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楼主: chemytwei

《自然》杂志每期内容精选

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 楼主| 发表于 2007-7-12 17:45:03 | 显示全部楼层
July 12, 2007
封面故事:拓扑异构酶和DNA超级螺旋

拓扑异构酶(Topoisomerases)的作用是使超级螺旋松弛。所谓超级螺旋是DNA中张力积聚的一种形式。拓扑异构酶抑制成分是重要抗肿瘤药物,被认为通过稳定拓扑异构酶与DNA之间所形成的一种共价复合物来发挥作用,后者又为DNA复制机制设置了一个障碍。科学家对以拓扑异构酶为作用目标的药物的药效的起源仍然不是很了解,但现在对Topotecan(一种主要用来治疗卵巢癌和小细胞肺癌的药物)和一种拓扑异构酶IB-DNA复合物之间的相互作用所做的一项单分子研究,显示了这一过程中更为详细的 内容。本期封面图片所示为由于该药物(图中用红色表示)的作用而造成的正向DNA超级螺旋的积累。DNA的这种超级缠绕会妨碍一种DNA聚合酶的前行,并且在阻止或破坏复制叉(replication fork)、从而导致细胞死亡过程中也可能扮演一个角色。
整个基因组范围内特定组织的果蝇RNAi库

利用一套完整的基因组序列数据(在本例中为Drosophila Release 4.3),从所预测出的蛋白编码基因(达到了88%的覆盖率)来生成干涉RNA转基因,这样你就获得了一个非常强大的工具。来自维也纳分子生物技术研究所的一个小组,已经生成并确认了一个整个基因组范围内的、针对具体组织的果蝇RNAi库,这个数据库将有助于对功能的丧失进行快速的基因筛选,使得科学家基本上有可能在生物体的生命过程中的任何阶段在任何一种组织中或细胞中来研究基因功能。这个数据库将为很多领域的研究工作铺平道路,包括行为研究、睡眠研究、学习研究、病理研究和衰老研究,这些领域以前是无法用成功应用于发育生物学的那种系统性基因分析方法来进行研究的。

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RNA聚合酶的结构和功能

本期两篇互补的论文是关于细菌RNA聚合酶的结构和功能的。在第一篇论文中,研究人员将这种酶与DNA模板和RNA产物结合在一起,以对转录伸长复合物进行仔细观测。该结构显示了DNA到RNA的转录过程的详细情况,这个转录过程对于所有活细胞都是至关重要的。在第二篇论文中,RNA聚合酶伸长复合物是与各种不同的基质类比物和一种抗生素结合在一起的,显示了基质加载和抗生素抑制的机制。对人类和细菌 RNA聚合酶的结构进行对比,将有助于进行药物设计:RNA聚合酶是包括利福霉素(rifamycin)及其衍生物在内的抗生素的一个作用目标。

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热木星”大气层中含有水蒸气的可信证据

天文学家已经探测到了超过200颗绕太阳以外的恒星运转的行星。它们当中很多都是“热木星”,即绕其恒星近距离运转的巨大的太阳系外行星。但尽管理论工作者预测这种行星的大气中含有丰富的水,但这方面的证据迄今为止却都是模棱两可的。现在,Tinetti等人已经获得了可信的证据,它表明,热木星至少在其大气层中含有水蒸气。编号为HD189733b的行星是当它在其母恒星前面经过时在红外波段被观测到的。在不同波长所观测到的半径的明显变化,可以用水蒸气的吸收来做最好的解释。

Page: 169
彗星73P不同碎片组成非常相似

彗星73P/Schwassmann-Wachmann 3 (comet 73P)2006年的造访使其非常靠近地球。十年之前,该彗星分裂成了至少5个碎片,而到2006年,有超过60个碎片绕太阳运转。该彗星的分裂将以前深埋在其原始核中的新鲜物质暴露了出来。这为天文学家提供了与美国国家航空航天局(NASA)的“深层撞击”探测器所创造的条件相同的理想的自然条件,深入彗星的深度甚至超过该探测器撞击彗星Tempel 1时所达到的深度。对comet 73P的碎片B和碎片C所做的观测表明,它们在组成上非常相似。这与不同彗星之间在组成上的明显差别性成对比,并且也与以前认为短周期彗星的组成将随深度发生很大变化的假设相矛盾。

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海洋沉积物能从固氮变为释放氮

到达沿海水域的大多数氮被海洋沉积物中的反硝化作用所清除。然而,固氮作用在亚潮异养海洋系统中被认为是一个可以忽略的过程。现在,Fulweiler等人发现,海洋沉积物能从一个净氮汇转变成一个净氮源。研究人员将模仿沿海海洋环境的实验结果与关于年平均叶绿素产量的一个历史数据集结合起来,发现由气候诱导的初级生产的下降导致向海床中沉降的有机质的数量下降,也导致所观测到的沉积物净氮通量的逆转。因此,一些河口地区可能不再提供它们曾经所提供的有用的氮留持及清除服务。这一变化有可能将人类活动所造成的氮加载效应从近岸沿海地区延伸到开阔海洋中。

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彗星73P不同碎片组成非常相似

彗星73P/Schwassmann-Wachmann 3 (comet 73P)2006年的造访使其非常靠近地球。十年之前,该彗星分裂成了至少5个碎片,而到2006年,有超过60个碎片绕太阳运转。该彗星的分裂将以前深埋在其原始核中的新鲜物质暴露了出来。这为天文学家提供了与美国国家航空航天局(NASA)的“深层撞击”探测器所创造的条件相同的理想的自然条件,深入彗星的深度甚至超过该探测器撞击彗星Tempel 1时所达到的深度。对comet 73P的碎片B和碎片C所做的观测表明,它们在组成上非常相似。这与不同彗星之间在组成上的明显差别性成对比,并且也与以前认为短周期彗星的组成将随深度发生很大变化的假设相矛盾。

Page: 172

物种灭绝是否会影响生态系统功能

物种灭绝是否改变物种群落的生产力和生态系统的功能的问题,多年时间都是一个有争议的问题。一系列综合分析达成了某种共识:物种损失并不会损害生态系统功能,但这要取决于损失的是哪种物种:很多物种似乎在功能上是冗余的。在过去,研究工作主要集中在各个不同的生态系统过程上,尽管事实上多数生态系统要提供几种生态系统服务。Andy Hector 和Robert Bagchi对来自草地生物多样性实验的已经发表的数据进行了分析,以了解生物多样性与多种生态系统功能之间的关系。他们发现,不同物种经常影响不同生态系统功能,所以只关注一个生态系统过程的研究工作可能会忽略全局情况。因此,多功能生态系统保证其存活所需要的生物多样性可能要比以前的研究工作所认为的更大。

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一种新的多功能胚胎干细胞

人类胚胎干细胞在治疗方面有潜在的重要性,因为它们有多种功能,如果给予适当条件的话,它们能够分化成几乎任何类型的细胞。影响关于它们的研究工作的进展的一个障碍是,人类与小鼠胚胎干细胞之间存在令人困惑的差别。现在,独立工作的两个小组生成了一种新的多功能胚胎干细胞。这些外胚层干细胞(EpiSCs)是在小鼠胚胎在子宫壁上着床之后从它们当中提取出来的,与“经典的”小鼠胚胎干细胞明显不同,而与人类胚胎干细胞的关键特征却很相似。EpiSCs的发现应能为加快人类胚胎干细胞在研究(最终也许还包括治疗)中的应用提供一个重要的实验模型。

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薄荷醇受体TRPM8在感知冷热中所起作用

各种不同的通道、输送因子和细胞类型都被认为与对寒冷刺激的感知有关,而关于这些因素中的每一个在感知无害之冷与有害之冷中所起的作用,研究人员已经争论了一些时间。薄荷醇受体TRPM8(也被称为CMR1) 很可能是一种冷传导因子,但其在生理上的重要性却受到了质疑。对剔出TRPM8的小鼠的体觉(somato-sensory)功能所做的一项研究澄清了有关疑问。没有这种受体的小鼠在所有层次上(在细胞层次上、在完好的神经纤维上和在完整动物(行为)试验中)感知寒冷的能力都存在缺陷。TRPM8显然是周围寒冷感觉的主要贡献因素,缺少这一通道的动物在温度降到低于10 °C之前不能区分热冷表面。

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第二种“低硅”基因Lsi2被发现

硅在植物生长中起一种有益的作用:它能增强植物抗病虫害和倒伏的能力,提供植物在一个群落中的光截获能力,减少蒸发作用所造成的损失。水稻是一种典型的硅积累型植物,能够在茎杆中增加硅的含量,这是因为其根能够从土壤中吸收硅。现在,由于第二种“低硅”基因Lsi2(该基因在细胞膜内壁上编码一种硅外流输送因子)的发现,使水稻能够做到这一点的复杂系统已被更为充分地定性。Lsi1基因已知编码内流输送因子,后者存在于细胞膜的外壁上。

Page: 209
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发表于 2007-7-20 08:56:41 | 显示全部楼层

Nature2007年7月19日要览

Nature2007年7月19日要览
封面故事:壁虎竟跟贻贝粘到了一起

本期封面所示为一只壁虎趴在一个贻贝的壳上。 这种罕见的情景源自这两个物种向某种东西上粘附的共同本领。壁虎甚至能向翻转的表面上粘附,这是因为它们的脚上有微小的毛。但它们的附着力只是暂时的,因为快速附着和脱开是其运动的关键。事实证明,要合成某种可以反复粘附的东西是很困难的,而且还存在另一个问题:壁虎的粘附力在水中会大大减小。一种新的粘合剂克服了对水的这种敏感性,办法是将壁虎一样的纳米结构与贻贝所采用的进行水下粘附的化学方法结合起来。这样所获得的杂合型粘合剂(它由一系列涂有一种聚合物的小柱子组成,这种聚合物类似于贻贝身上的粘性蛋白)在湿态和干态都表现出惊人的可逆粘附性,粘附周期超过1000次。这项进展有可能导致适合于一系列实际应用的可逆粘合剂的问世。
人类非洲起源说得到解剖数据支持

关于人类起源的“走出非洲”争论让古人类学家兴奋了很多年。遗传分析倾向于支持认为现代人类来自非洲的单一起源说,但解剖测定却得出了不同的结果。现在这个矛盾已经解决:对关于颅骨测量结果的一个大型数据库所做的一项新的分析(此项研究工作是在受到关于(从解剖上来判断的)现代人类的古人口统计学所取得的进展启发后进行的,而这些进展之所以能够取得,是因为现在已经有了大型的遗传数据集),明确地支持现代人类来自非洲的单一起源说。
由成纤维细胞生成了多能干细胞

寻找用来“哄骗”容易获得的细胞、使其显示胚胎干细胞(有可能分异成几乎任何类型的细胞)的“多能”活性的新方法的研究工作在继续进行。这项工作意义重大,因为如果能够对人类细胞安全地做到这一点,细胞移植治疗、甚至针对特定患者的特定治疗都将离我们更近一步。现在,两个研究小组报告了这个方向上的一个重要进展: 从小鼠成纤维细胞生成了多能干细胞。外成重新编码要求四个转录因子的表达,它们分别是Oct4、 Sox2、c-Myc和Klf4。所得到的细胞在生物功能和外成状态上都与胚胎干细胞相似。
蛋白相互作用的热力学动态

了解蛋白-蛋白相互作用,需要对它们之间关系的热力学动态进行全面定性。过去,几乎没有可能从实验上来估计残留蛋白熵的变化,它是蛋白联系的自由能变化的一个具有潜在重要性的成分。现在Frederick 等人利用溶液核磁共振光谱发现,名为钙调蛋白(calmodulin)的蛋白质的内部动态的变化在与各种不同的目标域结合时明显不同。这表明,残留蛋白构型熵的变化能对蛋白-配体之间联系的自由能做出明显贡献。
木星大星云中钠的来源

木星由钠组成的大星云是一个气体云,如果肉眼能够看到的话,它将是太阳系中能看到的最大天体。钠被认为来自火山活动活跃的“木卫一”。Mendillo等人采用一种新的观测方法来确定钠的精确来源。高分辨率光谱显示,存在两个钠逃逸区域。一个是在“木卫一”与从其本身喷射出去的等离子环(与“木卫一”共用一个轨道)发生相互作用的尾迹。第二个是“木卫一”周围一个球状外流区域,是由大气层溅射造成的。这个电离层尾迹(是“木卫一”半径的六倍)的程度是根据“伽利略”飞船的数据所做估计的两倍,说明它存在相当大的可变性。
用电子进行二粒子干涉实验

本期Nature报告了关于一个捉摸不定的基本效应的实验演示:两个不能区分的、来自独立来源的粒子之间的量子干涉。这种干涉只能通过记录在两个不同地方的两个探测器中找到这两个粒子的一个联合概率来观测。用光子所做的实验迄今为止未能成功产生二粒子干涉,但这次该实验是用电子进行的,研究人员用在一种半导体二维电子气中制造成的一个巧妙设计的干涉仪来对这些电子进行操纵。
MEDEA 基因的起源

通过基因组印迹进行基因调控(基因的活性取决于它来自父方还是母方)既见于哺乳动物,又见于开花植物,然而新印迹位点怎样能够随着演化时间的推移而出现仍然不清楚。现在,对拟南芥中三个“Enhancer of zeste-like”基因演化所做的重建表明,留下印迹的MEDEA 基因是在大约3500万年前通过全基因组复制从Brassicaceae中的SWINGER基因出现的。所以MEDEA 基因(是种子发育所必需的)在开花植物演化过程中出现的相对较晚。MEDEA 是由于积极的达尔文选择(自然选择)而留下印迹和获得其新功能的,而SWINGER则保留了祖先功能,没有留下印迹。
细胞成群运动的方式

发育和肿瘤转移过程中成群细胞的运动是一个我们还很不了解的过程。果蝇卵巢中边界细胞的迁移(它是在活体中研究细胞迁移和引导之调控的一个强大模型),为我们了解这一过程提供了一个线索。Bianco等人利用果蝇复杂的遗传系统及创新的活体成像技术,发现边界细胞迁移分两个阶段进行,在第一个阶段,细胞快速向后迁移。在向后迁移的第二阶段和在向背部迁移过程中,边界细胞作为一个紧凑的群体缓慢运动,并且细胞开始在群体内进行重新排列。两个迁移模式对于受体酪氨酸激酶信号作用通道有很不相同的敏感性,细胞群作为一个整体、利用各个细胞之间信号作用水平的差别来处理信息。
效应分子AvrPtoB的作用目标

Pseudomonas syringae(西红柿细菌性斑点病的病因)为了进行感染会将一系列效应分子注射进宿主细胞中。现在,其中的一种效应分子AvrPtoB被发现以宿主激酶Fen为作用目标,后者是一个在演化过程中高度保留下来的植物免疫系统通道的构成部分。为此,AvrPtoB利用了E3泛素连接酶的活性,后者能够促进蛋白分解,并且必须在演化过程中的某个阶段被这种细菌性病原体为这个目的所获得。
衰老与抗癌的关系

p53蛋白及其调控因子ARF的肿瘤抑制活性,基于它们在探测和消除细胞损伤中所起作用。同癌症一样,衰老也是与细胞损伤的积累有关。从这个前提出发,Matheu等发现,p53 和Arf水平较高、但却能正常调控的小鼠不仅对癌症有抵抗力,而且寿命也比正常小鼠更长,尽管有癌症所产生的影响。让人惊异的是,衰老的各种不同生物和分子标记都表明,这些小鼠能够更长时间保持年轻。提升内生Arf/p53活性似乎能产生一种抗氧化效应,该效应不仅抑制癌症,而且延缓衰老。
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发表于 2007-7-25 12:40:34 | 显示全部楼层
July 26, 2007
封面故事:炎症性肠道疾病研究领域的最新进展

炎症性肠道疾病(inflammatory bowel disease, IBD)是一大类疾病,其中包括克罗恩病(Crohn’s disease)和溃疡性结肠炎。它们属于多基因疾病,并且还与各种不同的环境因素有关。尽管如此复杂,但研究人员在揭示其病因方面还是取得了相当大的进展。Ramnik Xavier 和 Daniel Podolsky对这一领域的最新进展做了综述,其中包括一系列易感基因的发现以及重要环境因素的识别。IBD的遗传学研究表明,表皮屏障功能、以及先天和后天免疫在这类疾病的发病中发挥着作用。关键环境因素包括能够破坏免疫功能的共生细菌。在了解IBD病因方面所取得的进展表明,我们也有可能对心脏病、糖尿病和其他多基因疾病的致病因素进行类似的解析。
Page: 427

关于内质网无需蛋白通道的新假设

一种蛋白通道被假设为内质网(ER)的一个构成部分,来解释误折叠蛋白和非包裹病毒能够通过ER进入细胞质这一事实。酵母中的Der1蛋白和其他真核细胞中的Derlins是有可能在这样的转位通道(dislocon)中发挥功能的蛋白类型的例子。但Hidde Ploegh在本刊非定期推出的“假设”(Hypothesis)栏目中撰文提出另一个机制,该机制也许能够无需一个基于蛋白的通道而对上述事实做出解释。按照这个机制,由类脂重排诱发而打开的一个逃逸门可让蛋白和病毒都通过ER。
Page: 435

AKT1与癌症的发生直接相关

AKT/蛋白激酶 B信号作用通道调控细胞增殖和生长,参与包括细胞凋亡和葡萄糖代谢在内的细胞过程。虽然在其他通道构成部分中也发现了激发突变的现象,而以前却不知道有激发癌症的AKT点突变。但是现在,研究人员已经在人类乳腺癌、结肠直肠癌和卵巢癌中发现了AKT1中的一个突变,该突变通过增强其膜联系作用来激发这种激酶,从而将AKT1与癌症的发生直接关联了起来。

关于c-Myc某些作用的另一种解释

c-Myc最初是作为一个原致癌基因发现的,活跃于很多人类肿瘤中,但它也是一种转录因子,是正常细胞生长和增殖所必需的。它影响基因表达的能力过去曾被认为是其促进肿瘤发育的手段,但关于c-Myc也影响DNA复制的发现直接表明,对于它的某些作用应有另一种解释。通过定位DNA合成点及与复制前复合体相结合,c-Myc能够控制DNA复制:当失控时,同一机制也许还能引起DNA损伤和不正确的细胞增殖。
Page: 445

受控二粒子相互作用的实验演示

受控的二粒子相互作用是量子计算的一个基本要求,实现它长期以来一直是关于中性原子体系的研究工作的一个目标。Anderlini等人利用一个由处在一个双阱势光晶格中的成对超冷铷-87原子阵列组成的体系,来在每个原子对中诱导受控的纠缠相互作用。占据不同振动层的原子之间自旋的重复互换以不超过10毫秒的相干时间出现。这个结果演示了量子门的一个必要构成部分。
Page: 452

用氧化石墨烯做成的纸

纸一样的或箔一样的材料用在很多技术应用中,如保护层、化学过滤器和粘合剂等。用碳纳米管做成的、被称为“bucky”纸的东西,有可能将高科技纸的使用延伸到燃料电池等应用中,因为它具有很好的机电性能。现在,一种新型纸样碳纳米组合材料已经研制成功,其硬度、强度和柔性都非常好,它就是“氧化石墨烯”纸,是用以近乎平行的方式相互锁定和排列在一起的纳米尺度的氧化石墨烯层状材料做成的。
Page: 457

人类活动影响降水量的证据已经找到

我们已经在气候上留下了我们的印记:地表气温、海平面压力、自由大气温度和海洋温度等由于人类活动在过去一个世纪都发生了变化。气候模型表明,人类活动还可能造成降水量在全球尺度上发生了变化,但过去一直没有证据来支持这一预测。现在,这样的证据找到了。 对在20世纪所观测到的陆地降水量的变化与气候模拟结果所做的一个对比表明,人类活动在降水的纬度模式上有一个可以检测得到的影响。人类活动促使北半球中纬度地区气候变得湿润,但在其他地方,比如说在北半球的热带地区,人类活动的效应却是使气候变得干燥。
Page: 461

大陆断裂过程的新线索

来自在加利福尼亚湾所进行的PESCADOR地震实验的结果,为了解断裂过程(使大陆断裂并形成新的海盆的过程)提供了新线索。大陆裂隙中岩浆活动未曾预测到的变化,通常归因于地幔温度的变化,但这种热变化往往发生在大而长的尺度上。新的结果显示,在短的侧向距离上,断裂风格和岩浆活动方式有很大差别。这表明,岩浆活动所观测到的范围是由温度的变化造成的,而不是由地幔组成及肥沃程度(地幔产生岩浆的内在容量)的可变性造成的。
Page: 466

与儿童哮喘有关的基因

儿童哮喘诊断率在上升:美国6%的儿童是这种疾病的患者。遗传因素和环境因素显然都很重要。为了发现更多关于遗传因素的线索,Moffatt等人在一项在整个基因组范围内寻找疾病关联基因的研究工作中对与哮喘有关的基因进行了搜索。初患哮喘的年龄在7岁以下的儿童中超过三分之一在第17号染色体上的ORMDL3基因的表达上表现出差异。类似的基因也见于酵母和其他原始生物,说明它们可能是一个古老的、在演化过程中保留下来的免疫机制的构成部分。
Page: 470

蛋白质B-crystallin在多发性硬化中所起作用

蛋白质B-crystallin主要存在于眼睛的晶状体中,它在多发性硬化中所发生的炎症和损伤的发展过程中可能是关键的“引爆点”。过去,人们知道它是多发性硬化患者体内一个主要免疫目标。现在,用小鼠所做的研究工作表明,该蛋白在一个多发性硬化模型中还扮演一个保护角色。当将其注射进实验鼠体内时,它起一种消炎和神经保护因子的作用,并且还能使瘫痪发生逆转。
Page: 474

BAK1在发育和先天免疫中的双重作用

植物含有各种不同的、结构类似于动物体内的类固醇激素的类固醇和固醇。经过艰苦研究,油菜素内酯(brassinosteroids)已被普遍接受为一种重要的植物激素。这个通道的一个关键部分是通过BRI1受体及其共受体BAK1对油菜素内酯的识别。但关于BAK1具有一个完全出乎意料的不同功能的消息可能会使问题复杂化。当先天免疫受体FLS2被其已知配体flagellin 刺激时,BAK1被发现专门与该受体结合。在bak1基因发生突变的拟南芥中,先天免疫响应大大削弱。因此,BAK1似乎在发育和先天免疫中有双重作用,同果蝇中著名的TOLL受体一样。
Page: 497

DAI被发现是一种DNA传感器

DNA是免疫响应的一个强力激发因子。这个事实40多年前人们就知道了,但其中所涉及的机制却不清楚。现在,Takaoka等人识别出一种与先天免疫响应有关的细胞溶质DNA传感器 。该分子是一种干扰素可诱导蛋白DLM1/ZBP1。以前没有发现关于它的生物功能,因此它被重新命名为DAI(全称是DNA-dependent activator of IFN-regulatory factors)。发现DAI是一个关键的DNA传感器的结果,也许可为了解与DNA相关的抗菌免疫及自免疫疾病背后的信号作用机制提供新线索。
Page: 501
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发表于 2007-7-30 19:06:57 | 显示全部楼层
August 02, 2007
封面故事:由ABC诱导的大气变暖的定量研究

到2001年,在“印度洋实验”(INDOEX: 1997-1999) 期间首次在阿拉伯海上空所发现的厚厚的棕色雾霭显然已经可以判断是南亚上空干季的一个持久特征。联合国环境规划署2002年的一份报告指出,如果包括生物质燃烧在内的污染源不能得到控制,那么气候就可能受到很大扰动。美国国家航空航天局的TERRA卫星此后又在其他地方探测到了类似的大气层棕色云(ABCs)。由于ABCs而造成的大气层日照升温和地表变暗都会推动气候变化, 而要对这种变化进行量化,我们需要直接测量结果,如本期Nature所发表的两个数据集。第一个是无人驾驶飞机对印度洋上空日照升温情况的测量结果。第二个是CALIPSO卫星对从印度洋到喜马拉雅山的一个3公里厚的棕色雾霭进行跟踪的结果。用这些数据所做的气候模拟表明,由ABC诱导的大气变暖等于温室变暖,从而为喜马拉雅冰川消退提供了一个解释。图片:V Ramanathan/H Nguyen

Page: 575

基因组范围内染色质状态分布图

虽然一个多细胞生物内的各种不同细胞类型包含同一套基因,但它们却具有很不相同的行为。这些细胞状态被认为与染色质状态有关,也就是说,与组蛋白和包裹基因组的其他蛋白的修饰有关。现在,单分子测序技术被用来构建小鼠胚胎干细胞和其他两种在发育上更先进的细胞类型的染色质状态图,从而显示了重要染色质修饰在整个基因组范围内的分布。该研究为将综合染色质甄别方法应用于对各种不同的哺乳动物细胞群、包括癌症等疾病中所出现的异常细胞发育情况进行定性研究提供了一个框架。

Page: 553
信号作用与细胞特性的关系

很多信号通道的基本构成部分在一个生物体中对大多数细胞来说都是相同的。那么为什么不同细胞类型以不同方式对同样的原始刺激进行反应?现在,研究人员用一种新颖的系统模拟方法来研究这一问题,重点是两个截然不同的细胞系。结果显示,细胞特性的主要决定因子是上游信号事件的类型、强度和组合。这些细胞类型特异性信号被相同的促动因子所整合,产生细胞类型特异性结果。揭开细胞特性之谜对于了解胚胎发育、生物恒定性及定向疗法的副作用等都很重要。

Page: 604

小细胞肺癌的分子病理研究

尽管肺癌发病率很高,但其分子病理的很多方面在很大程度上仍然是我们所不了解的。因此,在相当大比例的非小细胞肺癌患者身上染色体2p的一个小翻转的发现便具有潜在的重要性。这个翻转产生一种融合蛋白,其中包含名为EML4的一种蛋白及间变性淋巴瘤激酶ALK的部分内容,后者曾被发现起一种变形的致癌基因的作用。该融合激酶是诊断和治疗的一个有希望的目标。

Page: 561

随机场模型在铁磁体中的应用

真实的物理和生物体系的理论模型可以将一定的无序考虑进去,但它通常只是被作为一种弱扰动来处理。而在如铁磁体等体系中,主导材料性能的正是这种无序。一个的确将磁性中的无序效应建设性地考虑进去的模型,即“随机场Ising模型”,一直非常成功,但到目前为止它只应用于反铁磁体。现在,Silevitch等人在一种铁磁体中实现了一个随机场模型。利用该模型,有可能在刚刚超过居里温度(在这个温度所有磁指针都排列起来)的温度下测量磁响应的统一行为,在居里温度下测量其发散。很多大型探针和成像测量都有可能在铁磁体中进行(而不能在反铁磁体中进行),所以这项工作将推进随机场问题的基础研究,还将导致调节“域壁钉扎”(domain wall pinning)强度的方法的问世,这是该现象实际应用的一个关键步骤。

Page: 567

石墨烯中电子自旋的输送

单层或几层石墨烯(由碳组成的一种扁平结构,很像碳纳米管的壁)中电子的输送是一个人们非常感兴趣的问题。石墨烯可能是自旋电子领域的一种很有希望的材料,在这个领域,电子的自旋和电荷都被用来制造新颖的装置。Tombros等人通过研究单层石墨烯中电子自旋的输送,从而在这一方向上迈出了一步。他们所做的实验涉及通过一个薄绝缘层与铁磁性钴电极接触的石墨烯层。在这个体系中,电子自旋可以被输送1-2微米的距离,并且通过使用电子质量得到改进的样品还有可能输送更长的距离。

Page: 571

非火山地震的诱因

通过重新分析2002年11月发生的Denali地震(这次地震在北美洲西部大部分地区诱发了地震活动)期间得到的地震记录,研究人员发现了关于非火山型地震之成因的详细情况。以前,人们认为板块膨胀是其成因,但新的工作表明,非火山地震和被推动的断层滑动都可以被板块界面上的剪切应力所诱发。

Page: 579

“小突变”观点与“大突变”观点的调和

物种起源的遗传基础是什么?经典的达尔文“小突变”观点是,一个新物种通过很多基因上所发生的小突变的累积而与其先祖有所不同。但是有很多例子支持“大突变”理论,该理论认为,关键的差别在于突发的大变化,尤其是发育中所涉及到的基因的变化。看来,答案似乎是两种极端情况的一种综合。McGregor等人对shavenbaby基因进行了仔细研究,该基因已知是造成不同种类果蝇之间在硬毛分布模式上的差别的基因。他们发现,产生不同物种所特有的硬毛分布模式需要三种截然不同的基因增强子之间的相互作用。他们得出结论认为,区分不同物种的大效应基因有时可能反映了在几种特定基因上所发生的多种小效应突变的积累。所以,“小突变”观点与“大突变”观点之间的历史分歧,可能仅仅代表着从不同尺度来看同一数据而得到的不同观点。

Page: 587

迄今最古老和最原始的硬骨鱼

记录有颚脊椎动物最早历史的化石非常少。冠群硬骨鱼(包括四足动物在内)的化石最早可以追溯到志留纪(距今4.18亿年前),但再要将硬骨鱼的历史进一步向更远的时间追溯就很困难了。现在,Botella等人报告了在两种以前已知的晚志留纪鱼类(距今4.23亿-4.16亿年前)化石上首次所发现的硬骨鱼特征的可靠证据,这些特征表明,它们不仅是最古老的、而且也是迄今所发现的从系统发生学上来讲最原始的硬骨鱼。

Page: 583

一种与糖尿病有关的新基因

一种新近被与1-型糖尿病的发病关联起来的基因的发现,可能会推动糖尿病预测试验的发展。对来自超过500名1-型糖尿病患者和由超过1000名志愿者组成的对比组的DNA所进行的一项整个基因组范围内的关联研究,证实了(这种糖尿病)与已知的1-型糖尿病相关基因的关联和与KIAA0350基因的一个新的关联。该基因被认为编码一类结合糖的C-型凝集素(lectin),这是一类蛋白质,其功能包括碳水化合物识别及细胞粘附等。

Page: 591
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发表于 2007-8-13 15:12:19 | 显示全部楼层
2007年8月9日内容精选
封面故事:“能人”和“直立人”曾经共存了近50万年

类人猿“能人”(Homo habilis) 以及一般来说更大、时间更晚的“直立人”(Homo erectus)经常被认为是同一进化分支上的两个点,其分别仅仅在时间上。由于研究人员将来自格鲁吉亚Dmanisi的小型原始头骨解释为“形态上的中间体”,这种观点得到了人们的进一步认可。但新的化石发现却讲述了一个不同的故事。研究人员发现了一个特别小的“直立人”头骨和来自一个较晚的“能人”化石的颌骨材料,而发现它们的环境表明,这两个物种在肯尼亚的Turkana湖盆共存了近50万年时间。除了在时间上重叠外,“能人”和“直立人”在大小上也重叠。“直立人”的高度性别二态性在这方面可能是一个因素。本期封面所示为新发现的“直立人”化石(被称为KNM-ER 42700的部分颅骨),同时还有来自坦桑尼亚的最大的非洲“直立人”OH 9。(Letter p. 688; www.nature.com/podcast)(照片提供:F. Spoor, 肯尼亚国家博物馆)

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现代版的牛顿“尘埃镜”实验

受牛顿曾经用来演示干涉的“尘埃镜”实验的启迪,Chapman等人设计了一个用超快强X-射线脉冲来研究微粒的方法。牛顿的实验涉及可见光从一个背面镀银的镜面前面的尘埃颗粒上的两次散射(一次进入镜面,一次从镜面出来),还涉及相应的环形干涉图案。在现代版的这个实验中,X-射线脉冲聚焦在一个有聚苯乙烯颗粒的薄膜上,放置在一个X-射线镜面之前。一个脉冲穿过样本,触发了一个颗粒的爆炸,然后被镜面反射到样本上。所得到的衍射图案含有关于爆炸颗粒的准确的时间和空间信息。这种类型的X-射线“flash”成像可用来在原子运动的时间尺度上探索材料的三维动态。

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茉莉酸信号通道的关键成分

茉莉酸是一种羟脂(oxylipin),是茉莉香味中的主要成分。它是中央信号作用成分尚未得到描述的最后一种主要植物激素。现在,从两个稍微不同的角度来研究这个问题的两个小组已经揭开了这个谜团。Thines等人和Chini等人分别报告说,JAsmonate Zim-domain (JAZ)蛋白家族的成员是茉莉酸信号通道的关键成分。JAZ蛋白正常情况下抑制茉莉酸响应基因,但茉莉酸衍生物jasmonoyl-isoleucine却将JAZ蛋白耦合到一个“泛素连接酶”(SCFCOI1)上,从而确保它们的降解以及该信号通过基因表达的抑制所进行的传输。

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“量子铁磁流体”研究获得新成果

本期Nature上一篇论文是关于超冷原子物理学中的一个热门话题的,那就是“量子铁磁流体”,它们是由偏振的偶极子(电偶极子或磁偶极子)组成的超级流体量子气体(superfluid quantum gases)。这种偶极子之间打破对称的相互作用预计会导致新的物理现象。现在,来自斯图加特大学的一个研究小组用原子之间的强各向异性磁性偶极子-偶极子相互作用成功生成了一个铬玻色-爱因斯坦凝聚态,它诱使该气体云的纵横比发生显著变化。这种科学家苦寻的物质形式将使物理体系的基础研究能够在以前尚未探索过的领域进行。

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上层温暖海水与下层冰冷海水发生混合的位置

海洋上层温暖的海水与下面较冷的海水的混合,是全球海洋环流中一个重要组成部分,因为它能增加深水的浮力,但这种混合所发生的位置仍然不确定。Louis St. Laurent 和 Andreas Thurnherr对当海水流经中大西洋山脊顶端一个狭窄通道时所发生的海水混合现象进行了测量。他们所观测到的速度异乎寻常地高:如果类似的混合速度发生在北大西洋海盆中的中大西洋山脊上的其他狭窄通道中,那么这些地点对海水浮力增加的贡献就会像在这些通道的深度处该海盆其余地点的总和那么大。所以,中海洋山脊上的狭窄通道(以前被忽略的地点)中所发生的混合,对全球尺度上增加海水浮力的流量可能有一个相当可观的贡献。

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从地幔回到地表的物质的辨别

板块构造将化学富集的海洋壳和沉积物在俯冲带注射进地幔中。活跃的地幔混合过程稀释和破坏了这些材料中的化学标记,所以当它们从地幔热柱中回到地表时,它们将难以辨别。在萨摩亚海底熔岩中富集程度非常高的87Sr/86Sr 和 143Nd/144Nd同位素标记的发现将能帮助澄清这些问题。这些数据为在萨摩亚地幔中循环的上层大陆壳的存在提供了明确证据,并且还支持认为循环的大陆壳物质参与了地幔中在同位素组成上截然不同的地球化学库中其中一个(即所谓富集的地幔“EM-2”成分)的形成的观点。

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无脊椎动物的STDP现象

突触弹性(神经细胞之间联系的加强或减弱)已知在脊椎动物中依赖于输入信号是在一个神经元的信号尖峰之前还是之后,这个现象被称为“尖峰时间依赖性弹性”(STDP)。现在,Stijn Cassenaer 和Gilles Laurent首次在一种无脊椎动物(即蝗虫)身上描述了STDP。他们的活体研究还表明,STDP是将感觉器官连接到大脑中的记忆中心的神经通道上的嗅觉信息的神经编码得以保留下来的关键。这一发现为了解昆虫脑中回路动态、架构和学习之间的关系提供了新线索。

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昆虫的生物多样性研究

昆虫是大多数生态系统中的主要力量,而在关于生物多样性的研究中它们却经常没有鸟类、哺乳动物和植物受到的关注多。本期Nature上两篇论文改变了这种不平衡状态。Novotny等人研究了巴布亚•新几内亚75,000平方公里雨林中的大约500种鳞翅目毛虫、甲虫和果蝇。他们发现,食草昆虫的大多数种都广泛分布。物种丰富度很高,这在热带很正常,但即便在数百公里距离内所发现的物种也没有很大改变。Dyer等人从他们对从加拿大到巴西的地域范围内的蝴蝶和蛾幼虫的数十万宿主特异性进食记录所做的研究得出了很不相同的结论。他们发现,一种昆虫所食的树种的平均数量在热带要少于在“新世界”的温带部分,从而证实了自达尔文和华莱士时代以来就被生物学家讨论很多的生态学中的纬度梯度。不过,由于这两篇论文所得出的结果明显存在矛盾,所以这一讨论还将继续进行下去。

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瘙痒感的分子基础及其与痛感的区别

瘙痒的难受感是众所周知的,但其神经生物学基础却仍然不很清楚。现在,“瘙痒通道”中的第一个分子层已经被识别出来。历史上,瘙痒曾被认为是痛感的一种不太强烈的形式。但用基因剔除小鼠所做的研究表明,“释放胃泌素(Gastrin)的肽受体”对于中枢神经系统的痒刺激(而不是痛刺激)很重要。因此,该受体可能是开发不影响痛觉信号的抗瘙痒药物的一个目标。

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泛素对神经退化疾病的普遍意义

神经退化疾病“亨廷顿症”患者的神经元含有富含泛素的异常蛋白包容体。曾有人提出,细胞泛素化和蛋白酶体降解系统中所发生的变化有助于这种疾病的发生。对“亨廷顿症”患者大脑及这种疾病的几个小鼠模型所做的质谱分析,证实了泛素链在蛋白包容体中始终存在,说明该系统功能的普遍丧失可能有助于这种疾病的发生。 这些发现说明泛素可能用作一种诊断工具,而且由于泛素在神经病理病灶中的异常积累还是阿尔茨海默氏症的一个特征,所以这些从神经学上来看各不相同的疾病可能具有共同的基本分子特征。

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发表于 2007-8-15 17:04:14 | 显示全部楼层
August 16, 2007
封面故事:根据结构来预测未知酶功能的新方法

如果一种新发现的蛋白与已知的酶相似时,经常有可能来推断其功能,否则,结构-功能关系是非常难以判断的。现在,Johannes Hermann等人利用一种变通的分子对接方法(一种用来寻找潜在药物的计算机辅助的模拟方法),设计出一种根据结构来预测某种具有未知活性的酶的功能的方法。试验用的酶是Tm0936,来自极端喜热的Thermotoga maritima。对接实验预测,它将使5-methylthioadenosine和S-adenosylhomocysteine去胺化;这一点已在化学上、并从与一个反应产物相结合的该蛋白的X-射线晶体结构得到了证实。这种酶没有与已知的腺苷胺化酶相似的明显序列,甚至它所参与的通道似乎也是新颖的。如果这一新方法也适用于其他酶,那么它应当成为一种有力工具,来确定关键的酶在体内是如何发挥作用的。

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云母可能是造成圣•安德烈斯断层高速蠕动的原因

沿圣•安德烈斯断层某些区段的高速蠕动,曾被认为是由与蛇纹化岩石相关的较低的断层强度造成的。这种观点是有问题的,因为蛇纹矿的摩擦强度被认为太大,无法满足断层强度的限制条件。现在,Diane Moore 和Michael Rymer报告,云母(软的硅酸镁矿物质,我们比较熟悉其纯净形式,即滑石粉)可能是该断层高蠕动速度背后的原因。他们在“圣•安德烈斯断层深度观测项目”(SAFOD)主洞2005年钻探期间所收集的蛇纹岩样品中发现了云母。云母在高温下的摩擦力低到足以满足断层上剪切力的限制条件,而且其固有的稳定滑动行为与断层的蠕动也是一致的。

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癌症与衰老之间的关系

癌细胞的恒久生命与导致人死亡的衰老过程看起来似乎是相对立的。但令人吃惊的是,癌细胞和衰老过程的生物学基础却是相合的。基因组不稳定、端粒功能和自噬作用等在关于癌症和衰老的论文中都能见到。研究人员已经在肿瘤发生与细胞衰老之间发现了联系。线粒体代谢对这两个现象来说都是中心内容。Finkel等人从历史角度向我们介绍了癌症和衰老的共同生物学基础:从第一次意识到人类癌细胞—HeLa细胞—在培养中有可能继续分裂一直谈到系统生物学方法的问世。

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Mira的历史轨迹

Mira是一组处在恒星演化后期阶段、质量低于或稍微高于太阳质量的恒星中的一个。这些恒星通过它们发出的风对其主星系中的恒星和行星形成产生直接影响。Martin等人报告,他们发现了一个发射紫外线的弓激波(bow shock)和其涡动的尾迹,在天空中延伸超过2度。这个弓激波源自Mira很大的空间速度及其风与星际介质之间的相互作用。这种风的尾迹是过去3万年的Mira低质量历史所留下的一个痕迹。

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第一种单原子金属玻璃

玻璃有很多形式。对于金属玻璃来说,通常需要多种成分来避免在正常液体冷却过程中发生结晶。(一个引人注目的例外是由两种成分组成的金属玻璃Zr50Cu50)。现在,Bhat等人利用关于控制玻璃形成的因素的最近的理论发现来确定金属液体锗成功玻璃化的实验条件。 他们不仅生成了第一种单原子金属玻璃,而且还发现了这一体系中罕见的液体-液体相变的证据。

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薛定谔猫及其应用

薛定谔猫思想实验说明这样一个思想:量子物理允许原子保持在超级位置状态。这种猫被想象处于一个盒子中,里面还有一个放射性原子,该原子被设计用来在其衰变时释放一种毒素。在“经典”世界中,猫要么是死的,要么是活的;但在由关闭的“盒子”构成的量子世界中,猫可以同时是死的和活的。自由传播的光的一个“猫”状态被定义为由完全分开的准经典状态构成的一个量子超级位置;这种状态对于量子信息处理及在验证量子理论的实验中可能有用。最近的实验成功地生成了可见光薛定谔“小猫”—太小而无法实用。现在,研究人员将理论和实验结合起来,来制定一个协议,按照这个协议,能够产生挤压的薛定谔猫状态,大到足以能够进行实际应用。

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近地表臭氧对植被的影响

植物和土壤目前正在通过储存大约四分之一由人类排放的二氧化碳来减缓全球变暖,但这种减缓效应可能会因为近地表臭氧的进一步增加而被葬送。与高空中的臭氧(阻挡有害的紫外线)不同的是,低空臭氧损害植物,降低它们吸收二氧化碳的能力,加快全球变暖。当前的气候模型一般包括低空臭氧(一种弱温室气体)的地球变暖效应,但并不直接考虑其对植被的影响。 一项新的研究表明,人们所预测的由于工业排放所造成的臭氧浓度增加,将显著降低植物生产力。这种间接效应很可能比臭氧作为一种温室气体的直接效应对全球变暖的贡献更大。

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Lkb1突变与肺癌发病

Lkb1肿瘤抑制基因所发生的突变见于Peutz–Jeghers综合症患者,这些患者癌症发病率增加。现在,Lkb1突变已在非小细胞肺癌的鳞状肿瘤亚型中被发现。在一个Lkb1缺失与K-Ras突变相结合的肺癌小鼠模型中,出现了比只有K-Ras突变时更有侵略性的肿瘤,这些肿瘤经常被划分为鳞状大细胞肿瘤。所以,Lkb1缺失调控肺癌分化,而Lkb1缺失还可能是预测疾病发展和扩散的一个有用的标记。由LKB1调控的通道代表可能的治疗目标。

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产生Andrimid的生物合成通道被确定

Andrimid是一种相对较“新”的抗生素,从几种不同类型的细菌中分离出来,通过阻断细菌脂肪酸生物合成中的第一步来发挥作用。主要是由于这种新颖的作用方式,它对于能够抵抗多种药物的病原体具有活性。现在,产生Andrimid的生物合成通道已经被确定,从而为获取具有治疗潜力的新的一类Andrimid衍生物提供了一条途径。对迄今已经测序的微生物基因组所进行的数据挖掘工作,发现了转谷氨酰胺酶类的酶AdmF的同源物,这种酶是Andrimid生物合成通道的关键成分,埋在很多孤立生物合成基因簇内,其天然产物尚未被识别出来。看来,这种类型的化合物是普遍存在的,更多“新”抗生素在等待我们去发现。

Page: 824


雄性出走是为了适应雌性

群居哺乳动物的迁徙是一个重要事件,因为它对繁殖成功有很大影响。通常都是雄性进行迁徙,但在坦桑尼亚Ngorongoro Crater保护区对斑点猎豹群落所做的新的研究工作表明,雄性仅仅是按照雌性的安排行事。雄性的迁徙决定是对简单的雌性交配选择规则的一种适应性反应,这些规则的形成,很可能是为了避免近亲繁殖。

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发表于 2007-8-21 12:18:18 | 显示全部楼层
August 23, 2007
封面故事: 细胞间隙连接处探秘

间隙连接处(Gap junctions)是相邻细胞形成小孔或通道、让信号分子和离子在细胞之间自由通过的地方,它们存在于脊椎动物的很多成年细胞和正在发育的细胞中。它们的功能一直被认为在很大程度是由于细胞之间的分子流动。但事情并不是这么简单。现在,Elias等人提供的证据表明,间隙连接处在神经迁移中发挥一定作用,而对迁移来说重要的是间隙连接蛋白的粘附性能及细胞之间接触点的性质,不是它们通道的导通性能。这一发现的意义已经超出了脑发育。因为很多其他间隙连接功能(包括参与肿瘤的转移)也可能取决于粘附性能而不是小孔功能,所以间隙连接处可能因以前没有被考虑到的方式而易于操控。本期封面所示为沿着脑中的放射状纤维爬行的神经元,而提供粘附接触的一团团间隙连接处用橙色显示。

Page: 901

从牙齿化石判断大猩猩和黑猩猩-人类之间的分异时间

确定大猩猩、黑猩猩和人类分异的时间,一直是基本不受化石证据限制的分子系统发生学的研究范畴。现在,Gen Suwa等人介绍了来自埃塞俄比亚的牙齿化石,尽管它们距今已经1000万年,但却非常像现代大猩猩的牙齿。如果这些牙齿(被认为属于一个类人猿新种)来自大猩猩这个分支上的一个动物,那么大猩猩和黑猩猩-人类之间的分异一定是在这个时间之前发生的,这样便对通过比较现代遗传序列得到的分异时间施加了限制。

Page: 921

逐步状态坍缩过程的观测

量子测量将一个微观系统置于这样一个状态,在该状态,其所观测到的数量(以前是不确定的)可以精确知道。其数值是随机的,具有一个由该系统最初状态决定的概率。这样的“状态坍缩”(state collapse)可以是渐进性的,能够对初级状态变化的效应进行累积。现在,研究人员利用光作为研究对象,用以非破坏性方式测量其光子数的一个原子流来不断进行测量,从而观测到了这种类型的逐步坍缩。这个过程具有量子测量所预测的全部特点,并且应当有助于束缚在空腔中的非经典电磁场的研究工作。

Page: 889

SAPAP3与强迫症的关系

强迫症(obsessive-compulsive disorder)的神经生物学原因基本上不清楚,尽管“皮质纹状体回路”(corticostriatal circuitry)的破坏受到怀疑。对很多医学状况来说,小鼠模型都能提供一个进行病理分析和试验潜在治疗方法的手段。令人吃惊的是,现在对强迫症也能做到这一点了。定向删除SAPAP3(一种在纹状体中高度表达的突触后支架蛋白)后,小鼠会表现出强迫症的很多行为特征:它们强迫性地自我修饰,表现焦虑,并有异常的皮质纹状体生理。它们的行为特征可以被“血清素再吸收抑制剂”减轻,这类药物经常被用来治疗强迫症。

Page: 894

南半球冰川形成早于北半球

不久前,人们还认为北半球冰川化开始于距今1100万年至500万年前,但这一观点受到与其相矛盾的证据的挑战,其中包括关于4160万年前超过南极洲存储容量的全球冰川体积的估计数字。Edgar等人利用来自赤道大西洋的海洋沉积物记录对认为当时两个半球都存在大型冰层的假设进行了验证。他们关于冰层体积的估计值可以很容易按照南极洲的存储容量得到解释,这表明,大型冰层那时在北半球是不存在的。气候模型模拟结果表明,由于两极不同的陆地-海洋分布,大陆冰川化的临界值在南半球比在北半球更早被突破。本项研究的这些发现支持这样的模拟结果。

Page: 908

Croll–Milankovitch气候变化理论得到验证

Croll–Milankovitch气候变化理论认为,冰期-间冰期周期是由北半球高纬度地区夏季接收到的日照量的变化决定的,而后者又是由地球轨道几何的变化引起的。为了验证这一假设,Kawamura等人利用束缚在冰中的空气中的氧分子和氮分子比例(这个比例能够反映局部地区夏季日照变化,是一个间接指标)构建了关于南极冰芯的一个新的年谱。结果表明,在过去360,000年,轨道尺度的南极气候变化滞后于北半球日照的变化,在最后四个冰期-间冰期过渡阶段中,南极温度的上升发生在北半球夏季日照量增加的阶段。因此,这些发现支持Croll–Milankovitch假设。

Page: 912

Jack Hills 锆石中发现42.52亿年前金刚石微粒

来自澳大利亚西部Jack Hills的距今超过40亿年的碎锆石是迄今识别出的最古老的地壳碎片,在保存关于地球最早演化的信息方面具有独特意义。现在,研究人员在Jack Hills 锆石中发现了距今42.52亿年前的金刚石微粒包容物,其中包括在陆地岩石中发现的已知最古老的金刚石。这些材料的年代跨度表明,要么金刚石形成所需的条件在地球早期历史中重复过几次,要么古老的金刚石经过了显著的循环。除非早期地球上的条件是独特的,否则这些发现就意味着,至少在距今42.50亿年前地球大陆岩石圈相对比较厚,而且地壳-地幔之间有相互作用。

Page: 917

一荣俱荣,一损俱损

植物和它们的授粉者及种子扩散者形成相互依赖的复杂网络。这些网络具有强烈影响生物多样性维护的一个明确架构。Rezende等人利用一种系统发生学方法发现,植物和动物过去的演化历史部分可以解释该网络的模式。在系统发生学上接近的物种倾向于在该网络中扮演相似的角色。于是,在一个物种灭绝后发生的一系列共同灭绝现象会影响在分类上相关的物种,导致演化树发生一种非随机的修剪。从物种保护角度来讲,这意味着共同灭绝系列事件会在相关物种之间扩散,进一步加快分类多样性的损失速度。

Page: 925

自免疫疾病的分子诱因

人的胸腺的任务是,教给T-细胞哪些抗原是外来的,哪些是自身的。这个过程在自免疫疾病中好像是出错了。现在,对在胸腺中表达的一个基因的促进子的变异所做的一项研究表明,一个核苷酸的变化就可以破坏基因调控,并且还可能导致自免疫疾病的患病风险增加。这个基因即CHRNA1,为肌肉乙酰胆碱受体的一个亚单元编码,该亚单元是罕见的神经肌肉疾病——“自免疫重症肌无力”中自免疫抗体的一个作用目标。

Page: 934

三种抗郁剂与LueT的结合机制

三环抗郁剂(tricyclic antidepressants)通过抑制脑中钠耦合的神经传输物质的输送子来发挥作用,然而关于这些抑制成分在分子层次上是如何工作的我们却知之甚少。来自喜热细菌Aquifex aeolicus 的LeuT leucine输送子是神经传输物质的输送子的一个同源物,并且是迄今为止被证明易于进行结构分析的惟一一个。因此,Singh等人研究了三种抗郁剂——clomipramine、desipramine 和imipramine——与LueT的结合机制。他们发现,这些药物非竞争性地与一个面向细胞外的前庭(vestibule)结合,来抑制基质的释放。虽然人脑中的norepinephrine 和 serotonin受体与LeuT显著不同,但这项工作确定了另一个也许可用于研制具有治疗潜力的新的抑制剂的区域。

Page: 952
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发表于 2007-8-31 21:57:12 | 显示全部楼层
August 30, 2007
封面故事: 兰花的起源

自从达尔文时代以来,生物学家一直为兰花和它们的授粉者之间的亲密关系着迷。这种关系之久远,从本期封面所示化石就可见一斑。化石中是一只无刺的工蜂,带着兰花的一个花粉块,保存在距今1500万至2000万年前的琥珀中,是在多米尼加共和国发现的。这个花粉块是雄性生殖结构,在授粉期间作为一个结构单位被转移,带有一团花粉颗粒。该发现让人吃惊之处是,它是第一个明确来自兰科的化石。花粉块的形态说明该兰花属于斑叶兰(Goodyerinae)。通过将这一信息与来自其他相关化石植物的年代数据结合起来,研究人员便获得了对兰科植物分子系统发生学的一个新的校正结果。分析结果否定了兰花起源于较近年代(第三纪)的假设;相反,它表明它们起源于距今8000万年前的晚白垩纪。

Page: 1042

哺乳动物性别特异性行为的形成时间

哺乳动物中雄性与雌性行为之间的巨大差别是怎样形成的? 关于这个问题的主导理论是,性腺激素在脑发育早期诱导神经回路,让它们去诱导或抑制雄性或雌性特征。但新的研究工作表明,雄性或雌性的交配偏好并不是在发育过程中确定的。信息素感知已被发现能够改变成年雌性实验鼠的性行为。这一现象的关键是“犁鼻器”(vomeronasal organ),一种功能未知的辅助嗅觉器官,存在于鼻与嘴之间的犁骨(vomer bone)中。“犁鼻器”有缺陷的雌性会表现出雄性性行为,说明雄性和雌性行为的促动回路都存在于每个性别的脑中,是通过性别特异性的传感调控机制打开或关闭的。人类是在胎儿发育过程中失去“犁鼻器”的,但这一发现为研究人类的性别特异性行为开辟了新途径。

Page: 1009

人类胚胎干细胞能够在体外自然产生hdFs

关于干细胞利基(stem cell niche)的概念因本期Nature上报告的一个重要发现将会进一步发展。干细胞种群是在特定的解剖位置或称利基的地方形成的,这些利基调控它们参与组织更新和修复的方式。现在,研究发现,人类胚胎干细胞能够在体外自然产生“源自人类胚胎干细胞的成纤维细胞一样的利基细胞”(hdFs),尽管已经离开了它们的体内微环境。然后,这些hdFs为支持性蛋白(其中包括胰岛素一样的生长因子-2,它能促进干细胞存活和自我更新)提供一个连续来源。这为我们思考人类胚胎干细胞的生长与分异的控制问题开创了一个新方法。如果人类胚胎干细胞能够被可靠地沿一个特定的通道来引导,那么从治疗角度来讲它们将变得更有趣。

Page: 1015

原始行星的生长和小行星的形成

一个原始行星盘通过不断吸收其周围新生包裹层中的物质而生长的现象,已在Class 0 protostar NGC 1333–IRAS 4B中被首次观测到了。这是恒星和行星体系形成过程早期一个关键步骤,所有这样的系统都被认为要经过这个步骤。“斯皮策太空望远镜”的观测结果显示了一条来自水蒸气的在中红外波段的丰富的发射线, 这表明它起源于一个极为致密的盘表面,是被向内掉的(infalling)包裹材料的激波加热的。一个原始行星盘一旦形成,随着尘埃颗粒之间的碰撞形成更大的天体,小行星被认为就会形成。但当前的理论仅仅预测能够形成直径一米左右的小行星,而认为这样的像顽石一样的小行星在向中心的原始恒星掉的过程中速度太快,无法形成直径达到一公里的小行星。新的计算机模拟表明,气体盘与这些顽石之间的相互作用能形成极为致密的区域;在这些区域中,顽石彼此之间距离非常近,以至于它们之间的相互吸引力会将它们吸到一起,形成大小达很多公里的固体天体,从而直接形成作为行星构造单元的小行星。

Page: 1022

25亿年前地球大气中氧含量上升的原因

对地球上的生命来说非常重要的大气中氧含量的上升发生在距今大约25亿年前。但关于被认为对这一事件负责的能产生氧的藻青菌的证据,是在距今2亿年前的岩石中发现的。如果这些细菌的确提供了氧,为什么有这么一个时间延迟? Lee Kump 和 Mark Barley认为地球的构造演化是关键。首先,海底火山可能曾经起到氧的一个封存库的作用,使氧不能逃逸进大气中。然后,在大约25亿年前发生的大陆稳定化这一主要构造事件之后,火山活动的模式发生了变化,当时海底火山活动突然减小了,而还原性较差的地面火山变得更为普遍。所以,由于被海底火山吸收的氧变少了,便为大气中氧含量的上升创造了条件。

Page: 1033

植物气孔对未来径流变化的影响

对植物生理效应对陆地水径流未来变化的贡献所做的一项评估表明,按照关于未来全球变暖的情景设想,发生洪灾的风险可能要比人们所假设的更大。让二氧化碳进入植物、让水分逃逸的气孔,当二氧化碳浓度高时开启程度要小一些,以减少植物水分的损失,从而使更多的水留在地表。这一效应可能是20世纪所观测到的陆地径流增加的原因之一,但关于未来径流变化的大多数预测都没有将它考虑进去。“二氧化碳当量”的概念(该概念被普遍用来比较温室气体对气候的效应)也没有考虑到这一效应,所以可能需要根据这些发现对其进行修改。

Page: 1037
关于流动性对生物多样性影响的理论研究

流动性是多数生态系统中的一个重要因素,从那些由一个地方向另一个地方迁徙的动物到到处游动的细菌都是这样。Reichenbach等人在一项可能是关于流动性对生物多样性影响的第一个理论研究中,用“石头-剪刀—布”游戏对竞争的物种进行了模拟。在静态的种群中,现状可以保持。但当流动性超过一个临界值时,生物多样性就会丢失。低于这个临界值,亚种群可以共存,生物多样性可以维持——这一结果可能会被证明有助于生物多样性保护策略的设计。

Page: 1046

小鼠有了一个“HapMap”

用被用来研究毒性和人类疾病的很多小鼠模型进行研究工作的遗传学家,现在有了一个重要的新工具。4个野生型品系和11个近交系实验室小鼠品系的基因组已经完成重新测序,得到一个关于DNA变异的全面的数据库。研究人员识别出了大约830万个单碱基对差别,被称为“核苷酸多态性”(SNPs)。这些数据作为小鼠的一个“HapMap”公开发布在网上,网址为http://mouse.perlegen.com/。这套SNP标记的密度和质量对于一种哺乳动物基因组来说是前所未有的,将为识别小鼠表现型差异的遗传决定因子提供一个强大工具。

Page: 1050

果蝇能品尝出汽水

果蝇被水果味吸引并不奇怪。最近的研究工作显示,果蝇还能嗅到二氧化碳并做出反应。二氧化碳是果蝇在野外可能会碰到的发酵中的水果的一种标记物。现在,果蝇还被发现能够通过其吻部的一组专门的神经元“尝”到以碳酸水形式存在的二氧化碳。这一新颖的味觉模式有可能帮助果蝇获得由微生物所产生的营养物质。

Page: 1054

Tip60抑制肿瘤的前提

乙酰转移酶Tip60调控转录,涉及DNA的损伤响应。现在,它被发现在小鼠模型中和在人类肿瘤中都具有体内肿瘤抑制活性。人类Tip60位点(HTATIP)在头部和颈部鳞状细胞癌、乳腺癌和淋巴癌中都经常突变。在组织微阵列上着色的核Tip60在各种不同肿瘤中都丢失了,而且最显著的是在乳腺癌中也丢失了。这项工作表明,要在初发肿瘤细胞中发起一个由致癌基因诱导的DNA损伤响应,Tip60的浓度必需达到临界水平:这一防卫机制的失效可能与p53突变发生协同作用,共同促进肿瘤的发育。

Page: 1063
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发表于 2007-9-6 14:40:44 | 显示全部楼层
《自然》2007 9 6 中文摘要

封面故事:惯性、引力与阻力
当汽车加速、刹车和转弯时我们感觉到的拉力和推力是惯性在物理上的表现——不是我们早上不想起床的那种惰性,而是在没有外力时使身体在一条直线上保持不动或保持一定运动速度的那种惯性。“经典”惯性(一般是按照牛顿第一定律定义的)的性质,以及根据爱因斯坦广义相对论一个旋转的物体所具有的惯性系阻力,长期以来使物理学家为其着迷。在一篇Review Article中,Ignazio Ciufolini 对最近根据由地球卫星所得到的测量结果在理解惯性阻力方面所取得的进展进行了分析。封面所示为由全球引力势模型EIGEN-GL04C得出的引力异常情况,该模型是利用来自美国国家航空航天局的GRACE探测器所得到的精确引力数据建立的。地球转动时阻滞了空间甚至时间,从而在宏观尺度上说明了惯性系阻力的存在。

造成6500万年前物种大灭绝的小行星来自哪里
几个方面的证据都表明,在过去1亿年里,撞击月球和地球大气层的直径在一公里大小的天体的长期平均撞击流量增加了两倍以上。Bottke等人通过数值模拟发现,这一增加很可能是由小行星Baptistina的母天体的灾难性解体触发的,该天体是在距今大约1.60亿年前在主小行星带内侧解体的。解体后所产生的碎片进入了它们有可能撞击陆地行星的轨道。这一“小行星雨”是Chixulub小行星最有可能的来源,后者撞击了地球,造成了距今6500万年前的白垩纪-第三纪物种大灭绝事件。

基因复制和损失在酵母中所发挥的作用
基因复制和损失是演化创新的一个关键机制,但我们对决定该机制的演化原理却知之甚少。SYNERGY是一种新开发出的算法,利用序列相似性及物种系统发生学来建立一组物种中基因复制和损失的演化史。这种办法已被用于17种子囊菌(包括常用的模型生物酿酒酵母和裂殖酵母)的基因组,来确定基因复制和损失在酵母这个分支中所发挥的作用。研究人员所获得的发现之一是,基因复制可能会简化一个系统,而不是使其更复杂,其作用方式是使相关通道更为专业化和模块化。

缅甸沿海地区有发生大地震和海啸的风险
苏门答腊-安达曼地震和2004年印度洋海啸的发生,对地球科学界大多数人来说都很突然。虽然现在人们普遍认为在中苏门答腊附近紧靠2004年地震震中东面的地方发生另一次大地震的风险很高,但似乎人们对北部的俯冲带(在孟加拉北部湾沿缅甸沿海地区)相对来说却不是很担心。不过,Phil Cummins提出,大地震活动在这一地区是有可能的,而且众多脆弱的人口将面临一次相当大的地震和海啸的风险。

触发固体中相变的新方法
触发固体中的相变有各种不同的微妙方法:例如,可用一个光脉冲或电流来注射能够改变一个系统的电子状态的“热”电荷。现在,Rini等人报告了一种很不相同的方法:用太赫兹(THz)辐射来激发一种磁阻性水锰矿中某一振动模式。这一体系具有强关联的电子,在该体系中,晶体结构即便是微小的变化也能对电子性能和磁性能产生深远影响。被激发的震动足以使材料从一种稳定的绝缘相变成一种亚稳定的金属相。通过对所选择的振动模式(尤其是金属氧声子)的相干操控来进行相控制,有可能在其他复杂固体中派上用场,如用来研究Cu-O振动怎样影响高温超导体的电子性能。

海鳝捕食猎物的不同方式
大多数鱼类捕获猎物的方法是:张开嘴,将猎物吸进来,然后用咽部的颌骨来处理它们。咽部的颌骨是其第二组颌骨,是鱼鳃的骨架形成的,在喉咙的深部。不过海鳝却有一个问题:尽管是凶猛的捕食者,但它们太长、太窄,所以一般吸猎物的办法是行不通的。所以,它们不是将猎物向下吸到咽部的颌骨,而是这些颌骨向前伸到最里,将猎物抓住。这也许是使得海鳝作为礁石捕食者能够成功的一个“创新”。

哺乳动物内耳中“端部联结”的构造
内耳的毛细胞之所以被这么称呼,是因为有毛一样的东西(立纤毛)从它们的顶部表面伸出。由声音诱导的立纤毛运动,被认为是通过将立纤毛彼此连接起来的“端部联结”(tip links)与机电传导通道耦合在一起的。现在,Kazmierczak等人报告了哺乳动物“端部联结”的构造。它们是由钙依赖型细胞粘附蛋白家族的两个成员cadherin 和protocadherin 15之间的相互作用形成的。有趣的是,这些cadherins的突变引起人失聪,而且这样一个突变破坏了两个分子之间的相互作用。

宿主和噬菌体之间的演化合作
人们知道,细菌和它们的病毒(或噬菌体)之间的相互作用能导致宿主和噬菌体之间一定程度的共同演化。通过对在感染过程中海洋藻青菌Prochlorococcus及其T7一样的噬藻体(cyanophage)进行全基因组表达分析,研究人员对这种关系的亲近程度有了一个整体认识。在噬藻体感染过程中,若干个宿主基因得到协调的表达,该噬藻体则似乎能够很好地利用基因产物。这些藻青菌在海洋中普遍存在,并且在它们自己的小环境中居支配地位。看来,宿主与噬菌体之间的演化合作似乎有助于二者都获得成功。

视觉尖峰信号的准确度
在哺乳动物视觉系统中,由视觉刺激激发的信号尖峰持续时间在毫秒尺度上,虽然视觉处理本身的相关时间尺度要慢得多。因此,关于尖峰时间本身是否携带某种形式的神经编码早就有争论。现在,在大鼠侧膝核(lateral geniculate nucleus)(脑的一部分,是视觉信息的主要处理器)中所做的实验表明,尖峰时间准确度对所有类别的视觉刺激并不是绝对的。相反,其准确度是与刺激的时间尺度相对的,要对刺激构建一个准确的表述需要这种相对较高的准确度。

一个新颖的肿瘤抑制机制
自我更新和分异之间的平衡是干细胞和癌症生物学的基础。果蝇神经干细胞通过非对称细胞分裂做到这一点,在非对称细胞分裂期间,影响自我更新和分异的因素被非均等地隔离。现在,Wang等人发现,有丝分裂激酶Polo通过磷酸化Pon(Numb的接头蛋白)调控肿瘤抑制蛋白Numb的非对称定位。Polo通过调控Pon/Numb来起一个肿瘤抑制剂的作用。这些发现表明在细胞周期与非对称蛋白定位之间存在一个直接的生化联系,同时也揭示了一个新颖的肿瘤抑制机制。

双管齐下的疫苗
很多有效疫苗通过诱导中和抗体来发挥作用,这种方法是HIV疫苗的一个研究重点。但一项新的研究表明,抗HIV抗体在以两种方式发挥作用时最有效:一种是通过中和,即直接杀死病毒,阻止其进入T-细胞;另一种是通过杀死感染的细胞。研究人员将保护人体不受HIV感染的一种具有中和作用的人体抗体的基因工程版本用于一个猴子模型,发现保护作用不仅依赖于该抗体的中和活性,而且依赖于其与促动细胞(effector cells)上的Fc受体的相互作用,该受体的作用可能是降低被感染细胞所产生的病毒数量。这项工作说明,用能够同时利用具有中和作用的抗体和通过巨噬细胞及细胞分裂素等实现的由细胞调控的免疫力的疫苗,也许能够获得最好的结果。

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 楼主| 发表于 2007-9-13 13:26:18 | 显示全部楼层
《自然》September 13, 2007 中文摘要

封面故事:干旱生态系统植被大小分布规律
干旱生态系统占地球土地面积的约40%,是20多亿人生活的家园,但它们在气候变化和人类行动面前仍然很脆弱。Kéfi等人利用数值模型及来自西班牙、摩洛哥和希腊的地中海生态系统的数据发现,植被斑块大小分布遵从一个“幂次法则”。随着动物吃草对植被造成的压力的增大,斑块大小分布将偏离该“幂次法则”,接近向荒漠条件过渡的状态。所以,斑块大小分布可能是荒漠化的一个有用的预警。本期封面所示为西班牙Belchite的El Planerón自然保护区的一个干旱景观(在封面照片的上部),下部所示为这一景观退化的情况(Letter p. 213)。在另一篇论文中,Scanlon等人用卫星影像表明,卡拉哈里盆地的树丛大小分布也遵从一个无标度(scale-free)“幂次法则”。这种现象可以用与现有树木附近的有利环境相关的正反馈来解释(Letter p. 209)。在一篇News & Views文章中,Ricard Solé对这两篇论文都进行了讨论。封面照片:Sonia & Micha雔 Kéfi/ Yolanda Pueyo/ Santiago Beguería Portugués

石器时代事件与气候条件的关联
要将石器时代的事件与气候条件联系起来,因难以对距今大约21,000年(用放射性碳测年方法测定的时间)前后的放射性碳测年记录进行校正、以及缺乏一个关于气候事件年代的“总编年史”而受阻。但研究人员有一个办法来绕过这一问题:放射碳年代可以通过优秀的Cariaco Basin深海记录与古气候记录联系起来。这样,欧洲“尼安德特人”的消失就可以与已知的气候事件关联起来。将这一分析应用于来自Gibralter的Gorham’s Cave的“尼安德特人”原始工具,研究人员发现,“尼安德特人”在一次大规模的环境变迁发生之前可能一直在那里繁衍生息。

在“红色巨星”光芒下的行星
超过200个已知太阳系外行星中大多数绕与我们的太阳相似的主星序恒星运行。当它们核心的氢耗尽时,它们将变成红色的巨型天体(“红色巨星”),能够轻易到达并吞没比较靠里面的行星。在大约50亿年之后,太阳也将发生这种情况。在此之后,地球的命运就是不确定的,但围绕一颗“后红色巨星”阶段的恒星运转的一颗行星的发现表明,地球在那个时刻之后也许能够以某种形式存在下去。该行星在距V 391 Pegasi大约1.7天文单位(AU)的轨道上运行。“红色巨星”阶段的最大半径约为0.7 AU,该行星在主星序阶段的距离为1 AU。这表明,轨道距离不到2 AU的行星(按照定义,这样的距离也包括太阳在内)能够经受住“红色巨星”扩展而生存下来。

Ps2分子被观测到
多年前科学家就已经知道,一个电子和它的反粒子,即正电子,能够结合形成一个亚稳态的、像氢原子一样的原子,被称为positronium (Ps)。据预测,两个Ps原子可以结合形成di-positronium (Ps2)分子,但此前这种分子一直没有被无可争议地观测到。当强正电子束照射进一个多孔二氧化硅薄膜时,Ps2就会在内部的有孔表面上形成。采用一个更强的正电子源,也许有可能形成由Ps2分子构成的一个玻色-爱因斯坦凝聚态,这对于了解物质的基本组成将具有重要意义,并且也将成为制造湮灭伽玛射线激光器的道路上的一个里程碑。

微RNA在“组织器”形成中的作用
“组织器”组织的生成是胚胎学上的一个核心事件。这一类细胞通常被称为Spemann“组织器”,是由一个名为Nodal的变形生长因子β配体所产生的信号作用中的一个不对称现象在发育中的胚胎的背侧诱导生成的。 人们对这一不对称性知之甚少。现在,Martello等人发现,微RNA参与了这一过程。两个微RNA,即miR-15 和miR-16,通过在Nodal受体Acvr2a的表达上产生一个背侧偏向来限制该“组织器”的大小。微RNA是小的单链RNA分子,它们帮助调控基因表达,它们的很多不同功能才刚刚开始被人们全面研究。这项新的研究工作表明,微RNA在胚胎成形过程中的一个关键阶段发挥作用,它们是将β-catenin和Nodal信号作用联系起来的一个环节。

火星气候变化模型
火星上日光照射的波动要比地球上大得多,这是由于其轴心相对于轨道平面的倾斜度等天文因素变化较大。火星上的气候变化也相应地比地球上更强烈。现在,Norbert Schorghofer建立了一个新的气候模型,该模型能够解释火星地表之下冰层在40个主要冰期和500万年时间里的进退情况。这便解释了火星地表之下冰层当前的分布。另外,从时间长而相对比较简单的火星冰层年龄地层学研究获得的知识,应能帮助解释地球上更复杂的事件。

大气二氧化碳浓度与地球温度的确始终关联
地球大气中高浓度的二氧化碳在遥远的地质年代是否始终与全球变暖联系在一起?关于这个问题,地质学家有不同看法。对全球变暖持怀疑态度的人们总是能抓住这一点。但一项新的研究工作为传统观点提供了进一步支持:大气二氧化碳浓度和地球表面温度在地球的整个历史上一直是紧密联系在一起的。应用“carbonate clumped isotope”“古温度计”(palaeothermometer)对古生代海洋温度所做的分析表明,当大气二氧化碳浓度相对于目前水平较高时,地球温度明显较高;而当大气二氧化碳浓度低到跟今天差不多时,地球温度也跟今天的相似。

地球大陆是脉冲式生长的
实践证明,地球大陆壳的形成机制及形成时间(如它是在地球历史的早期一下子形成的、是逐渐生长的、还是通过几次大幅度的脉冲式生长过程形成的)难以确定。Pearson等人对大量锇合金颗粒进行了分析,以期确定熔岩从地幔中流出的年代分布。他们发现,这些年代不是均匀分布的,而是集中在一些明显的时间段中,这些时间段距今分别约12亿年、19亿年和27亿年,与大陆壳年龄的峰值相合。这一结果支持认为大陆生长发生在与大规模地幔熔融事件相联系的脉冲中的理论。

植物生长状况的预测
能够利用植物的功能特征(如叶面积和质量、每株植物的叶子数量及生物质生产的效率等)来在生态系统尺度上预测植物生长和碳通量的能力,在包括生态学、种群生物学和全球变化研究等一系列领域都具有重要意义。Enquist等人建立了一个模型,该模型能够进行这样的预测,为将预测工作从植物特征多样性扩大到生态系统过程提供一个机制基础。

“不朽链” 假说不适用于造血干细胞
1975年,John Cairns提出了“不朽链”(immortal strand)假说,将其作为成年干细胞可用来减小突变积累的一个机制。这是通过选择性地保留含有“老”DNA的染色体来做到的,对含有放射性标记或一个核苷类物质(如bromodeoxyuridine (BrdU))的DNA链所做的分析证明了这一点。本期Nature发表了关于这一仍在争论的问题的一项新的研究工作。Kiel等人发现,“不朽链”模型并不是干细胞的一个普遍性质,因为它并不适用于造血干细胞。这些细胞不能通过保留BrdU标记来识别,并且在分裂过程中不能保留较老的DNA。

促动蛋白AvrPto的晶体结构被确定
很多微生物植物病原体都形成了促动蛋白(effector proteins),它们通过中和宿主植物的防卫系统来增强毒性。针对这种情况,植物也形成了具有高度特异性的抗性蛋白,它们能识别出促动蛋白,限制其感染——经常是通过诱导局部化的细胞死亡来发挥这种作用的。现在,研究人员已经确定了这些促动蛋白中其中一个的晶体结构,它就是来自Pseudomonas syringiae的AvrPto,与Pto激酶结合在一起,后者能够让番茄产生对细菌性斑点病的抵抗力。它们之间相互作用的性质表明,Pto可能是作为AvrPto毒性目标的一个模仿物而形成的。
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发表于 2007-9-21 12:47:09 | 显示全部楼层
September 20, 2007
封面故事:鸡ASIC1的高分辨率晶体结构

酸感应离子通道(ASIC)是质子激活的受体,它们存在于很多人体组织和器官中,在中枢和周围神经系统中尤其丰富。在小鼠实验中,研究人员发现它们与痛觉有关,也与条件性恐惧学习行为有关。它们是一个超级受体家族的成员,这个家族的受体参与从体内钠平衡到机械感觉在内的广泛的生物过程。不过此前,研究人员还不知道这一重要类别蛋白的结构。现在,来自Eric Gouaux实验室的一篇论文报告了在封闭状态下鸡ASIC1的高分辨率晶体结构。它是一个三聚体,与目前所研究过的任何其他通道都不同。它的大型细胞外部分(封面图片的上半部分,图上的横条代表细胞膜)多空腔和突起,含有一对涉及质子探测的酸性残基。

Page: 316

氩-40作为行星排气过程示踪物质的价值受到质疑

稀有气体被广泛用作地球和其他陆地行星的地幔排气过程的示踪物质,但新的研究工作对这种做法提出了质疑。具体来讲,研究人员认为,氩-40在大气中的丰度,代表着在熔岩上升到地表和气体溶出后通过地幔中发生的部分熔融现象随时间变化从地球内部所损失的气体总量。关于氩在上层地幔的橄榄石和斜方辉石中的可溶性的新数据显示了这种情景设想所存在的两个主要困难:第一,关于在地幔熔融过程中所有稀有气体在行为上都是不相容元素的默认假设被这样一个发现所推翻:氩与陆地行星主要相的相容性似乎要比我们所认为的更大;第二,氩在这些相中的扩散较慢。这个结果向人们普遍接受的一个观点提出了挑战,该观点认为,上层地幔几乎将氩-40排尽了;同时该结果也使得氩-40作为行星排气过程一种监测物质的价值产生了疑问。

Page: 299

Dmanisi原始人的比较研究

来自格鲁吉亚共和国Dmanisi的原始人类经常被认为与“直立人”相似,也被认为很可能是非洲以外人类家族中已知最早的成员。这个结论到目前为止都是来自头骨。颅后材料(与一个头骨相关的一个未成年个体的部分骨架以及另外三个成年个体的身体构成部分)的首次呈现表明,Dmanisi原始人比“直立人”甚至还要更原始,与“能人”(Homo habilis)相似。在为该论文配发的News & Views文章中,Daniel Lieberman将这些新发现与来自肯尼亚Turkana湖的发现(刊登在8月9日的Nature杂志封面上)进行了对比。Lieberman说,从二者之间的相似性所得出的最初判断是,它们属于同一种。

Page: 305

基于芯片的微波光子源

微波在传统通信技术中从长距离广播到电脑芯片内的短距离信号等方面都已经得到了利用。但是,它们还有可能被用在量子计算机中,用于远距离量子位(qubits)之间的通信。现在,研究人员已经研制出单一微波光子的一种高效的基于芯片的按需光源,它所具有的特点使其适合用于在一个超导量子位电路中来处理量子信息。这是关于描绘在一个“飞行量子位”(flying qubit)上的一个超导量子位的首次报告;所谓“飞行量子位”,是指量子信息的一个移动位,它是量子计算的“DiVincenzo”准则之一。

Page: 328
PETM时期湿地甲烷增加的证据

大约5500万年前的一个全球变暖时期(即“古新世-始新世热极大”时期或称PETM时期),被归因于温室气体水平的迅速上升,而甲烷水合物的分解是人们所提出的最常见的解释。 曾有人提出,来自陆地环境的高纬度甲烷排放可能增强了这一变暖效应,但此前一直没有直接证据证明来自湿地的甲烷流量有增加。现在,对Cobham Lignite(最近定性的英格兰东南部的一个系列的沉积物,其时间跨度经过了PETM时期)所做的一次地球化学分析提供了一定的证据。这些沉积物记录了在这一温暖时期开始时hopanoids(一种细菌生物标记物)的碳同位素含量有所下降,这与甲烷微生物数量的增加是一致的。这一结果可能是对在较温暖和较潮湿气候条件下湿地甲烷产量增加的一个反应,这种反应有可能充当了对全球变暖的一个正反馈机制。

Page: 332

一个涉及钙调神经磷酸酶的新通道

从受精到卵中胞质Ca2+浓度增加(多细胞生物卵激发过程中的一个至关重要的事件)的通道已经明确确定了,但对其下游通道的研究却不是很多。 现在,两个研究小组报告了这方面的研究。他们发现了一个新的涉及磷酸酶、钙调神经磷酸酶的通道。由钙诱导的钙调神经磷酸酶的激发,对于Xeonopus中胚胎发育的抑制是必不可少的,促使卵母细胞走出受精之后减数分裂的M-阶段中的细胞周期抑制时期。然后,第二波磷酸酶活动则充当进入有丝分裂的一个通道。

Page: 336

让干细胞具有多功能性的方法

成年干细胞是代替胚胎干细胞用于治疗目的的一个很吸引人的替代物。虽然目前还没有从成年个体获取这种细胞、并诱导它们形成不同组织的标准方法,但能从成年个体睾丸中产生大量干细胞的一个新体系为我们带来了希望。这个新体系利用一种新颖的标记物,一个被称为GPR125的器官受体,存在于精原干细胞表面上。用专门的饲养细胞(feeder cells)来支持干细胞生长,可以使曾经用来生成精子的干细胞变成多功能细胞。这项工作还为了解成年细胞产生多功能性所需满足的最低要求提供了重要线索。

Page: 346

干细胞同先祖细胞如何区分

关于大多数干细胞体系中存在不同增殖细胞类型的观点是被广泛接受的,但人们对这些干细胞与受限制的“先祖亚集”(progenitor subsets)细胞之间的差别却并不是很了解。现在,在约翰霍普金斯大学从事研究工作的一个小组发现了正在发育中的小鼠脑中两个不同细胞类群(它们是“真正的”神经干细胞,是相似的、但功能稍差的先祖细胞)之间是怎样区分的。干细胞分步成熟,逐渐脱去“干细胞”属性。第一步是通过决定Notch(一种在很多组织中调控干细胞的蛋白)下游的信号如何传输来将干细胞变成“先祖细胞”。然后,两个细胞类型分化,这里的关键因素是一种Notch信号作用蛋白(被称为CBF1)是否是具有活性的。CBF1信号通道在血液干细胞中起相同作用,所以它可能是一个将干细胞同先祖细胞区分开来的通用“开关”。

Page: 351

胰岛素调控肝葡萄糖生产的一个通道

本期Nature 介绍了胰岛素调控肝葡萄糖生产的一个以前没有被发现的通道。在哺乳动物体内,葡萄糖水平通过胰腺激素对肝脏的糖生成作用的效应而被维持在一个很窄的范围内。这个新通道通过促进磷酸化和CREB共激发因子TORC2依赖于泛素的降解来帮助胰岛素抑制糖生成基因的表达。这个信号作用通道涉及激酶SIK2和E3连接酶COP1。这些发现表明,TORC2和SIK2在II-型糖尿病中是潜在的治疗目标。

Page: 366
Integrin αvβ8是TGFβ的一个关键激发因子

在免疫响应的有益激发与免疫系统对正常组织的不失当攻击之间保持平衡,需要多种抑制和平衡作用。Cytokine TGFβ (transforming growth factor-β)在这样一种通道中是一个主要因子,充当适应性免疫的一个负调控因子,但一直不清楚是什么激发TGFβ的,也不清楚哪些免疫细胞是其作用的关键。现在,Integrin αvβ8被发现是TGFβ的一个关键激发因子;组织树状细胞上这种Integrin的失去会激发TGFβ,后者又会诱导调控性T-细胞。在缺少这种通道时,小鼠会出现自免疫,其结肠会发生严重炎症,类似于人类的溃疡性结肠炎。

Page: 361
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 楼主| 发表于 2007-9-30 19:43:43 | 显示全部楼层
September 27, 2007
封面故事:超导量子位之间的信息传输与交换

用微制造方法制造的超导电路元件,能够利用量子行为进行信息处理。与经典信息位不同的是,量子信息位(qubits)能形成所谓的“超级位置”,即由ON 和 OFF组成的混合状态,从而能提供更快的、自然形式的并行处理。以前,研究人员已经实现了多达4个量子位的直接量子位-量子位耦合,但现在两个独立小组演示了下一个关键步骤:两个超导量子位置之间通过一个量子母线进行的量子信息通信和交换,而这个量子母线是以由一根几毫米长的超导传输线形成的一个共振腔的形式存在的。利用这一微波腔,就有可能在两个量子位之间存储、传输和交换量子信息。它还能进行多路复用量子位读出。这种基础架构本身可以扩展,从而为大量超导量子位之间的相干互动提供了可能性。本期封面所示为一个长的之字形共振腔或量子母线,它连接着两个小的超导相量子位。
树状细胞与免疫反应的关系

树状细胞存在于血液和暴露于环境中的组织中,如皮肤和鼻子、肺、胃和小肠的上皮组织。它们的作用是调节对当前环境刺激的先天和后天免疫反应。在一篇 Review文章中,Ralph Steinman 和 Jacques Banchereau讨论了树状细胞具有医学意义的性质。病原体和肿瘤能够利用树状细胞来逃避免疫,从而使它们成为进行药物治疗的逻辑目标。但它们还能产生抵抗力。在过敏、自免疫和对移植器官的抵抗过程中,树状细胞可能会激发我们不想要的反应,但这种反应也可以加以利用,来抑制这些状况。
葡萄基因组完成测序

本期Nature发表了葡萄的基因组序列。这是已测序的第四种开花植物的基因组序列、第二种木质植物的基因组序列和第一种果木的基因组序列。该新序列的重要意义在于它揭示了基因复制在开花植物演化中的作用。但为什么非遗传学家对其感兴趣的原因主要是它的商业应用。这种葡萄的品种是Pinot Noir。

从臼齿排列看发育与演化之间的关系

现在已经清楚的一个事实是,生态是决定生命多样性中的一个主要因素。但发育中是否还有引导演化的因素?“演化-发育”(Evo-devo)研究的目标是,通过考查不同动物和植物相对于我们所了解的它们的祖先关系的发育过程来回答这个问题。小鼠臼齿的排列是对发育与演化之间联系的一个有效检验。第一颗臼齿大于它后面的一颗,而后面这颗又大于第三颗、即最靠后的一颗。Kavanagh等人通过实验对此进行了研究,发现臼齿发育遵守一种抑制性级联模式。结果表明,虽然饮食一直是牙齿演化中的驱动因素,但发育能够产生可供自然选择过程利用的选择项目。对于常给我们带来麻烦的智齿而言,其之所以有麻烦,原因可能是我们的抑制性级联比较弱。

一种能将尿嘧啶从DNA中除去的酶“警察”

尿嘧啶属于RNA,它在其中的位置跟胸腺嘧啶在DNA中的位置是一样的。但如果尿嘧啶错误地出现在DNA中,它会导致潜在有生命危险的突变。这种情况一般会因胞嘧啶的化学改变而出现。为了防止这种威胁,细胞会利用一种酶(被称为“尿嘧啶DNA糖基酶”,简称UNG)来将尿嘧啶从DNA中除去。这种酶保护 DNA不受“误入歧途”的尿嘧啶威胁的详细机制现在已经被揭示出来。DNA螺旋不是静止的,而是处在一种非常像分子“呼吸”的过程中,碱基对短暂分开和重新形成。当一个尿嘧啶碱基出现时,它会被“尿嘧啶DNA糖基酶”从螺旋中抓出来,并除掉。与尿嘧啶只有一个甲基差别的胸腺嘧啶同样也会被抓住,但由于它并不是非常适合这种充当“警察”的酶的活性点,所以它会被释放,去做其在DNA分子中应做的事情。


OR7D4受体基因变异对气味感觉的影响

不同人对特定气味的敏感性及他们对这些气味的主观体验都有很大差异。一项新的研究首次表明,人体一个单一气味受体中所发生的遗传变异与人的感觉差异相关。 OR7D4是一种气味受体,在体外可被Androstenone选择性激发,后者是一种睾丸酮代谢物,被一些人认为是一种催情药,称作“佛洛蒙”。编码 OR7D4的基因发生的变异会影响有这种变异的人是怎样想Androstenone的气味的——有些人认为它很好闻,另一些人则认为它很讨厌,还有一些人会发现它没有气味,同时也会影响人对这种气味的感觉又有多强烈。

细胞的“转分化”和“脱分化”

成熟分化的细胞类型是怎样被控制的、通过充分分化的细胞类型能够实现什么程度的发育弹性?这是发育生物学和干细胞研究中一个重要的、基础性的问题。这个领域的一个中心问题,即细胞是通过直接“转分化”(transdifferentiation)被直接重新编程为一种不同细胞类型的、还是在沿被称为“脱分化”(dedifferentiation)的另一条路径前进之前采取了一个向后的步骤而进入一种更不成熟的状态,由本期Nature上发表的一篇研究报告得到了回答。Cobaleda等人演示了在成熟B-淋巴瘤细胞转化成功能性T-细胞过程中的“脱分化”。Pax5(一个对于B-细胞分化和功能很重要的转录因子)的删除引起成熟B-细胞脱分化成能够产生T-细胞的先祖细胞。Pax5已知在癌症中也扮演一个角色,它的缺失已知能诱发由先祖细胞形成的淋巴瘤。
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 楼主| 发表于 2007-10-8 16:57:12 | 显示全部楼层
《自然》October 04, 2007

封面故事: 纪念“太空竞赛”50周年
“太空竞赛”今天是50周年。1957年10月4日(星期四),前苏联发射了第一颗人造地球卫星,让世界为之震动。不管是第一颗人造地球卫星还是前苏联都没有能够穿越时间的长河维持到今天,但前苏联的精神似乎在这一古老帝国核心地区当前的一些政策中获得了新生。在本期Nature上,我们用一组特别约稿来纪念这50年的历程,其中包括一篇关于已有300年历史、目前正在以超过沙皇时代和共产党时代的规模进行现代化建设的俄罗斯科学院的“新闻特写”文章。在一篇评论(Commentary)文章中,自前苏联解体后一直担任俄罗斯科技政策部部长的Boris Saltykov说,在2007年,终于有迹象表明,俄罗斯的研究机构将能够发展进行科学研究和创新的新方法。

宇宙X-射线的来源及其加速
来自在太空中运行的“钱德拉X-射线观测站”的新数据显示,在超新星残体SNR RX J1713.7-3946的壳层中的X-射线热点在以一个一年的时间尺度经历变亮和衰减过程。这一超新星残体的不寻常之处是,其X-射线发射基本上不是热源的。 其快速的变异表明,存在通过一个同步加速过程发挥作用的超相对论电子,它们是X-射线的可能来源。所有这些因素加在一起,造成在一个被放大了100倍以上的磁场中宇宙射线的加速异乎寻常地快。

癌细胞转移有逆转的可能性
关于人类乳腺癌细胞的新的研究工作表明,它们与来自骨髓的间充质干细胞(MSCs)进行配合,来推进癌细胞转移。乳腺癌细胞提示MSCs产生一种细胞因子CCL5,它在癌细胞上发生作用,促使它们入侵和转移。重要的是,受到MSC刺激的癌细胞并没有获得一个稳定的转移表现型,相反,它们会在没有背景信号的情况下回到其恶化前状态。这一结果让我们看到一个可能性:癌细胞的转移编程通过以CCL5或其受体为目标在治疗上也许是能够逆转的。

专门针对痛觉神经元的局部麻醉方法
大多数局部麻醉剂的问题是,它们的作用没有针对性。它们的亲油性使它们能进入几乎任何神经元,在那里,它们会不加甄别地阻断细胞膜中的钠通道。一种阻断特定痛觉神经元的这种活性而又不影响其他感觉或运动神经元的方法,也许可用来创建一种目标性更强的局部麻醉方法,而这正是Binshtok等人在本期Nature上提出的一个观点。他们报告说,利多卡因(lidocaine)衍生物QX-314可以定向于痛觉神经元。正常情况下,QX-314不能穿过细胞膜。但通过允许它经TRPV1通道(一种辣椒素受体)进入细胞可保证其止痛特效,这个通道在细胞中只在痛觉神经元中表达。对大鼠同时施用QX-314和辣椒素,可阻断其机械感觉和对热的感觉,诱发局部麻醉,同时不会出现“正常的”利多卡因麻醉可能造成的瘫痪现象。

牛皮癣的一个诱因
通过浆细胞样树突状细胞(pDCs)的异常激发来产生干扰素,会引起由免疫系统调控的炎症和牛皮癣的发病。现在,这一效应的一个诱因已被识别出来,其形式为人抗菌肽LL37,后者见于牛皮癣患者的皮肤中和受损的皮肤中。这种肽也被称为CAMP,它能将由正在死亡的细胞释放的本来是非刺激性的self-DNA转化成pDCs中干扰素生产的一种强效激发因子。这些发现为LL-37过度表达在驱动牛皮癣以及其他相关疾病中的自免疫皮肤炎症中可能发挥一定作用的观点提供了证据。因此,LL-37拮抗药物对于治疗炎症可能是有效的,而且LL-37本身也可能是疫苗的一种有用的辅药。

玻色-爱因斯坦凝聚态的约瑟夫森效应被观测到
约瑟夫森效应(指电流穿过一个薄的绝缘体障碍层的效应)是首次在一个由两种超导体构成的体系中发现的,这两种超导体的宏观波函数通过一个隧道效应障碍弱耦合在一起。玻色-爱因斯坦凝聚态(BECs)预计也支持约瑟夫森效应,但此前尚未有明确观测结果。现在,Levby等人报告,他们在一个BEC约瑟夫森结合点上观测到了a.c. 和 d.c. 约瑟夫森效应。该系统可能适合用作超导量子干涉装置(SQUID)的一个类比物,能够探测转动。

夏威夷冰川消退的时间
人们对最后一次冰期热带的气候条件以及随后发生的冰川消退知之甚少。现在,通过确定夏威夷Mauna Kea火山上冰碛(由冰川留下的岩石沉积物)的年代,Pierre-Henri Blard等人确定了该冰川消退的时间。利用一个关于冰川程度的模型来估计与这一消退相关的温度变化,他们发现,中太平洋高海拔处的温度在“上次冰期极盛期”要比今天低7 °C左右。全冰川条件在这一地区似乎持续到距今大约15,000年前。这个模式与在格陵兰观测到的模式相似,说明在上次冰川消退过程中,在中太平洋与北大西洋之间在大气上存在一种联系。

中国发现“奥斯坦型化石”
近年来,“奥斯坦型化石”(其特点是,假设存在的胚胎和节肢动物幼虫的软组织保存非常完好)已经改变了我们关于后生动物(metazoans)早期演化的特点。它们之所以被称为“奥斯坦”化石,是因为它们在瑞典首次被发现的含油明矾页岩沉积层名为“奥斯坦”;保存同样完好的化石后来也在其他地方发现了。现在,重要的是,其他地方也包括了中国的下寒武统地层。真甲壳类(Eucrustacea,即有现代特征的甲壳类)化石常见于距今约5亿年前左右的化石记录。新发掘出的来自中国的“奥斯坦型化石”包括已知最早的、三维细节保存完好的真甲壳类,从而使这一类群动物化石记录的历史显著提前。

食物链复杂性与稳定性之间的关系
自然生态系统由生物之间复杂的进食关系网络组成。生态学家试图了解什么使得这种复杂的网络保持稳定,尽管事实上一个扰动就可能会导致种群之际彼此影响的所有种类的链式反应,这样的链式反应也许会使这些食物链变得非常脆弱。现在,Anje-Margriet Neutel等人发现,通过在食物链根部保持一个相对较高的生态系统生物质比例,保持一种“金字塔”形状,食物链的复杂性就可以增加,同时其稳定性就可以保持。这项工作是根据对荷兰两个不同地区的沙丘土壤中地表下的食物链所做的一项长期研究进行的,它使得所谓的“May’s paradox”悖论得到了调和。该悖论认为,随机产生的食物链随着其复杂性的增加,它们的稳定性会下降。

中国发现“奥斯坦型化石”
近年来,“奥斯坦型化石”(其特点是,假设存在的胚胎和节肢动物幼虫的软组织保存非常完好)已经改变了我们关于后生动物(metazoans)早期演化的特点。它们之所以被称为“奥斯坦”化石,是因为它们在瑞典首次被发现的含油明矾页岩沉积层名为“奥斯坦”;保存同样完好的化石后来也在其他地方发现了。现在,重要的是,其他地方也包括了中国的下寒武统地层。真甲壳类(Eucrustacea,即有现代特征的甲壳类)化石常见于距今约5亿年前左右的化石记录。新发掘出的来自中国的“奥斯坦型化石”包括已知最早的、三维细节保存完好的真甲壳类,从而使这一类群动物化石记录的历史显著提前。

与视觉有关的第二种自适应机制
我们的视觉世界光线水平有一个巨大的范围,比视网膜中的神经元能够表达的输出信号的范围大100倍。然而,我们在从黑暗的电影院到明亮的阳光下等相差很大的光线条件下仍然能够看到东西。这其中的部分原因可能是因为,锥形光受体能够使自己的平均输出适应环境光照条件。现在,研究人员在锥形双极细胞和神经节细胞之间发现了第二种自适应机制。两个自适应机制是互补的,当光线水平提高时,主导点(dominant site)会从视网膜回路切换到锥形自适应机制。

两种分解酶复合物的晶体结构
同源DNA双链之间的遗传重组在基因组的维持和增殖中扮演一个关键角色。这一过程的核心中间体是一个四通路的结合点(Holliday),连接着两个DNA双链。这两个链最终分开,形成两个单独的DNA双链。各种不同类型的结合点分解酶见于原核生物、真核生物和它们的病毒。这些核酸酶对于DNA分歧点(branchpoint)有高度选择性。现在,两个小组描述了两种不同的结合点分解酶的复合物的晶体结构,这两种分解酶分别是endonuclease 1 (phage T7) 和 endonuclease VII (phage T4),每个都与DNA结合点结合在一起。这两种酶在结合时使结合点的结构显著扭曲。新的结构揭示了这两种酶何以对DNA结合点有选择性,也揭示了分解反应的原理。
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 楼主| 发表于 2007-10-19 11:50:24 | 显示全部楼层
自然》October 18, 2007 中文摘要

封面故事:一位了不起的父亲
Hugh Rienhoff的女儿出生时患有一种罕见的遗传病,这种病影响其肌肉发育。该疾病与“马凡氏症”相似,但心血管症状是不同的。它类似于“毕耳氏症”,而且可能是“马凡氏症”或“毕耳氏症”的一种神秘病例。当传统方法未能做出诊断时,Rienhoff决定进行一项个人基因组研究,对其女儿的DNA进行彻底分析,甚至自己来确定其女儿基因组某些部分的序列。这是一个突破性的决定。最后,他获得了关于其女儿临床史的一个“表现型列表”(phenotype spreadsheet),为了解这种罕见的遗传疾病提供了宝贵的信息,也为可能有助于控制这种疾病的治疗方法提供了线索。故事到此还没有结束,因为还没有做出明确的诊断,但这项工作还在继续。Rienhoff也并没有到此为止:他现在已建立了一个网站,名为“MyDaughtersDNA.org”;这是一项善举,意在与他人分享自己所获得的知识,并对面临类似困境的其他家庭提供帮助。本期Nature的封面照片就是这父女两人,是在几星期前由Cody Pickens拍摄的。

双星体系M33 X-7中的黑洞质量被确定
计算一个遥远天体的重量(准确地说是质量)很重要,因为重量在确定其行为中起很大作用。黑洞是天文学家非常感兴趣的,但却不是容易研究的目标。确定一个黑洞重量的通常方法是确定其对附近某个天体的引力,现在天文学家已经对在最近发现的双星体系M33 X-7(该双星体系在附近星系Messier 33中)的一个黑洞做到了这一点。这个黑洞的质量为15.7个太阳质量,是已知质量最大的黑洞。它的伴星是已知质量最大的恒星之一,约为70个太阳质量,而M33 X-7要比其他任何已经确定的黑洞远16倍。

人类基因组单体型图第二代版本问世
“国际人类基因组单体型图研究项目联合体”(International HapMap Consortium)已经完成人类基因组单体型图第二代版本。第二代版本的人类基因组单体型图比最初版本对人类遗传变异做了更广泛的描绘,所包括的基因标记的数量是最初版本的三倍(Article p. 851)。最初版本的人类基因组单体型图使在整个基因组范围内进行大规模关联研究成为可能。本期Nature介绍了第二代版本的人类基因组单体型图何以能使这种类型的研究工作更进一步:Sabeti等人在以前工作的基础上,试图寻找人类基因上积极自然选择的标志。现在由于新增了很多基因标记,他们发现了三例基于地域的明显的族群特定性选择,分别涉及与西非的Lassa病毒、与欧洲的皮肤色素沉积和与亚洲的毛囊发育等相关的基因对,他们还对这些基因对与人类生物学有何关系进行了推测。

关于细菌与宿主之间相处关系的一个假说
微生物在宿主体内的持久存在通常并不是偶然的,而是反映了具有两种或更多不同生命形式的生物的同时出现。有这样一个假说:对微生物和宿主来说都存在一种选择,这种选择能使双方对于涉及寄生或共生的一种生活的适应性最大化,符合一种稳定的进化策略。Martin Blaser 和 Denise Kirschner进一步发展了这一假说。他们开发出一个平衡模型,该模型能够解释人体中微生物之间三种很不相同的互动类型的存在,它们分别涉及幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)、伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)和结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)。

幽门螺杆菌的一种粘合素受体
粘合素(Integrins)是一个重要的细胞粘附受体家族,参与各种不同的信号作用过程,是若干种细菌和病毒病原体粘附或入侵的目标。现在,一种粘合素已被识别出是肠道病原体幽门螺杆菌的受体。该病原体的CagL pilus蛋白可结合到宿主细胞表面受体粘合素α5β1上,这会触发致癌蛋白CagA(细胞毒素相关的基因A)被注射进宿主细胞中。这项工作表明,CagL是治疗由一些幽门螺杆菌菌种引起的肠道疾病的一个可能的药物作用目标。

人类在海边生活的最早证据
曾经有人提出,智人(Homo sapiens)出现之后所做的第一件事情是到海滩去。这一观点因在南非Pinnacle Point附近一个海蚀洞中的中更新世地层中获得的一系列发现而得到戏剧化的验证。这些发现表明,在距今大约164,000年前,当地住民所吃的东西包括甲壳类,这是关于人类开发滩涂资源的最早证据, 比以前的证据早了大约4万年。还有证据表明,他们曾用色素如红赭石等作为某种象征。当时世界正经历一次冷暖变化,非洲基本上是沙漠。也许正是这种环境压力迫使少批游猎人群到海边去寻找新的食物来源和生活方式。

超导体在磁场作用下向绝缘体的转变
当一种超导薄膜变得紊乱、并处在一个越来越强的磁场中时,便会达到一个临界点,在这一点上,它会发生一个从超导态向绝缘态过渡的转变。Dubi等人利用数值模拟来了解这一转变(或者说,正如其模拟结果所表明的那样,应该是两种类型的转变)的性质。紊乱的关键效应是生成具有强超导性的“岛屿”,它们被只有微弱超导性的区域联系在一起。在弱紊乱的情况下,磁场不断增强最终会破坏整个材料的超导状态,导致一种绝缘体的产生。当紊乱较强时,超导性会持久存在于上述“岛屿”中,磁场效应是抑制它们之间的耦合,从而也导致一种绝缘态。这些发现对于高温超导体研究可能有意义,在高温超导体中,内在紊乱被认为扮演一个角色。

造成冰期-间冰期大气中二氧化碳浓度变化的过程
大气中二氧化碳浓度在过去200万年间曾经发生显著的变化,它们在寒冷的冰河期相对较低,而在温暖的间冰期则相对较高。造成这些变化的过程目前仍然比较模糊:人们认为,碳在冰河期可能被储存在深海中(当时深水环流比较缓慢),而在向间冰期过渡中则被释放出来,因为深海水的交换增加了,但来自这一时期的直接证据非常少。现在,Galbraith等人利用来自海洋沉积物的地球化学记录来对这一问题进行探索。他们发现,富含二氧化碳的一个交换状况很差的水体在上次冰期极盛期(Last Glacial Maximum)占据着北太平洋, 深海交换在冰河消退过程中增加了,将所存储的二氧化碳释放了出来。

能够在缺氧条件下利用丙烷和丁烷的细菌
人们对在海洋渗出气体中生活的生物、尤其是依靠甲烷生存的微生物的兴趣日趋浓厚。令人吃惊的是,对于天然气中其他含量较多的烃类(乙烷、丙烷和丁烷)的命运,人们所做的研究工作相对来说似乎非常少。现在,研究人员从墨西哥湾和加利福尼亚湾烃类渗出区收集到的沉积物中获得了能够在与天然气层中相似的缺氧条件下利用丙烷和丁烷的微生物培养。这些从生物化学角度来看不同寻常的细菌,可能是造成人们在海洋渗出气和其他含气层的气体中所观测到的变化的原因。

“穴居人”活动范围被向东延伸了数千公里
“穴居人”(Neanderthals)的经典形象(结实、脑袋长、头骨特征显著)在距今大约40万年前出现,而在距今大约3万年前从所谓的“人族”中消失。然而,确定散碎化石的精确身分却很困难。Krause等人利用线粒体DNA序列解决了这一问题。这些序列证实,上个世纪30年代在乌兹别克斯坦出土的一个小孩骨架便来自“穴居人”,而且表明来自更靠东的西伯利亚阿尔泰地区的化石也是“穴居人”的。这一结果将“穴居人”的活动范围比以前的假设向东延伸了2,000公里。

有抗病毒功能的细胞微RNA
植物和无脊椎动物能在病毒感染中将RNA沉默用作一种保护机制。现在,细胞微RNA也被发现在哺乳动物细胞中有一种抗病毒功能。β-干扰素参与人体细胞中若干种细胞微RNA的调控,其中的8种对于抵抗丙肝病毒上的序列具有活性。此外,细胞微RNA水平的调控还被发现能够显著改变β-干扰素的抗病毒效应,说明它们是哺乳动物先天免疫反应体系的一个功能性构成部分。
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 楼主| 发表于 2007-10-25 21:14:07 | 显示全部楼层
自然》October 25, 2007 中文摘要

封面故事:固体中电子运动时间差别的实验研究
电子在固体中能以非常高的速度运动,能在几十至几百阿秒(一阿秒等于一秒的十亿分之一的十亿分之一,即10-18秒)内穿过原子层及界面。这些非常短的运动时间最终将限制未来电子装置的运行速度。现在,物理学家对这种电子动态进行了实时实验探索。本期封面所示为在一种固体中第一次进行的阿秒光谱测量工作,显示了在一个钨晶体中进行光激发之后两种不同类型的电子在运动时间上有一个110阿秒的差别。能够对在固体中、在相距仅几个原子的距离内运动的电子进行时间测定的能力,使得我们有可能对以极限速度发生的固态电子过程进行研究,从而帮助推进如计算、数据存储和光伏发电等技术,这些技术都依赖于对在越来越小的固体物质结构中电子传输进行极为精确的控制。

关于生长素与植物发育的一个新模型
“生长素极性输送”是植物所有发育过程中的一个因素,但关于这个因素是怎样发挥作用的仍有很多东西需要了解。在细胞中,“生长素定向输送”由PIN蛋白载体复合物控制。现在,研究人员已经开发出一个新的计算模型,来描述根系中细胞内和细胞间的扩散及由PIN帮助进行的生长素输送。该模型涉及植物发育的两大问题。第一,它支持关于生长素在引导根生长方面有一个最大值和一个梯度的概念。第二,它反映了一个分子何以能够产生一系列信息:整个器官生长区的一个浓度梯度与生长素最大值密切相关。另一篇相关的论文表明,4个PLETHORA基因是根发育所必不可少的,是生长素梯度的候选输出因子。

结肠癌干细胞的标记
小肠和结肠壁上的细胞在整个生命中能够迅速再生。虽然它们是所有干细胞中功能最明确的细胞之一,但要分离出纯粹的或高度富集的小肠上皮干细胞群一直被证明是一个难以实现的目标。现在,这个目标已经实现。Lgr5基因(Wnt细胞信号系统)已经被确定为几种成年组织中和癌症中干细胞的一个独特标记。Lgr5最初是在结肠癌细胞中发现的,现在在恶化前的小鼠腺瘤中也发现了,这说明Lgr5+也许是结肠癌干细胞的一个标记。

土星A-环中新发现8个推进器形状的扰动
在土星的A-环中观测到4个推进器形状的扰动(是在2004年由“卡西尼”拍摄的图片中发现的),这是在该环中存在小型顽石大小的嵌入式卫星的证据。过去科学家认为,该环中的这种卫星将不止4个。实际上的确有更多的这种卫星:现在科学家在后来的一组“卡西尼”图片中发现了8个新的推进器形状的特征,这组图片覆盖了整个A-环。引起这些扰动的小卫星半径在30米到70米之间,可能是一颗较大的嵌入式卫星分解后形成的,后者曾经在这个位置绕土星的环运行。

“中子滴线”及两种多中子镁和铝同位素的检测
一定数量的质子可以结合多少个中子?这个极限值被称为“中子滴线”(neutron drip line),它在核物理中具有根本性的重要性。物理学家只知道最轻元素的这个参数,这是由于单个粒子之间存在复杂的相互作用以及它们所具有的集体性量子效应,但两种富含中子的镁和铝同位素的检测,是科学家向确定这一极限所迈出的一大步。这两种同位素分别是40Mg 和 42Al,是预测存在于稳定性边缘的“滴线”核,是在美国国家超导回旋加速器实验室的耦合回旋加速器装置上产生的。42Al的出现是第一次通过实验表明,中子非常多的铝同位素的稳定性相对于镁被增强,它也表明,“中子滴线”与稳定同位素的距离可能要比人们所预料的更远。这些发现说明,对于原子序数在12以上的原子核来说,“滴线”可能是当前最新的和预测中的核科学装置所不能探测到的。

关于超固体氦热力学特征的新证据
2004年,科学家在实验中明显观测到超固体氦的存在,这在物理学界引起人们很大兴趣,也在物理学界之外引起人们的好奇。但预计将伴随这种转变出现的热力学特征却没有被发现。现在,科学家提出了关于这一问题的新证据。这种现象(它与当液体氦进入超流体状态时所表现出的现象有相似之处)是在当固体的一部分要与周围晶格的运动解除耦合时出现的。新的实验显示了一个热容峰值,它的出现时间与物质解除耦合的开始时间巧合,这表明在氦-4的正常固体相与超固体相之间存在一个真正的相变。

一种用于分析生物分子的全新质谱方法
质谱在检测生物分子方面有很大潜力,但现有方法存在几个缺陷,其中包括缺少所需的灵敏度和需要基质分子促使分析对象发生离子化等。一种利用激光或离子束来从纳米尺度的小囊中气化材料的全新方法有可能克服这些局限性。该方法涉及一种特制的表面,它含有“启动分子”,这些“启动分子”在受到激光或离子束照射时会猛烈爆发。这种爆发释放出离子化的分析物分子,它们被吸收到表面上,使其能够被检测到。这种被称为NIMS(即“纳米结构启动质谱”),能以极高的灵敏度分析非常小的区域,从而允许对肽阵列、血液、尿和单个细胞进行分析,而且甚至还能用于组织成像。

关于异常3He/4He比的“矛盾”得到解释
地球含有两种氦同位素:一种是原始的3He, 它是在地球形成过程中进入地球的;另一种是4He,主要是在地球漫长的历史中由铀和钍衰变产生的。从夏威夷等热点地区喷发出的岩浆具有相对较高的3He/4He比,因此有人提出,它们来自一个没有发生过气体溢出的、原始的地幔库。然而矛盾的是,在热点岩浆中所观测到的总氦浓度要比所预料的低很多。这使得关于地球地幔结构和动态的传统观点受到了质疑。现在,Helge Gonnermann 和 Sujoy Mukhopadhyay发现,这一明显的“矛盾”可以用稀有气体扩散进来自喷发的熔岩的气泡中的不同速度来解释。结果证实,认为存在一个原始地幔库的观点的确有可能解释在这样的热点岩浆中所观测到的异常3He/4He比。

捕食者和被捕食者种群稳定性之谜被揭开
很多、甚至大多数捕食者和被捕食者种群之稳定让人不解,尽管事实上这种稳定性预计是基于一般会出现的生态互动的种类。Fryxell等人提出一个假说:有助于这种稳定性的一个因素是捕食者搜索效率的降低,而这种降低是由捕食者和被捕食者的群体形成引起的。关于来自Serengeti国家公园中的狮子和它们的大型食草动物猎物的野外观测数据表明,捕食者和被捕食者的群体形成都对种群动态有巨大影响,从而使本来可能会非常不稳定的一种状况产生稳定性。

原肠胚形成过程的实验观测研究
原肠胚形成是胚胎形成中的一个关键事件。控制羊膜动物中原肠胚形成运动的机制不是很清楚,并且经常是从关于其他物种的研究来推断的。现在,Voiculescu等人报告了对在原肠胚形成过程中活鸡胚胎中各种细胞运动的首次时差分析(time-lapse analysis)。多光子时差显微镜分析显示了与在鱼类和两栖类中所描述的运动不同的运动,这对脊椎动物胚胎学研究及原肠胚形成的演化研究有重要意义。尤其是,这项工作显示了一个原肠胚形成之前的早期插入事件,它可能是回答关于羊膜动物原始条纹是怎样从远古胚孔演化而来的这样一个经典问题的关键。
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 楼主| 发表于 2007-11-6 17:59:08 | 显示全部楼层
11月1日出版的英国《自然》杂志内容精选
封面故事:对神经细胞进行染色的新方法

  一个多世纪以前,Ramón Y Cajal利用高尔基神经细胞染色打开了现代神经生物学的大门:通过对少量神经细胞进行染色,以前看不见的轴突和树突在其通过周围组织时就可以被看到。但高尔基染色只能以一种颜色标记少量细胞。现在,来自哈佛大学的一个小组开发出一种方法,该方法能够使一个脑回中的很多不同细胞同时被看到。这种被称为“Brainbow”的方法可用不同颜色对数百个神经细胞各自染色,从而生成一个详细的神经回路图。该技术不仅能推动在正常或病态脑中的测绘工作,而且还有可能应用到其他复杂细胞群中,如免疫系统中。本期封面所示为用“Brainbow”方法染色的小鼠海马体的一部分。齿状回(下部)的多颜色神经细胞在拱形的CA1区域的细胞下面,而大脑皮质的神经细胞可以看到在上面闪动。

  乐观倾向的神经基础

  抑郁(经常以悲观倾向为特征)的神经基础已经受到了广泛研究。然而,关于乐观的神经科学研究却是新事物。人类是非常乐观的物种,即使在没有根据的情况下也总是期待会产生积极的结果。例如,我们期待自己比一般人寿命更长、更健康,我们会低估自己遭遇车祸和离婚的可能性。一项将对健康的志愿者进行的脑成像研究和行为研究结合起来的工作,为这一现象的神经机制提供了证据。有趣的是,我们知道在抑郁症患者身上功能异常的大脑区域的活动也能预测乐观倾向。

  对蛔虫神经回路的研究

  蛔虫的神经系统只有302个具有已知突触连接的神经细胞,然而它却执行很多与更复杂的生物相似的功能。这使得它非常适合让神经科学家来研究神经回路是怎样组织的。Chalasani等人对一种决定蛔虫觅食行为的神经回路进行了解剖研究。该回路允许探测气味的神经元激发或抑制下游的中间神经元,它们控制一致的爬行和转身行为。将遗传学和钙成像技术结合起来,可以对信息从环境中通过传感神经元向控制趋化性和觅食的中间神经元的流动进行跟踪。这一神经回路与哺乳动物视网膜中用来探测光的神经回路具有非常惊人的同源性,这是关于信息处理的保留策略或融合策略的一个明显例子。

  支持关于吸积盘的两个理论的

  观测证据

  两个小组在本期Nature上发表了观测证据,他们支持关于相似天体物理问题的相关理论,这些理论人们长期以来都认为是正确的,但却没有得到确认。这些理论所涉及的问题是:来自吸积盘的角动量的消耗。当星际气体云在引力影响下坍缩时恒星就会形成。当这些云开始坍缩时,由于角动量的守恒,任何转动都将被放大,就像一个滑冰者旋转一样。如果不阻止,这种转动的速度将会太快,使得恒星形成无法发生。理论工作者提出,年轻恒星会通过由磁场诱导的物质外流而损失转动能量。现在有了观测结果来支持这一理论:Chrysostomou等人利用圆形偏振测量法发现,在年轻恒星HH135-136的外流物中存在螺旋形磁场。认为活动星系核外流源于一个超大黑洞周围转动的吸积盘的盘风的观点是有理论依据的。实践证明,这一观点的确认比较困难。现在,Young等人利用光谱偏振测量断层扫描方法确定,类星体风事实上是在转动的。类星体PG 1700+158产生的风以大约每秒4000公里的速度在旋转,几乎是从吸积盘上垂直升起的。

  确定FPT性质的新方法

  一个随机的步行者多长时间能到达一个给定的目标点?这个数量(被称为“首次穿越时间”,英文简称为FPT)因其在真实情形——如紊乱媒介中的运输、神经激发、疾病传播以及目标搜索等过程——中所起的作用而显得很重要。以前确定FPT性质的方法仅限于一维几何或均匀媒介。Condamin等人建立了一种普适理论,它允许对复杂媒介中的平均FPT进行准确评估。该理论的预测结果被关于紊乱媒介、碎形、异常扩散和无尺度网络(包括一个酵母蛋白互动网络)的几个模型的数值模拟结果所证实。

  火灾发生情况对森林地区

  碳平衡的影响

  气候、大气二氧化碳浓度和火灾频率的变化几十年来在高纬度(北半球北部)森林中一直在发生。以前的研究工作没有将这些变化与植被竞争在大尺度上联系起来,但一项新的研究工作正在利用计算机模型来模拟100万平方公里的加拿大森林中树木与苔藓之间的竞争。结果表明,在1948年和2005年之间,这一地区的碳平衡(土壤和植被获得或损失的碳的数量)在很大程度上是由火灾驱动的,而不是由气候或二氧化碳浓度增加驱动的。20世纪末更频繁和更大的火灾以针叶树木为代价,促进了落叶树木和苔藓的生长。较差的土壤排水条件抑制了景观碳平衡的变化,说明气候和水文变化的增加会不成比例地影响这些地区的碳动态。
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 楼主| 发表于 2007-11-9 19:42:15 | 显示全部楼层
《自然》November 08, 2007 中文摘要

封面故事: 一组关于果蝇研究的重要文章
本期Nature发表了一组关于遗传实验室中常用动物果蝇的重要论文。中心的一篇(203页)是由“果蝇12基因组联合体”发表的关于10种果蝇基因组序列的论文。该文将10种新测序的基因组(所对应的果蝇种分别为sechellia、 simulans、 yakuba、 erecta、 ananassae、 persimilis、 willistoni、 mojavensis、 virilis 和 grimshawi)与两个以前已知的序列(分别对应D. melanogaster 和 D. pseudoobscura)进行了对比。由此获得的遗传变异数据库对关于推动物种形成的演化力的研究非常有价值。第二篇重要的合作论文(219页)对这12个果蝇基因组序列进行了分析,以寻找在演化过程中保留下来的元素,并且报告了很多特定序列主题在保留与功能之间的关系。研究人员发现了一个细致的监管网络,其作用是识别对蛋白进行编码的基因和外显子、RNA基因、微RNA和它们的作用目标。一篇“News and Views”文章对这些基因组论文做了讨论。 另外两篇研究论文利用新的基因组数据来研究基因表达:第一篇研究的是表达偏向于雄性的基因和对每个种来说独特的基因(233页);第二篇对果蝇性染色体上的基因剂量补偿的演化进行了跟踪(238页)。四篇新的评论文章分析了关于果蝇的最新研究工作是怎样将这种在遗传上适应性很强的实验室模型动物带入激动人心的新领域的。Pierre Leopold 和Norbert Perrimon对内分泌和体内平衡方面的研究进展进行了评论,这些进展奠定了果蝇作为哺乳动物生理学、甚至人类疾病研究模型的地位(186页)。根据Thomas Lecuit 和 Lo颿 Le Goff的报告(189页),果蝇已经被证明是研究控制生长中的组织中的细胞形状的通道的一个强大体系。Leslie Vosshall对将果蝇的神经回路和行为联系起来的重要研究工作进行了评论;John Lis对重写了教科书上关于转录和基因表达的观点的果蝇研究工作进行了评论(193页)。Claude Desplan对过去30年间果蝇研究工作的变迁进行了综述。(Essay)

金属有机化学
催化性烯烃置换是一个功能强大的化学转化过程,可被用来将相对简单的含双键的化合物转化成更复杂的化学结构。为此,它引人注目地丰富了化学合成领域的内容,因为它可被用来制备天然产物、药类化合物和聚合物。在这篇Review文章中,Amir Hoveyda 和Adil Zhugralin对使得这一获得诺贝尔奖的反应得以进行的催化剂进行了讨论,介绍了置换过程何以可被用来合成复杂的天然产物,指出了仍然需要化学界去研究、以充分实现这一催化过程潜力的几个关键问题。

一个新概念的cQED体系
物理学的一个中心目标是了解物质与光之间的相互作用。在“腔量子电动力学”(cQED)中,一个光学谐振器可被用来增强原子的这种相互作用。以前的研究工作已经演示了所谓的“强耦合”,在这个体系中,各个原子的辐射特性与光场的状态密切相关。Brennecke等人(Letter p. 268)和Colombe等人(Letter p. 272)现在演示了一个新概念的cQED体系。在这个体系中,原子被冷却,直到它们形成一种玻色-爱因斯坦凝聚态(占据一个物质-波场的一个模式),并与光场进行相同地、强力地耦合,共享一个激发。这个结果也许能为在量子通信和信息处理方面的应用打开大门。

能优化蛋白三维结构模型准确性的计算方法
“蛋白折叠问题”(protein folding problem)和“相问题”(phase problem)对生物学家来说是有名的难解之谜。Qian等人利用一种新的计算方法来优化蛋白的三维结构模型。当用来优化由NMR数据生成的模型时,他们的方法能提高这些模型在骨干构型和核心侧链位置上的准确性。这种方法可被用来生成用于解决分子置换试验中的X-射线晶体学相问题的明显更好的解决方案,同时还能产生可用于分子置换的一个蛋白结构预测结果。

土壤中的新鲜碳和古老碳
世界上的土壤储存的碳多于生物质和大气中所存在的碳。现在,实验证据表明,将来自新鲜植物的碳向下层土壤输送可刺激微生物活动,导致有千年时间的碳的矿化。这个结果支持最近提出的一个观点,即深层有机碳的保持是由于分解者缺少能量,而新鲜碳的供应量在深层一般都较低。这所反映的问题是,大量的这种深层碳将不会对温度的未来变化做出反应,因为分解受到新鲜碳供应的限制,从而限制了人们预测存在 的在全球变暖与土壤有机碳分解之间的正反馈。这些结果可能意味着,任何会增加沿土壤剖面的新鲜碳分布的管理实践(如耕地作业、以及具有广泛根系的抗旱作物的使用等)都将刺激这种古老的、被埋藏在地下的碳的损失。

土星转动周期之谜
巨型行星的转动周期通常是通过射电发射来测量的。在土星上,射电周期(以及磁圈磁场)多年间以正负1%的幅度进行波动。这是“卡西尼”时代的一个主要谜题。Zarka等人发现了这一周期的迅速波动(20-30天),并且表明其可能的原因是土星附近太阳风速度的变化。太阳风似乎对土星的磁圈有深度影响。最终也许有可能消除太阳风的这种影响并确定土星真正的转动周期。

果蝇探测环境湿度的分子机制
自上个世纪初以来,科学家就已经知道很多生物具有探测环境湿度的能力。实际上,对很多生物来说,这种能力是生存的关键。昆虫身体很小,这使得它们对于湿度的变化尤其敏感,因此昆虫一直是研究这种感觉能力的最好模型。然而,尽管科学家做了很多努力,但这种感觉的细胞和分子机制仍然是一个谜。现在,Liu等人提供了关于这一复杂感觉体系中所涉及的分子机制的一些线索。他们发现,果蝇的三个TRP通道参与湿度的探测:water witch (ww)是探测潮湿空气所需要的,而nanchung (nan) 和inactive (iav)是探测干燥空气所需要的。他们还发现,表达这些通道的神经元能够刺激果蝇触角上不同的传感性茸毛。机械传感模块可能是决定果蝇这种探测其所碰到的环境提示的能力的生理基础,而这些环境提示也许又能使环境中水分含量的微小变化能够被探测到。

Smo的胞质尾传输Hh信号的机制
Hedgehog (Hh)形态发生素(morphogen)在从昆虫到哺乳动物在内的很多不同动物物种的各种不同成形事件中决定细胞的分化和增殖。7-跨膜蛋白Smo跨越胞质膜传导Hh信号,但科学家对Smo激发的分子机制却很不了解。Zhao等人通过实验揭示了Smo的胞质尾传输Hh信号的机制。

关于对流层和平流层臭氧的研究工作
臭氧是地球对流层化学和热平衡的关键,控制大气的这一层通过形成羟基自由基来氧化和清除其他污染物的能力。对流层臭氧还是一种重要温室气体。虽然低层对流层中的光化学是对流层臭氧的主要来源,但臭氧的平流层-对流层输送对对流层臭氧的总体气候影响、预算和长期趋势来说也很重要。这里,Hocking等人介绍了利用现代化windprofiler雷达、并将它们与频繁的臭氧探空仪发射和计算机模拟结合起来分析平流层臭氧对对流层臭氧可能产生的影响的研究工作。

心脏的非对称性
在过去的10年,人们在了解左-右成形机制方面取得了明显进展。然而,不对称形态发生的细胞和分子基础基本上仍然是不清楚的。Yashiro等人发现,转录因子Pitx2能在心脏的外流道中诱导产生一个动态的形态变化,这能导致向鳃弓动脉系统的血液供应出现不对称。这种不均衡的血液分配导致有差异的信号响应,后者引起大动脉发生非对称的改造。

组蛋白去甲基化酶JHDM1B的功能
组蛋白修饰(如赖胺酸残迹的甲基化)能影响染色质结构和基因表达。组蛋白甲基化可以被JmjC-domain家族的组蛋白去甲基化酶逆转。这样一种组蛋白去甲基化酶JHDM1B曾被认为是一个肿瘤抑制因子。在本期Nature上,Frescas等人介绍,JHDM1B抑制核糖体RNA基因的表达,它涉及组蛋白H3的三甲基化赖胺酸-4残迹的去甲基化。JHDM1B还影响细胞生长和增殖,所以JHDM1B的水平降低也许有助于肿瘤发育。
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 楼主| 发表于 2007-11-23 13:19:30 | 显示全部楼层
11月22日《自然》杂志内容精选
封面故事:体细胞核转移方法 成功用于灵长类动物

  对成年细胞重新进行编码的方法是人们苦苦追寻的,因为通过这种方式可以生成与患者的细胞在遗传上能够匹配的细胞。这样的胚胎干细胞也许可用于治疗,而不会产生免疫排斥。重新编码的一种方法是体细胞核转移,即把一个成年细胞核插进一个卵母细胞中,而这个卵母细胞已将自己的核去掉。这样可诱导形成一个早期阶段的胚胎(胚泡),从它上面又可提取并培养出胚胎干细胞。以前,只有对小鼠才有可能做到这一点。现在,Byrne等人已经成功将这种方法用于灵长类动物。他们以灵长类成年成纤维细胞为起点,从来自14只猕猴的304个卵母细胞中培育出了2个胚胎干细胞系。这一成功说明,该方法也许适合生成来自患者的胚胎干细胞。Nature杂志网站上还发表了与该论文及News&Views文章相伴的一篇确证论文。

  婴儿也能辨别是非

  成功社会互动的关键是具有准确评估对方(不管是朋友还是敌人)意图的能力。对人类来说,这种能力在生命的非常早的时期就存在了。对6个月和10个月大的婴儿所做的一项新的研究表明,人类开始进行社会评估的时间甚至比我们所认为的还要早,即在他们学会使用语言之前就开始了。参加该研究的婴儿能够根据行为者的社会行为来对他们进行评估——他们会被一个帮助某一不相关的第三方去实现其目标的人所吸引,而会避开一个妨碍某一第三方实现目标的人。这些发现支持这样一个观点:成年人的社会评估行为的某些前身特征甚至在婴儿身上也是存在的。

  抗抑郁剂米安色林能延长寿命

  对线虫Caenorhabditis elegans体内能够延长寿命的化学成分所进行的一项大规模筛选,得出一个让人吃惊的结果:米安色林—— 一种用作人类抗抑郁症药物的化合物——能够将线虫3个星期的寿命延长近1/3。在人体中,这种药物通过神经传递物质5-羟色胺阻断神经信号作用;而其能够延长线虫寿命的效应似乎也涉及5-羟色胺和章鱼胺受体的阻断。其他相关的抗抑郁剂也有一个类似的效应,用不同突变体所做的试验表明,该药物延长寿命的效应所涉及的机制与通过节制饮食来延长寿命的机制相似。一种可能性是,米安色林诱发了一种感觉到的而非真正的饥饿状态。有趣的是,刺激胃口是米安色林在人体中的一个副作用。

  不知道害怕的小鼠

  有一种小鼠不知道害怕。更准确地说,它对于讨厌的气味不能产生先天性的行为反应,而这种反应正常情况下可以保护小鼠不去吃腐烂的食物或避开某种捕食者的气味。在这种小鼠中,其嗅觉上皮的一个区域(鼻腔内一个对气味敏感的上皮组织)中的嗅觉神经元,已经被白喉毒素基因的定向表达除掉了。虽然没有先天的厌恶行为,但该小鼠却能探测和辨别讨厌的气味,并且可以条件性地作出厌恶反应。这些结果表明,同免疫系统一样,小鼠的嗅觉系统也具有“硬件连接的”、通过遗传程序编码的神经回路,它们与后天获得的、与先天系统联系在一起的适应性回路是并行的。

  一种高温铜氧化物超导体的表面结构

  最近的一篇论文详细阐述了一种由空穴掺杂的高温铜氧化物超导体在其正常金属状态下的电子结构。在未充分掺杂的材料(由小袋组成)中观测到的费米表面,被发现与在过度掺杂的材料中观测到的费米表面,形成鲜明对比,并且与传统金属的费米表面也很不一样。现在,David LeBoeuf等人通过对“Hall效应”进行测量发现,费米表面中的这些结构是“电子小袋”,而不像最初所怀疑的是“空穴小袋”。这种“小袋”的形成有可能是由一种神秘的、能够打破对称的相所产生的一个结果,与在一些由电子掺杂的氧化铜中所看到的相似。

  海洋浮游植物对二氧化碳的吸收

  工业化以来,由化石燃料所产生的二氧化碳有近一半已被海洋吸收,造成可以测量得出的酸化和碳酸盐饱和。最近一系列研究报告提出,如果由人类活动造成的二氧化碳生产不加限制地继续下去,那么未来将会发生严重的海水酸化。以前的研究工作主要针对酸化对各海洋物种的影响。现在,在挪威的Raune Fjord所进行的一项实验研究中,研究人员利用环境尺度的中型受控生态系统,对二氧化碳吸收在一个自然群落生态系统中的效应进行了估计。结果表明,海洋浮游植物的二氧化碳消耗因该气体浓度增加所产生的空间压力而明显增加,但营养摄取却没有变化。
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发表于 2007-11-25 19:50:31 | 显示全部楼层
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发表于 2007-12-2 22:04:03 | 显示全部楼层
《自然》November 29, 2007 中文摘要

封面故事:核孔复合物的结构
核孔复合物在细胞中起关键作用,它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。它是一种大型超级分子复合物,由多个版本的大约30种不同蛋白组成——总共至少有450个蛋白分子。细胞生物学家将会非常想知道这些分子中的每一个是怎样放置到各自的位置而构成核孔的,但迄今为止,传统的结构研究却未能弄清这一点。不过现在,一种复杂的、基于蛋白组学的新方法为酵母核孔复合物的结构提供了一个详细的视图。该复合物的一半是由一个核心脚手架组成的,它形成一个覆盖在核包裹膜表面上的网络,该复合物就潜入在这层膜之内。这一具有选择性的输送障碍机构由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成。尽管这种复合物很大,但其中却只有少数几个结构模块。这种结构上的简单性为了解其演化起源提供了可能的线索:它可能起源于一种“原始的”核孔复合物。

一系列小分子SIRT1激发因子被发现
SIRT1是一种依赖于NAD+的去乙酰酶,作用于参与细胞调控的蛋白之上,被发现与寿命有关,并且是限制热量所产生的有益效应的一种调节因子。一项新的筛选工作识别出了一系列小分子SIRT1激发因子,它们在结构上与白藜芦醇(在红酒中发现的众所周知的SIRT1激发因子)没有关系,但效能却是白藜芦醇的1000倍。这些新合成的化合物能在糖尿病和肥胖症的动物模型中改善代谢功能,说明它们也许在二型糖尿病和胰岛素抗性疾病中有潜在疗效。

中孔材料中分子扩散运动的观测
具有中等孔(即直径在几百纳米的孔)的材料有很多潜在应用,包括存储、分离和催化转换等,其中大多数应用都依赖于外来分子通过这些孔所进行的扩散。然而,尚没有方法将外来分子的运动与材料的结构关联起来。随着一种将电子显微镜与光学单分子跟踪结合起来在一种中孔材料中对分子扩散进行观测的方法的开发成功,这种情况将会改变。研究人员首次能够“看到”外来分子(在本研究中进行了染色)响应于主体的结构特征而在纳米尺度上改变运动速度或方向。这一结果为更深地了解中孔固体的性质创造了条件。

细菌毒素进入细胞内的过程的成像研究
对细菌毒素吸收进细胞中的一个早期阶段(膜内折的形成)所进行的一项成像研究,显示了一个由货物诱导的机制,该机制也许还适用于其他病原体,如病毒等,并且更普遍地适用于其他细胞内吞事件。研究人员观测到,志贺氏毒素(由痢疾志贺氏菌产生)的B-亚单元通过狭窄的管状膜内折进入细胞。该毒素在管状内折形成之前诱导膜重组。在细胞上,内折独立于被认为与膜变形能力有关的蛋白复合物(如clathrin 和caveolin)而形成,并且还是在细胞能量耗尽时形成的。所以,膜内折依赖于物理原理,能够自然地出现,而不需要复杂的细胞机器,但随后的分离需要细胞因素的参与。

神经传输物质的释放
神经传输物质在神经末梢的释放是由钙离子的流入触发的,其流入是响应于神经脉冲进行的——可以是自然进行的, 也可以是作为动作电位进行的。在后一种情况下,释放是快速的(和同步的)或延迟的(非同步的)。Jianyuan Sun等人利用遗传学和电生理学工具,将同步和非同步释放区分了开来,并且提出二者存在独立的钙传感器。他们还建立了一个定量模型,来解释突触传输的钙依赖性的所有情况。

用STEM/EELS方法对原子进行二维观测
微结构定性对于复合物材料的研究很重要。例如,半导体装置由纳米尺度的部件组成,它们的性能表现取决于原子尺度的微结构。虽然电子显微镜能够分辨单个原子,但它不能区分它们的化学类型。将扫描透射电子显微镜(STEM)与电子能量损失光谱(EELS)结合起来,应能分析各列原子的化学组成,但实际存在的困难意味着完全的二维分析一直不可能进行。现在,这些问题中的其中一些已经被克服,STEM/EELS成像已被用来对层状水锰矿La1.2Sr1.8Mn2O7中的镧、锰和氧以二维图像方式进行观测。

地核-地幔之间物质混合的机制
曾经有人提出,地球的地核外层材料在地核形成之后回到地幔中去的过程,可能要对上层地幔岩石中所观测到的元素比例负责,但这种情况发生的可能机制仍不清楚。Leslie Hayden 和 Bruce Watson报告了对喜铁元素通过多晶MgO在颗粒边界层的扩散所进行的一项研究工作的实验结果。喜铁元素由于在地核中极为丰富,因而是地核对地幔中这些元素所做贡献的很好指示器。他们发现,这些元素的扩散率非常高,按照地球的年龄来说,在具有地质意义的距离之上(如几十公里),这种扩散率高到足以说明颗粒边界层扩散是喜铁元素沿地核-地幔边界输送中的一个潜在的重要机制。

p53的正常功能
转录因子p53作为一种肿瘤抑制因子已经受到广泛研究,但人们对其正常生理作用却知之甚少。现在,用小鼠所做的一项研究将p53的正常功能与繁殖和生育联系了起来。p53缺乏导致雌性小鼠胚胎着床较差、受孕率较低和后代身材较小。p53是通过调控LIF来发挥这一功能的。 LIF是一种细胞因子,参与囊胚的着床。这项工作让我们看到这样一个可能性:p53的正常功能对于着床的成功很重要,尤其是对经历体外授精或胚胎转移的妇女来说;同时这一结果也让我们看到了提高习惯性着床失败妇女的着床效率的一个潜在策略。

抗生素的一个新的作用目标
传统抗生素通过抑制重要病原体功能来发挥作用,它们因此也容易受病原体所形成的对抗生素的抵抗力的影响。一种替代的办法是以支持病原体生长的宿主因子为作用目标。现在,研究人员通过对能够抑制鼠伤寒沙门氏菌和结核分枝杆菌细胞内生长的激酶所进行的一项新颖的RNA干涉筛选,识别出这种方法的一个可能的作用目标。这种关键分子是Akt1,它是一种激酶,以前被称为PKB,因其所具有的抗细胞程序死亡活性和在失控癌症中所起作用而受到了广泛研究。

mTOR与细胞能量的关系得到证明
营养物传感分子mTOR(雷帕霉素的哺乳动物目标)是参与调控细胞生长和增殖的一种激酶。它与细胞能量的密切联系表明,它也许能够与线粒体发生相互作用。现在一项计算遗传学研究证实了这一点。mTOR通过对线粒体基因表达的转录控制及氧化功能来平衡能量代谢,以转录调控物质PGC-1alpha 和YY1为调控因子。这一通道为线粒体活性受损的代谢疾病的治疗干预提供了新的可能性。

运动蛋白kinesin与微管的结合状态
研究人员对普遍存在的运动蛋白kinesin已经进行了广泛研究,但一个基本的机制问题仍然没有得到回答:当kinesin在每8纳米的步长之间等待时它是两头都与微管结合在一起的还是只有一头与微管结合?现在,Mori等人研制出单分子荧光共振能量转移传感器(smFRET),用来在该运动蛋白沿微管运动时对其进行跟踪。他们发现,在生理浓度的ATP中,kinesin是以一种双头结合状态在两个步长之间等待的,而在低浓度的ATP中,它主要以单头结合状态出现。
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