工作方式

P-型ATP酶离子泵存在于几乎所有细胞膜中，推动离子逆其浓度梯度穿过细胞膜。结构研究在近年来取得巨大进展，现在我们对离子泵里面是什么样子已经知道了很多，但仍然不清楚它们是怎样在一侧收集离子而在另一侧释放它们。现在，通过利用海洋毒素palytoxin来解耦Na+、K+-ATP酶的泵离子转位通道的控制门，从而将该泵转变成一种阳离子通道，Nicolás Reyes 和 David Gadsby获得了关于离子泵作用方式的一个新观点。在细胞外侧，离子通道以一个又深、又宽的门廊的形式开始，这个门廊突然变窄，形成一个阳离子选择性过滤器，由酸性侧链组成。引人注目的是，将它们当中仅仅一个的负电荷逆转，就会将该通道从阳离子选择性通道变成阴离子选择性通道。
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酵母细胞中的“沙漏”

在重要的亚微米尺度上来研究细胞结构的分析方法几乎没有。Alina Vrabioiu 和 Timothy Mitchison已经研究出一种新方法，并用它来解决关于正在分裂的酵母细胞中的“沙漏”特征的结构的一个长期存在的争论。刚性附着的GFP的偏振荧光显微镜观测结果，被用来确定septin细丝的组织和septin的动态。Septin是与细胞分裂密切相关的一种聚合GTP酶。研究人员观察到，这些细丝在活酵母中形成有序组合，并在胞质分裂(cytokinesis)前转动90°。
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10月05日, 2006，《自然》杂志内容精选

封面故事：环保运动中的心理问题和政治问题


本期封面所示为 一群带着头套和面罩的抗议者，其中一些声称是“地球解放阵线”的支持者，他们于2002年2月在美国俄勒冈州的波特兰举行游行。在本期的“新闻特写”栏目中，我们提出这样一个问题：极端环保人士何以拒绝科学而采用暴力的、反科学的方法？在联邦调查局（FBI）一次重要行动之后，我们对这场运动的心理问题和政治问题进行了分析。封面照片：Don Ryan/美联社

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模拟研究和实验研究之间的相互促进

系统生物学是对形成一个活细胞的很多相互作用的过程进行数学模拟的学科，随着来自基因组测序、基因组学和蛋白组学研究项目的大量数据的出现，该学科愈显重要。现在，系统生物学家获得的信息绕了一圈之后，又回过头来被用于新实验的设计。Di Ventura等人对活体研究和模拟研究之间数据的双向利用进行了分析，他们得出结论认为，我们现在还不能期待完全了解活细胞，但将模拟方法与实验方法结合起来正在使我们接近这个目标。

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探测太阳系外行星的新方法

迄今所发现的200颗左右的太阳系外行星，是以由引力拉动在其主恒星中所诱导产生的“颤动”或多普勒偏移的形式被探测到的。但近来，以探测由一个行星侧影不断在我们与主恒星之间经过引起的变暗现象为依据的经纬测量方法，在探测新行星方面越来越成功。用哈勃太空望远镜对银河系鼓出部分方向上180000颗恒星进行的一次普查，发现了另外16颗候选行星，轨道周期在0.4天至4.2 天之间。其中5颗具有不到1天的超短轨道周期，它们构成一组新的“超短周期木星”。这些行星只在不到0.9个太阳质量的恒星周围出现，说明它们要么从未在更高质量的恒星周围形成过，要么它们的确形成过、但却被毁灭了。

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在多倍体细胞中发生突变会产生致命危害的基因

多倍体是细胞中染色体数量多于正常情况的一种现象，在自然界很常见，出现在演化、发育、细胞压力、以及癌症等疾病状态的过程中。然而，我们对伴随多倍体的生理变化却很不了解。现在，对酵母所进行的一次整个基因组范围内的筛选工作，识别出了在多倍体细胞中、而不是在野生型细胞中发生突变时会引起致命性的基因。很多癌细胞会表现出多倍性，说明以这些基因为目标也许是抗癌的一个有效策略。

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Subtilase细胞毒素产生毒性的机制

Subtilase细胞毒素是 1998年首次从澳大利亚南部产生志贺毒素的大肠杆菌 (STEC)的一个恶性菌种中分离出来的，此后又在STEC的其他几个菌种中被发现。STEC是一种人类病原体，能引起威胁生命的肠胃病。现在，研究人员已经确定了Subtilase细胞毒素产生极端毒性的机制：它能引起重要内质网伴护分子BiP的单点解理。该发现之所以引人注目，是因为，影响内质网压力响应的伴护功能的缺陷现在被发现与细胞衰老、以及包括白内障、帕金森氏综合症和阿尔茨海默氏综合症等机能退化症状密切相关。该毒素能够快速地、专一地破坏BiP功能，因此它为我们提供了一个细胞生物学新工具，使研究人员能够对这些疾病发病机理中的关键事件进行体外模拟。

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太阳耀斑中高能电子的能量来源

太阳耀斑中长期存在的“数字”问题，是在耀斑发生期间所测到的很多高能电子与在标准磁重接模型中所产生的数量相对较少的这些粒子之间的偏差。为什么所释放的磁能量如此高效地转移给了电子？这个问题对于了解为什么日冕很热非常重要。日冕是产生高能宇宙电子的部位，也被用来度量高能粒子对地球上的卫星和通信网络的威胁。现在，Drake等人发现，电子是通过从随着磁重接进展而形成的收缩的“磁岛”两端反射而获得动能的。该机制与一个在两面收缩的墙之间弹跳的球的能量增加是相似的，后者随着每次弹跳而获得能量。

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不同性质物体之间的量子远程传送

量子远程传送指的是一个量子态的隐形传送，以前曾在同一类型的物体之间、比如说在光脉冲之间或被束缚的离子（物质粒子）之间发现过。现在，Sherson等人演示了两种不同性质的物体之间的远程传送，即编码在一个光脉冲中的一个量子态被远程传送到了一个包含1012个（即1万亿个）铯原子的一个原子复合体上。 该实验除了对物理学家有根本性的意义外，还可以算作是朝着量子网络的实际应用迈出的一小步。

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地幔物质是否能返回地表？

板块构造过程不断将物质从地球表面返回其内部。地球物理学家的一个主要目标是，看地球内的对流是否允许组成如此不同的物质返回到地球表面。对上层地幔中锂元素的变化所做的一项新的研究，为化学组成截然不同的一些海底岩浆中这种“循环的”物质的存在提供了可靠证据，而这种海底岩浆能够反映地球内部的对流。 然而，它们所记录的“循环的”物质并不像以前所预测的那样是来自一个以前的构造板块，所以板块本身的命运仍然不清楚。

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抗辐射球菌抗辐射的机制

抗辐射球菌（Deinococcus radiodurans）是上个世纪50年代从罐头肉中分离出来的，这些罐头肉尽管用高剂量辐射杀了菌，却仍然变质了。即便辐射引起的DNA损坏会使其基因组彻底破碎，该细菌也能从辐照中恢复过来。它是怎样实现这种“壮举”的呢？科学家了解到，该细菌携带其几个版本的基因组，并且具有快速、有效的DNA修复机制。现在，一项新的研究表明，首先，有互补序列区域的DNA片断会彼此找到对方，由一种DNA聚合酶引发一个合成过程，在DNA片断上形成长的单链；然后，互补单链尾部配对，再生成长链DNA分子，后者被处理成原始的环状基因组。

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1918年流感疫情的基因根源

1918年的流感病毒的一个重建模型的获得意味着，现在有可能研究主体对感染的反应了，并且可以将这种信息用于寻找公共卫生措施、以及用在新型抗病毒药物的开发上。 对小鼠所做的一项研究表明，含有来自该病毒流行种的所有8个基因的病毒所引发的感染和细胞死亡反应要比含有这些基因子集的病毒大得多。这种极端的主体反应，也许是与1918年的流感疫情相联系的严重免疫病理问题的根源。

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细胞周期及调控机制的演化

在细胞周期中，数以百计的基因被定期转录。该过程中所涉及的蛋白复合物对所有真核细胞基本上都是相同的，但对来自人类、酵母和植物的大型微阵列数据集所做的比较表明，在细胞周期中的正确时刻组装同一分子机器有很多不同方法。转录和后转录控制是一前一后形成的，从演化上来说变化的速度之快是惊人的，只有约1亿年左右。这意味着，即使在脊椎动物内，调控系统也可以有相当大的差别。

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shelu

          

chemytwei

斑竹，发错了！我把它删除了。

proteinthree

October 12, 2006 《Nature》内容精选
封面故事：埃塞俄比亚的狼

埃塞俄比亚狼Canis simensis是一种专门的食肉动物，只见于埃塞俄比亚7个孤立的山坳中，以啮齿动物为食。它们过着群居生活，有复杂的社会组织。1992年和2003年曾经爆发过狂犬病，使Bale山区这种狼的种群数量大大减少，现存个体少于500只。在当地进行的、作为“埃塞俄比亚狼保护计划”（http://www.ethiopianwolf.org）组成部分的研究工作，其内容包括采用接种免疫的办法来保护狼群，该策略有可能成为其他保护项目的一个重要模式。该策略的目的是，仅利用覆盖面较低的接种免疫方法来控制通过各分种群之间的生境走廊进行的疾病传播。该方法可降低狂犬病的爆发程度，并且应能明显增加种群的长期存活机会。（Letter p. 692）封面摄影：Martin Harvey（http://www.wildimagesonline.com）

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两个Bcl-2家族成员的新作用

Bcl-2家族成员是怎样调控细胞程序死亡（细胞凋亡）的是一个受到深入研究的课题。Karbowski等人发现，两个Bcl-2家族成员在健康细胞中有一个新的、未曾料到的作用。Bax 和 Bak在正常细胞中是线粒体向伸长的细管中融合所必需的。这一发现对了解Bax 和 Bak在细胞凋亡过程中所起作用有参考意义，在该过程中，它们与线粒体融合调控因子Mfn2 和 Drp1处在同一位置。

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真菌独有伸长因子eEF3的晶体结构

核糖体含有三个与tRNA结合的点。A点接待前来的、酰化的tRNA；P点含有生长的氨基酸肽链要附着在其上的tRNA；去酰化的tRNA在与核糖体分离前处在E点上。对真菌来说，需要第三个伸长因子eEF3来帮助E点tRNA的释放，并允许tRNA 在A点的结合。这个现象是真菌独有的。由于eEF3是真菌独有的，它被认为是杀菌剂的一个绝好的攻击目标。Andersen等人已经确定了酵母eEF3单独存在时和在核糖体上时的晶体结构，并且分别获得了它们的冷电子显微重建结果。该成果为了解eEF3的功能提供了线索，并且为基于结构的抗菌药物的设计提供了一个出发点。

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“土卫六”上为什么没有乙烷海洋？

在“卡西尼-惠更斯”探测器造访之前，行星科学家曾期望会在土星的卫星“土卫六”上找到一个由液体乙烷构成的巨大的海洋。由于在太阳系的整个生命期间都暴露于太阳紫外线下，所以“土卫六”应该能从甲烷的分解产生数量足够多的乙烷，从而形成一个范围大至整个卫星、深度达1公里的海洋。但事实上并未发现海洋，只在“土卫六”南极发现一个乙烷云和几个湖泊。Donald Hunten对“土卫六”上缺少液体乙烷这一神秘现象的解释是，乙烷在“土卫六”上丰富的烟雾颗粒上发生了冷凝，而不是在低温下冷凝成了液滴。由烟雾和甲烷构成的这种尘埃状组合（或称为smust），可能会在“土卫六”表面上形成几公里厚的沉积层。

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早期宇宙的演化不存在真正的相变

粒子物理学的标准模型预测，有两个相变与早期宇宙的演化有关。第一个是量子色动力学转变，涉及将夸克结合成质子和中子的强力。尽管科学家在理论上做出了巨大的努力，这种相变的性质仍然不清楚。现在，Aoki等人报告了在演算上难度很大的计算结果，这些结果表明，不存在真正的相变；相反，实际发生的是一个分析过渡（analytic crossover），涉及快速、连续的温度变化，而不是突变。这意味着，我们将难以从天文观测结果找到关于相变的实验证据。

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有氧光合作用与大气中氧含量

地球上大气氧水平首次显著增加（被称为Great Oxidation）被认为发生在有氧光合作用出现之后至少3亿年，但关于这一时间延迟的原因仍然不确定。Goldblatt等人利用一个关于全球氧化-还原体系的新的概念模型发现，在有氧光合作用出现之后，大气氧水平有可能保持在一个较低的或较高的稳定状态。Great Oxidation可能是由一个较小的环境变化诱发的这些状态之间的一个转变。该模型表明，单独有氧光合作用一个因素不足以造成一个氧含量丰富的大气层。所以，在没有其他因素的情况下，地球的大气层也许只含有几个ppm的氧，不到我们今天所习惯的大气氧含量的21%。同样，我们可以比较有把握地认为，有氧光合作用是有可能在大气中氧含量较低的行星上出现的。

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哺乳动物的定数

哺乳动物物种在这个地球上似乎有一个定数，即存在大约250万年后就会灭绝。物种为什么具有这样一个特征的预期寿命是一个令人困惑的事情。对来自西班牙的一个非常长（2200万年）的、详细的啮齿类动物化石序列所做的研究表明，物种的出现与消失集中在所谓的“周转事件”（turnover events）中，这些事件以大约100万至240万年的固定周期发生。这些周期的持续时间和发生时间，相应于地球-太阳距离变化周期的持续时间和发生时间、以及被认为造成Milankovitch气候周期的地轴倾斜度变化周期的持续时间和发生时间。将物种灭绝周期与气候联系起来的结果，与1985年由耶鲁大学古生物学家Elisabeth Vrba提出的“周转脉冲”假说是一致的，该假说是通过假设在环境变化诱发迅速的物种灭绝和物种形成之前物种保持稳定来解释物种存活时间的。

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与昆虫眼睛演化有关的基因

Kevin Moses在一篇“News and Views”文章中说，我们并不能经常看到演化是怎样发挥作用的。他所指的是，从古代苍蝇和如蜜蜂及甲虫等一些现代昆虫的复眼（在这种复眼中，感光细胞或称感杆是融合在一起、作为一个整体发挥作用的）向果蝇和家蝇眼睛中那种类型的结构（其中的感杆是分开的、独立发挥作用的，所以晶状体的每个面感觉到的是七个点的光，而不是一个点的光）的转变。Zelhof等人识别出了感杆组合体中所涉及的三个基因。其中一个名叫spacemaker的基因的丢失，可将果蝇的开放体系转变成一个封闭的或融合的感杆体系。

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控制脑部血流量的另一机制

非入侵性成像技术是通过探测向活跃的神经细胞供应额外的葡萄糖和氧的血流量的增加来显示大脑中活跃部分的。此前，人们一直假设，血流量是由被称为细动脉（arteriole）的大血管周围的平滑肌的收缩来控制的。现在，研究人员发现了另一层次的血流量控制，是在细动脉的下游进行的。这种控制是由被称为“周围细胞”的小细胞施加的，它们包裹在靠近活跃神经细胞的毛细管周围。“周围细胞”是通过挤压毛细管以减少通过它们的血流量来发挥作用的，它们很可能与在脑成像技术中所探测到的信号有关，并且还可能为脑血流疾病的治疗提供一个目标。

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与食欲有关的分子

食欲至少部分是在视丘下部调控的，这个部位是大脑中将神经系统和内分泌系统联系起来的区域。现在，对调控食欲的分子所进行的一次筛选工作，发现蛋白nucleobindin 2的一部分（被称为nesfatin-1）是在视丘下部生成的一种饱度分子。当将nesfatin-1注射进脑中时，大鼠的进食量就会减少，体重就会下降。当将nesfatin-1阻断时，动物就会吃得更多。因此，nesfatin-1是减肥药物的一个可能的作用目标。

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Aprataxin蛋白在DNA修复中的作用

罕见的神经退化疾病“共济失调性眼球运动功能丧失症-1”是由aprataxin蛋白的突变引起的。以前的研究工作表明，aprataxin与RNA修复蛋白有关，但它在DNA修复中是直接还是间接发挥作用的却不知道。现在，用含有正常和突变aprataxin蛋白的纯化的提取物所做的实验表明，aprataxin的作用是帮助将由活性氧分子或自由基诱导的DNA中的单链缺口连接在一起。具体来说，它是将腺苷酸（adenylate）从DNA其中一端去掉，并允许其再缝合回去。这表明，“共济失调性眼球运动功能丧失症-1”中所出现的神经退化，可能是由神经细胞的DNA中未修复的损伤的逐渐积累造成的。

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October 19, 2006自然内容精选
封面故事：美中期选举在科学问题上做文章


11月的中期选举关系重大：民主党在众议院中只需要15个席位、在参议院中只需要6个席位就能成为多数党。对布什总统来说，这可能意味着一个重振雄风的总统任期或一个无所作为的“跛鸭”期之间的区别。在一个差距很小的选举中，两党都在偶然地、非典型地转向科学来试图影响选民。总统最近通过行使否决权来否决胚胎干细胞研究的做法，为共和党和民主党试图证明各自的候选人与众不同的努力都提供了新的素材。在三个州，候选人主要依据科学问题（气候变化和干细胞研究）挑战现任议员；而在加州，候选人将不可避免地要在清洁能源问题上做文章。本期的一篇News Feature特稿分析了科学问题是怎样被利用到选举活动中的。
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地壳的形成速度

地球的大陆壳在该星球演化中扮演一个关键角色，然而大陆壳是什么时候和怎样形成的却仍然是一个很有争议的问题。对新生成的大陆壳中的同位素含量进行分析方面的进展，近年来使科学家能够建立关于壳层演化的更可靠的模型。Chris Hawkesworth 和 Tony Kemp对这这些进展进行了综述。将地壳分异模型与元素在上层地壳中的驻留时间结合起来，研究人员发现，地壳形成的平均速度比以前的大多数估计数字高二到三倍。

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真菌的共同祖先

AFTOL项目（即“组装真菌的生命树”项目）是为了将植物分类记录理顺而设立的一个研究项目。真菌是生物分类中的主要的“界”之一，这主要是因为它们的尺寸较小和它们的化石记录较差。现在，参加AFTOL项目的真菌学家通过跟踪近200个物种的6个基因区域重建了真菌的早期演化。所有真菌最后的共同祖先都被重建为一种带鞭毛的、有点像变形虫的、很可能过着寄生生活的生物，很像Rozella allomycis，后者是水生真菌和藻类中的一种寄生虫。

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一种新的脱落酸受体

脱落酸（Abscisic acid）是一种至关重要的植物激素，主要调控气孔和种子发育。最近的一篇Nature论文识别出，结合RNA的蛋白FCA是一种脱落酸受体，参与对开花和根的形成的控制。而控制植物种子发育、气孔和对干旱适应性的受体仍然没有找到。现在，有了一个意想不到的消息：一种参与叶绿素生物合成的分子，即镁螯合酶的H-亚单元（H-subunit of Mg-chelatase）也是一种脱落酸受体。这种相互作用控制种子发芽和气孔运动，所以它与那个“所缺的”受体的特征相符。

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M31星系的一个由尘埃构成的内环

“仙女座”星系（Messier 31）在星系演化研究中是一个大星系，因为它是距我们最近的巨型螺旋形星系，是所谓的“本地星系群”中最大的之一。它看起来很奇特，其外观长期以来使天文学家感到困惑。它有一个著名的、偏离星系核心的外环，该外环是弯曲的。现在，科学家在“斯皮策天文望远镜”的近红外图像中发现了一个由尘埃构成的内环。这个环偏离星系的中心。数值模拟表明，两个环都是由一个相伴的星系形成的，后者几乎迎头穿过M31星系的环的中心。最有可能的“入侵者”是矮星系M32。

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月球南极陨石坑没有发现存在厚冰的证据

月球南极“沙克尔顿”陨石坑边缘是美国国家航空航天局（NASA）的LCROSS探测器（LCROSS是“月球陨石坑观测和传感卫星”的缩写）的一个候选着陆点，该探测器定于2008年发射。研究人员将对着陆时激起的尘埃进行分析，希望能够找到水的证据，那里被认为是有水的。认为月球上有冰的观点是在1996年提出的，当时来自“克莱门汀”宇宙飞船的数据表明，月球南极陨石坑壁上有冰。现在，利用高分辨率雷达图像，研究人员发现，被认为表示存在厚的冰层的雷达散射参数，也符合布满岩石的陨石坑壁及在月球所有纬度上的年轻碰撞坑的喷出物所产生的雷达回声。 没有发现存在厚冰的证据，虽然月球土壤中可能散布着较薄的水冰颗粒。

能够克服“量子去相干”障碍的方法

实用量子计算和量子通信的一个障碍是“量子去相干”。现在，研究人员已经找到了一种可以帮助解决这一问题的手段。它是两个物理上分开的量子系统之间的纠缠态，该纠缠态使得量子通信和信息处理成为可能；“去相干”是在纠缠态被分布时出现的，使得系统的量子性质能够泄露到周围环境中，并降低所发送的纠缠对的质量。新的纠缠净化协议通过以一种高效的、非破坏性的方式将高保真纠缠对从低保真纠缠对中提取出来，从而克服了这一问题。

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一种新型合成沸石

沸石是在电子、催化、气体存储和其他领域有很多用途的多孔材料。现在，一种新的名叫ITQ-33的沸石已被合成出来，它较以前的有非常大的微孔容积的化合物有优势。正如理论工作者在1989年所预测的，要获得这样大的一个“笼状”尺寸，该结构应当有大量的、由四个成员和三个成员组成的环。除了有很大的微孔容积外（例如可以有很大的气体存储容量），由中等大小的孔所连接的大孔的存在，应当使该材料具有极为有用的催化性能。
海洋触发了气候突变

关于上个冰期-间冰期过渡阶段千年尺度的气候变化的一个关键问题是，是否是海洋或者大气触发了突然的气候变化。具体来说，海洋的热盐循环的重组或者与今天的“厄尔尼诺-南方涛动”事件类似的热带大气-海洋动态可能与突然的气候变化有关。对过去3万年赤道太平洋中海洋表面温度所做的一个高分辨率重建表明，海洋为气候变化的触发因素，至少在被称为“Heinrich event 1”和“Younger Dryas”的事件期间是这样。

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海底泥浆火山是甲烷主要排放源的原因

海底泥浆火山可能是温室气体甲烷的主要排放来源。其中的一些气体被名叫“嗜甲烷菌”（methanotroph）的微生物消耗掉了，但相对来说很少有微生物能利用甲烷，而且相关的过程也不是很清楚。对巴伦支海中一个泥浆火山周围的水域所做的一项研究工作，识别出三个关键的“嗜甲烷菌”群略：需氧细菌、生活在管虫之下的厌氧古细菌、以及以前未被描述过的与细菌垫相关的古细菌。研究人员还发现了微生物甲烷过滤容量的一个自然高限：不含硫酸盐和氧气的火山流体的向上流动限制了甲烷氧化的效率，使大部分甲烷能够逃逸到水圈，并有可能逃逸到大气中。

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捞对海洋渔业资源的影响

捕捞会通过将鱼类从海洋中除掉而消耗鱼类资源存量，这是很显然的事情。但在上个世纪70年代后期，理论工作者曾提出，捕捞也许还能降低某种鱼类种群在面对变化时的恢复能力。关于这个问题的讨论此前一直是理论上的。现在，对50年来加州海域鱼苗存量所做的一项调查（该调查开始于上个世纪40年代沙丁鱼种群崩溃之后），为我们提供了所缺的数据。似乎捕捞的确能够增大种群的可变性（降低恢复能力），其作用方式超过了将鱼类从海洋中拿走这个事实本身。由于较大的鱼和较老的鱼首先被捕捞而造成的年龄结构的中断很可能是原因之所在。这说明，要避免种群崩溃，渔业管理必须不仅要维持总生物量，而且要维持种群的年龄结构。

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用语言学模型分析研究抗菌肽

抗菌肽是由多细胞真核生物的先天免疫系统产生的，它们可能不像其他抗生素那样易受细菌抗药性的影响。一个语言学模型被用来分析自然出现的抗菌肽，所获得的信息又被用来设计一系列新的抗菌肽，它们与天然出现的肽几乎没有同源关系，但对几种细菌却有抗菌活性，包括金葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和炭疽杆菌（Bacillus anthracis）。

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proteinthree

振奋人心的消息：

   特别提醒大家的事，本期Nature杂志上的论文823-826页，是来自于中国农业大学张大鹏教授课题组的最新报告。    张大鹏教授课题组几年前提纯了一种ABA特异结合蛋白，命名为ABAR，并克隆了编码ABAR的基因。结果发现ABAR基因编码一个已知蛋白质，即定位于质体内的参与催化叶绿素合成和质体-核信号转导的蛋白质CHLH。他们在模式植物拟南芥中研究了ABAR/CHLH与ABA信号识别的关系。研究表明，通过超表达技术上调ABAR/CHLH基因表达，可以使植物在种子萌发、幼苗生长和气孔运动方面对ABA反应“超敏”；而用稳定表达的RNA干扰、反义RNA、化学诱导的RNA干扰技术或通过稳定表达的突变体对ABAR/CHLH基因表达下调，发现使植物在种子萌发、幼苗生长和气孔运动方面对ABA反应“脱敏”。ABAR/CHLH的基因敲除突变体，由于种子不能正常成熟，是致死突变。叶绿素合成和质体-核信号转导的突变体，如果不影响ABAR/CHLH的表达，就不影响植物对ABA信号的响应。 以上研究结果证明，ABAR是一个ABA受体。ABAR介导的ABA信号转导是一个独立于叶绿素合成和质体-核信号转导的不同的细胞信号过程。

   张大鹏教授指导的博士生已经连续两年获得全国优秀博士论文。Nature杂志接受他们的论文是对，他们多年研究的肯定，值得国内学人学习。

hanbolijx

刚刚注册成功，不知怎么表达，竟然一下子把naturesahng 06年的精华内容全浏览了，简直是享受，在这里，我谢谢版主，谢谢楼主，谢谢读书园地！

chemytwei

October 26, 2006<<自然>>

封面故事：蜜蜂基因组完成测序

“蜜蜂基因组测序联合课题组”本周发表了蜜蜂Apis mellifera的完整基因组序列。蜜蜂通过授粉对全球生态具有重要影响，它们也是研究社会行为的一种关键模型。该基因组所含主管先天免疫、表皮形成和味觉受体的基因数量少于其他昆虫，但所含气味受体多于其他昆虫，并且含有用于花蜜和花粉利用的新颖基因。种群遗传学知识有助于我们了解非洲化蜜蜂是否是通过杂交或迁移从“新世界”向外扩散的。在配发的一篇News and Views文章中，E. O. Wilson对“将蜜蜂提升到一个高级的社会组织状态”的深远的生物学变化是怎样反映在新测序的基因组中的进行了分析。封面所示为一株犬齿赤莲上的一只蜜蜂。（Carrol W. Perkins/photolibrary.com）
一种当“甩手掌柜”的蠕虫

Olavius algarvensis是一种海洋寡毛纲蠕虫，存在于地中海厄尔巴岛沿海浅水沙子中。它们的解剖特征是引人注目的，因为它们不但没有嘴、胃和肠，而且没有肾管（nephridia），即肾脏一样的器官。消化系统的省略出现在其他动物中，但这种动物是惟一省略了自己的排泄系统以适应共生方式的寄主。现在，生活在这些蠕虫皮肤下面的共生细菌群落的基因组成已被确定。多源基因组分析揭示了如此多的重要寄主任务何以被外包给了共生体。
燧石能够反映海水温度变化的史

燧石是含有石英微晶的致密的硅质岩石，是地球上保存最完好的海洋沉积物之一，其形成涵盖的时间段从距今35亿年前的太古代早期到现在。新的数据表明，燧石的硅同位素组成随地质年龄有系统性变化，并且与氧同位素组成具有相关性。这意味着，燧石的同位素组成很可能记录了它们的形成温度。利用关于硅循环数值模型从这些数据获得的同位素曲线，提供了前寒武纪海水温度变化的一个独特记录，其变化从距今35亿年前到距今8亿年前在70摄氏度至20摄氏度之间。

水合作用对地幔物质电导性的影响

地幔的性质（如粘度和熔化温度）受含水量严重影响。然而，确定地幔含水量仍然富有挑战性。曾有人提出，橄榄石的水合作用是岩流圈（地壳和上层地幔下面的可变形层）高电导性的原因，但水对这些物质的影响（通过氢的结合而产生）尚未在实验室中确定。现在，两个小组报告了关于氢对橄榄石电导性影响的实验结果。他们都发现，少量氢能急剧增加电导性，但它们关于这种水合作用是否能够解释所观察到的地幔电导性的结论却不一致。显然，需要进行更多工作来确定这种偏差背后的因素。
南非发现迄今最古老七鳃鳗化石

七鳃鳗和八目鳗是现存惟一无颚脊椎动物，在关于现存有颚脊椎动物的比较研究中普遍被用作“代理祖先”。直到不久前，科学家对七鳃鳗的演化历史还知之甚少，因为惟一已知化石是来自距今约3亿年前的石炭纪时期的谜一样的样本。后来，今年早些时候，Nature发表了来自中国石炭纪地层的一个精细化石标本，它看起来非常接近现代形式。现在，又有了一个来自南非泥盆纪地层的保存完好的化石，距今约3.6亿年，是已知最古老的七鳃鳗。它看起来与现代七鳃鳗稍有不同，但在重要方面都是一样的，而与同样来自泥盆纪的各种不同的、现已灭绝的披甲鱼类有所不同。

决定四肢形状的遗传因素

四足动物四肢前后极性，即可解释为什么你的大拇指和小拇指是不同的等现象的不对称性， 是由Sonic hedgehog (Shh)基因在胚胎肢芽（limb bud）后部的表达早就确定了的。Shh表达反过来由HoxA 和 HoxD类群中的基因控制的。Tarchini等人发现，Shh基因由Hox类群中更靠后的成员控制，也就是说，由那些其表达因它们的同线性转录激发而被排除在最靠前肢芽之外的基因控制。换句话说，四肢形状的形成，是躯干中Hox基因表达的同线性的一个副作用，这便为关于演化过程用可供利用的原材料来做什么的理论施加了一个遗传学上的约束条件。
物种损失对生态系统功能的影响

关于物种灭绝是否会改变群落生产力和生态系统功能的问题，是一个争议非常大的问题。上个世纪90年代所做的研究工作表明，物种损失可降低群落的生产力，降低它们捕捉和消耗有限资源方面的效率。对这些研究结果的理解是有争议的，后来的研究工作产生了若干反例，这些反例使关于生物多样性效应的普遍性受到质疑。现在，Cardinale等人报告了对关于物种多样性和生态功能的实验研究所进行的一次“多源分析”（meta-analysis）结果。他们的结论是，物种损失的确影响生态功能，但影响的程度取决于具体损失的是哪些物种。

角膜中的抗血管生成分子

角膜是身体上少数没有血管在其中流通的组织之一。这个没有血管的“岛屿”经常被用来试验癌症、关节炎、动脉硬化、糖尿病和由病理性血管生成驱动的其他疾病的抗血管生成疗法。该组织没有血管是引人注目的，这是由于其周围组织都有高度发达的血管，而更为引人注目的是因为角膜现在被发现含有大量强效抗血管生成分子VEGF-A (血管内皮生长因子)。该发现又导致了一个对药物设计而很重要的发现：作为一种可溶性VEGFR-1的一种VEGF-A 阱也存在于角膜中，角膜中没有血管正是由该物质这一个因素造成的。有趣的是，已知含血管角膜的少数动物（海牛、突变小鼠和一些有Pax6突变的先天性无虹膜症患者）都缺少角膜可溶性VEGFR-1。

可用于风湿性关节炎药物研究的动物模型

用于治疗风湿性关节炎的药物的开发 一直没有一种好的动物模型的帮助。现在，一种新开发的突变小鼠模型有可能帮助填补这个空白。这种小鼠缺少DNaseII基因，是被第二个突变从那个突变的致命影响中拯救过来的，这第二个突变允许干扰素的组成性生成。这种小鼠患了慢性多发性关节炎，与人类的风湿性关节炎类似，原因是在细胞程序死亡和定向红血球生成过程中DNA降解失败了。这是出乎意料的：对各种不同小鼠组织所做的分析表明，携带未降解DNA的巨噬细胞会被激活，产生TNF（肿瘤坏死因子），导致多发性关节炎的发展。有趣的是，TNF与风湿性关节炎的发病有关，抗TNF疗法有时被用来治疗该疾病。
基因放大的新机制

基因放大的一种以前不知道的机制，已在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中被发现，它涉及基因组中包含组蛋白基因、一个端粒和DNA复制起源的一个区域两侧的转位子之间的重组。转位子序列物理上交联、重组为一个稳定的环形染色体，含有被放大的基因。这一特定的重组事件在组蛋白H2A 和 H2B水平下降的细胞中得到加强。类似机制人类可能也有，因为人类基因组45%由转位子组成。

proteinthree

November 02, 2006《Nature》内容精选
封面故事：伊斯兰国家的科学事业


本期Nature发表了一系列关于伊斯兰世界科学与科学家的特写和观点文章。在很多有大量穆斯林人口的国家，权力的天平在从世俗政府向伊斯兰宗教政权和伊斯兰教义倾斜，实际上在过去的很多世纪，后者的权力就要比前者大。不久前的评估表明，穆斯林国家科技水平和高等教育水平整体上比较低。然而，一些新的伊斯兰国家政府已开始扩大高等教育规模，科研投资（经常是用于军事目的）也有一定增长。虽然不同国家情况有所不同，但在一些国家，对学术自由的限制仍然存在。请看本期第11页的介绍，以了解更多情况。 本期相关栏目的文字将翻译成阿拉伯文在网上发布。
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赤道冰川的成因到底是什么？

原生代冰川沉积在近赤道古磁纬度地区的存在，可以由造成全球变冷的“雪球地球”事件来解释。也可能是，极端的轨道倾斜逆转了两极与赤道之间的关系，使热带出现冰川时期。或许还有一种可能性，那就是，我们是在用根据我们今天所看到的现象得出的关于地球磁场行为的不成立的假设来看待过去的事件。耶鲁大学地球物理学家David Evans设计了一个试验来对这些可能性进行分辨。该研究利用古蒸发岩盆地的古磁来测试地磁参照系和古气候参照系之间的一致性。高轨道倾斜假设未能通过该测试，因为前寒武纪蒸发岩并不像高倾斜全球气候模型所预测的那样是属于赤道地区的。过去20亿年间蒸发岩盆地古磁纬度的一致性说明，在这个时间段内，我们熟悉的双极地心磁场是稳定的。
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一种可在大脑中建立神经连接的植入体

作为一项开发可植入电路或“神经芯片”、以更换神经系统中受损通道的项目的一部分，Jackson等人研制出一种神经植入体，它能在灵长类动物大脑中两个皮层点之间形成一个神经连接。该植入体利用一个电极上记录的动作电位来将电刺激输送到另一个电极上。几天之后，来自记录点的输出与来自相应刺激点的输出相似，这与同步神经细胞群之间突触连接的势差现象是一致的。这种在活体中重组神经细胞的方式也许可用于伤后神经康复治疗，而且这些工作还加深了我们对神经可塑性的认识。
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视网膜母细胞瘤也与p53有关

在多数人类肿瘤中，细胞肿瘤抑制基因Rb 和p53是失活的。该规则的一个例外是视网膜母细胞瘤（retinoblastoma），在这种肿瘤中，仅仅视网膜母细胞瘤基因的突变，就足以从不要求p53失活的一种固有的抗死亡细胞类型诱发肿瘤。但这种观点可能是基于一个误解。人类视网膜母细胞瘤表达野生型p53基因，所以过去人们假设p53通道是完好的：在Arf-MDM2/MDMX-p53通道中的其他基因的状态没有被考虑。现在，研究人员在人类视网膜母细胞瘤中识别出了一种遗传放大现象，它能抑制Arf-MDM2/MDMX-p53通道。重要的是，由放大的基因编码的蛋白（MDMX）可能是对付这种让人死不了又活不好的少儿癌症的药物的一个理想的作用目标。
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关于机械共振器冷缺方法的三篇论文

机械共振器的冷缺是一项重要研究课题，因为它在引力波检测等超高精度测量中有可能派上用场。它在基础研究中也有意义，因为利用该方法就有可能对一个机械系统的经典和量子行为之间的转变进行观测 。三个小组在本期Nature上报告了他们在这一领域所取得的进展。Gigan等人和Arcizet等人用辐射压力来冷却掉很小的微共振器或微镜的热振动。在合适的条件下，微镜不用外界影响可从室温冷却到大约10 °K。一旦对该方法进行改进后，就有可能实现进一步冷却，就有可能通过实验来观测一个微镜的量子基态。在第三篇论文中，Dustin Kleckne 和 Dirk Bouwmeester利用光学反馈来将一个微镜冷却到亚开尔文温度。
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最复杂沸石ITQ-22的结构被确定

很多重要工业材料是多晶，所以多数解决晶体结构的传统方法（要求晶体是单晶）是无效的。在可供选择的方法中，透射电子显微镜迄今只解决了简单的结构；在粉末衍射方法中，具有相似强度的峰之间的重叠会造成不确定性。现在，将粉末衍射数据应用于一种结合了来自高分辨率透射电子显微图的相信息（phase information）的算法，为使用多晶样本解决沸石结构提供了一种方法。这种新的组合方法成功解决了沸石ITQ-22的结构，它是迄今已知最复杂的沸石。
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一次地磁逆转的记录首次在冰芯中被发现

每几十万年，地球的北磁极和南磁极就会交换位置。现在，研究人员首次在一个冰芯中发现了其中一个地磁逆转的记录。因为在逆转过程中磁场强度非常低，所以地球大气中的宇宙射线的强度增加。这导致沉积在冰中的铍-10（同碳-14一样，是由大气中的宇宙射线形成的）的数量增加。研究人员所检测到的正是冰中铍-10数量的这种增加。这一发现的一个重要意义是，因为这次逆转的时间（距今78万年）很清楚，所以就有可能独立于冰流模拟和与其他气候记录的“摆动匹配”来确定冰的年龄。
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妻多夫的合理性得到实验证明

一个不断增长的共识是，一妻多夫（即与多个雄性交配）是有益的，尽管存在疾病或受伤等潜在代价，因为交配后的机制使父权偏向于这些雄性。令人吃惊的是，由于在实验设计和解释方面存在困难，关于这一过程没有确凿的证据。澳大利亚有一种棕色的、跟大鼠差不多大的有袋动物，名叫Antechinus stuartii。这种动物的交配期集中在10-14天内。它的不寻常的生命史使得研究人员有可能去设计解决这些问题的实验。这些实验结果首次非常肯定地表明，一妻多夫在野生环境中能提高后代的净适应能力。
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保护生物多样性没有“银弹”

“银弹”（Silver bullet）保护策略假设，一个非常清楚的类别中易灭绝种的分布可预测其他类别中可比种的分布。由于缺乏合适的数据库，这个假设一直难以验证。关于鸟类、哺乳动物和两栖动物全球分布的新的数据库的建成意味着，这种验证现在可以进行了。三个类别在总物种丰富程度方面表现出相似的模式，但濒危物种的分布在每个类别中是不同的。看来，单采用“银弹”策略并不能切中要害。相反，生物多样性保护重点领域的确定必须以来自多种生物类别的高分辨率数据为依据。
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玉米真菌病原体U. maydis的基因组完成测序

Ustilago maydis是一种重要的玉米真菌病原体，能引起玉米黑穗病。作为一种活体寄生虫，它非常适应其寄主，能在活植物组织中增殖而不会引起防卫反应。现在，U. maydis的基因组序列已被确定，这在活体植物寄生虫中还是第一次。研究人员识别出了为所分泌出的功能未知的蛋白编码的几个基因团：整个基因组范围的表达分析表明，这些成团基因的作用在患病期间被增强。这些基因团的突变经常影响到致病能力，其影响范围从致病能力完全丧失到致病能力超强不等。
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GPCR是跨膜电势和外部化学刺激的传感器

很多细胞外化学刺激（荷尔蒙、神经传输物、气味等等）是通过G-蛋白耦合的受体（GPCR）传递给细胞的。这些信号传导过程中的第一步是配体向GPCR上的结合。这些受体横跨细胞膜，但通常并不被认为是对电压敏感的。对一种典型GPCR（m2蕈毒碱受体）所做的一项新的研究表明，它具有与电流相关的电荷运动，类似于电压门控通道的“门控电流”，而且正是这种电荷运动调控GPCR的结合亲和力。该结果有力证明，GPCR充当跨膜电势和外部化学刺激的传感器。
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chemytwei

November 09, 2006


封面故事：成年视网膜能够结合新的光受体细胞

光受体损失会在很多视网膜疾病中导致不可逆转的失明。试图通过向成年视网膜中移植大脑或视网膜干细胞来修复这种损伤的努力基本上都失败了，没有生成新的光受体，也几乎没有迹象表明移植的细胞能与视网膜神经元连接或恢复视力。现在，用小鼠做的一个实验表明，成年视网膜能够结合新的光受体细胞，前提是移植的细胞是处于某个特定发育阶段的专一的视杆前体细胞，是由转录因子Nrl（在本期封面照片中心位置所示细胞中标记为绿色，视网膜色素显示为红色）的表达定义的。这项研究为从胚胎或成年干细胞生成适合移植的细胞铺平了道路。这些发现还向一个被人们普遍接受的假设提出了挑战，该假设认为，未分异的细胞最适合CNS修复。
月球的内部是否平静

通过分析从月球上取回的样品，研究人员判断，月球上广泛的火山活动在距今大约32亿年前停止了，虽然最后的少量玄武岩喷发持续到了距今不到10亿年前，月球被普遍认为不受今天其内部过程的影响。然而，“阿波罗”和“月球勘探者”探测器都探测到了月球内部释放气体（氡）的证据。对似乎在距今只有几百万年之前被“刷新”的月球表面特征所做的一项新的分析表明，这种“刷新”可能是由从深层裂缝中突然逃逸、并离开地表的气体引起的。这种地方可能含有关于月球内部深层构造的线索，也是今后探索工作的理想候选地点。
喜马拉雅山区易发生地震的原因

印度次大陆在以每年约40毫米的速度向北插入亚洲，从而使青藏高原不断升高，使喜马拉雅山系变形，并引起一连串的地震。对新的和已有的测地数据所做的分析表明，控制喜马拉雅山大地震的应变累积地区向西藏延伸的程度超过我们以前的估计。西藏南部的影响可解释为什么最近发生一些较小地震的地区会发生大地震
纤毛虫基因组完成测序

全基因组复制是极其强大的演化力量，而人们非常关注的是，这些事件中复制的基因发生了什么。现在，纤毛虫Paramecium tetraurelia的基因组序列已经测序完成，它的近4万个基因（它是一个基因非常丰富的基因组）表明，至少有三个连续的全基因组复制。由于基因顺序在Paramecium中保持得特别好，所以有可能对在每个事件中所复制的基因进行识别，从而为在复制之后不同时间的基因损失情况提供一个完整的画面。
Rhomboid蛋白的晶体结构已被确定

Rhomboid伽马分泌酶和相关膜蛋白专在膜内发挥作用：很多信号蛋白经过膜内蛋白水解而处于活性状态，而其他一些信号蛋白则转化成溶解性较差的、淀粉质的多肽片段。现在，Rhomboid的晶体结构已被确定，该结构显示了它是怎样利用来自膜外的水分子来解理嵌入在膜中的蛋白基质的。催化类似反应的其他蛋白也可能有这一机制。它们当中的一个，即Presenilin，所发生的突变与家族性阿尔茨海默氏症有关。
边界润滑的新的应用前景

经典的边界润滑在工程应用中很普遍，也被认为存在于生物系统中：通过确保摩擦发生在每个表面上由表面活性剂分子构成的边界层之间，而不是发生在基质本身之间，就可以减少磨损。现在，用浸在水中的涂有边界润滑剂的滑动表面所做的实验表明，相对于在干燥空气中的摩擦力而言，摩擦力可以减少两个数量级以上。这个机制可能涉及带电的端部基团的水合作用，这些端部基团随后可在它们附着在其上的表面上顺利滑动。这种新型边界润滑可用于研制润滑的人造植体以及用来开发关节问题的新的医学治疗方法。
气候变化的南北呼应

在南极洲Dronning Maud Land钻取的一个新的冰芯（这项工作是EPICA项目的一部分）因两个原因而显得特别。第一个原因是其地理位置，因为面对着南大西洋，所以它是与格陵兰冰芯记录直接相对应的第一个南极洲冰芯，两个地区都潜在地被“大西洋子午线逆转环流”所耦合。第二个原因是，因为相对于南极洲东部高原地区其他钻探点来说，这个冰芯的积累速度快，所以它所提供的记录的分辨率要高得多，并且还能利用CH4中的global signature来实质性地提高与格陵兰冰芯记录的同步水平。该新冰芯15万年的气候记录显示，不仅南极洲的大幅度变暖存在着一种“双极跷跷板”（bipolar seesaw）现象，而且对北半球的每次Dansgaard Oeschger事件来说在南极洲也都有相应事件发生。南半球的变暖程度线性依赖于北半球同时出现的冰退过程的持续时间，它为“双极跷跷板”概念提供了一个独立佐证。
C3b的X-射线结构

本期Nature上三篇论文报告了对C3b所做的首次X-射线结构分析（C3b是人补体C3的活性形式）。 补体系统是由血清蛋白和细胞表面受体构成的一个家族，能够识别病原体，并释放针对它们的免疫反应。C3蛋白的动力来源是一个硫酯基团：当被激发时，它与病原体上的一个受体结合，并将其标记为摧毁目标。主体细胞中还有类似的硫酯，所以C3硫酯必须受到严格控制。了解C3b活性形式的结构，是朝设计操控补体系统的治疗方法的目标所迈出的一步。研究人员已经发现，补体系统的不正确激发，与包括关节炎、哮喘、红斑狼疮、自免疫心脏病和多发性硬化等疾病有关。
Wza蛋白的三维结构

很多细菌都有一个外部的多糖囊，用来帮助它们在表面上寄生。作为寄主和病原体之间的一个接触点，这种多糖囊是疫苗和其他疗法的一个潜在作用目标。现在，研究人员确定了一种名为Wza的、负责将囊中的多糖从细菌里面向外转移的蛋白的三维结构。多数Wza处在里面的胞质膜和外面的细胞膜或外周胞质之间的空间中。该蛋白含有一个很大的中央空腔，多糖穿过这个空腔来输送。
四足动物耳和四肢的演化起源

从水中向陆地的演化转变是人们一直都感兴趣的问题，最近与这种转变有关的过渡性化石在加拿大的发现以及将以前被划分为鱼类的化石重新解释为四足动物（或近似于四足动物的动物）的研究结果，进一步激发了人们的这种兴趣。但陆地生命的历史还要更为久远一些。来自澳大利亚泥盆纪地层的、距今已有3.8亿年但却保存极为完好的Gogonasus鱼的化石，在很多方面都像鱼，但其耳和鳍却出乎意料地发达。所以，四足动物耳和四肢骨架的一些特征现在可以从鱼类那里找到根源了