Nature 2006年5月18日要览

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Nature 2006年5月18日要览

封面故事：微观世界中合作与欺骗的演化
Evolution of an obligate social cheater to a superior cooperator
生活在土中的社会性细菌Myxococcus xanthus形成大量成群的细胞，这些细胞通过分泌
能杀死和降解其猎物的代谢物的方式捕食其他微生物，产生大量细胞外营养物。饥饿促
使这些细胞集结成大约有10万个成员的群体（见本期封面），它们通过交换细胞间信号
来构建子实体（fruiting bodies），并分异成抗压力的孢子。这为研究演化生物学中
一个长期悬疑的问题提供了一个难得的模型，这个问题就是合作与欺骗策略的演化。在
子实体发育上有缺陷的一些M. xanthus基因型“欺骗”嵌合体群体中没有缺陷的基因
型。一个欺骗者所发生的单一的自发突变，能恢复有效的合作发育，使其在适应性上相
对于两个祖先基因型都具有优越性，这种优越性包括，它可以不受其祖先欺骗者的剥削
和利用。（Article p. 310; News and Views）封面图片：Jürgen Berger & Supriya
Kadam, MPI Tübingen


太阳系外第一个在“适宜居住”区域内的行星（It’s another world）
An extrasolar planetary system with three Neptune-mass planets
随着寻找太阳系外行星所用技术的发展，越来越多的太阳系外行星已被发现（超过170
个），所发现的行星也越来越小。近年来，研究人员已经探测到7个被称为“热海王
星”或“超级地球”的行星。这些行星的质量比地球大5-20倍，在绕与太阳相似的恒星
的很近的轨道上运行（轨道周期为2-15天）。现在，研究人员发现了第一个多星体系，
由三个“海王星”质量的行星组成，轨道周期分别为8.67天、31.6天和197天（在“适
宜居住”的区域内）。它们都绕附近一颗编号为HD 69830的恒星运行。理论计算表明，
两个靠内的行星都主要由石质物质组成。靠外的一个行星很可能在一个石质或冰质的核
心周围包裹着一层明显的气体。它是第一个在一颗与太阳类似的恒星的“适宜居住”区
域内探测到的“海王星”质量的行星。（Article p. 305; News and Views）



人类染色体全部测序完成（FINAL CHAPTER)
The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1
Nature杂志关于已完成的人类基因组序列的系列论文到本期就结束了，本期发表的是人
类1号染色体的分析结果。该染色体尽管是最后一个发表的，但并不是最不重要的一
个：它是人类染色体中最大的一个，基因密集，共有3,141个基因和991个假基因。“自
然出版集团”将于2006年6月1日出版22个常染色体、加上X和Y两个性染色体的已完成序
列的合集，同时配发“新闻和评论”文章。（Article p. 315）



所有时间尺度上的气温变化都有联系（The long view of temperature）
Links between annual, Milankovitch and continuum temperature variability
科学家对影响年际气温变化的因素已经相当了解了，但对在十年至千年时间尺度上对地
球气温变化进行总体控制的因素却并不是很了解。除了少数几个气候变化模式外，这些
因素通常被描述为随机过程。Peter Huybers 和William Curry在这个方面往前更进了
一步，他们发现，气温变化在所有时间尺度上是联系在一起的。在地表气温与年度和具
有中间时间尺度的米兰柯维奇(Milankovitch)周期（23,000年至41,000年）之间有一个
简单的“幂次法则”关系，这种关系是由太阳辐射决定的。该发现提供了一个了解地球
气温变化、提高年际和更长时间尺度气候变化预测性的框架。（Letter p. 329）



被子植物“活化石”的一种新型胚囊（Angiosperm evolution: Unfinished
business）
Embryological evidence for developmental lability during early angiosperm
evolution
达尔文称开花植物（也叫被子植物）的起源“令人讨厌的神秘”。如今，这个谜仍然远
没有完全解开，但随着一种新型胚囊（雌性生殖结构）在一种名叫Amborella
trichopoda的常绿灌木（这种灌木现在仅见于新喀里多尼亚岛上）上的发现，人们在这
个方面也可以说取得了一些进展。Amborella是最古老被子植物分支惟一现存的代表，
是一种真正的“活化石”。 它的胚囊为了解开花植物早期演化中的一个实验期提供了
线索，可能代表着裸子植物和被子植物之间的一个关键中间形式。（Letter p. 337）



铜可能是海洋中一种潜在重要养分（Trading in iron for copper）
Copper-containing plastocyanin used for electron transport by an oceanic
diatom
硅藻占海洋生产力的40%，受海洋中铁盐缺乏的严重限制。这种重要营养物质的短缺也
许可解释一个令人吃惊的发现：海洋硅藻Thalassiosira oceanica利用一种含铜“质体
蓝素”（plastocyanin）运输电子，而所有其他含叶绿素-c的物种（包括沿海硅藻）都
是利用含铁的细胞色素c6。这些金属蛋白的利用，与海洋中有可以利用的铜和铁的条件
是一致的，而这一新的发现表明，铜是开放海洋中一种潜在的重要营养成分。（Letter
p. 341）



一种引人注目的共生机制（Symbiosis can be catching）
Horizontal endosymbiont transmission in hydrothermal vent tubeworms Riftia
pachyptila（巨型无内脏管虫，见于热液喷孔附近）的成虫如果没有为其提供
营养的共生细菌的话，可能就不会存在。然而这些管虫的幼虫没有共生体，对每一代的
管虫，细菌都必须重新进驻。曾有人提出，这种管虫是通过摄取的办法获得细菌的，但
一项新的研究却提出了一种非常不同的、独特的细菌进驻过程。细菌是通过感染管虫的
皮肤、并穿过其皮肤迁移的方式到达它们的共生环境的，这个过程伴随着寄主组织的大
量死亡。物种间这种引人注目的互动，是一种新颖的共生启动机制，与致病感染类似。
（Letter p. 345）



高浓度甜味剂引起苦味的原因（Bitter sweeteners）
A TAS1R receptor-based explanation of sweet 'water-taste'
有趣的是，糖精钠和乙酰磺胺酸钾等人造甜味剂如果用量过大时不但不甜，还可能有苦
味。然后如果用水漱口，嘴里就会有甜味。这些现象为了解TAS1R味觉受体的作用提供
了新线索。除了引起“甜水”后觉外，高浓度糖精还能掩盖同时所尝的其他甜味剂的效
应。在分子层次上所出现的是一个由两个结合点构成的体系。糖精和乙酰磺胺酸钾结合
到一个高亲和力的结合点上时，会产生甜味；而在高浓度时，它们则结合到第二个低亲
和力的抑制性点上。当甜味抑制成分被水洗掉时，甜味受体重新激活，甜味的感觉又回
来了。甜味抑制成分在食品工业上被用来抵消不想要的高甜度，这种高甜度是由于在某
些低脂肪产品中用甜碳水化合物取代脂肪而产生的：甜水味可以用来指示甜味抑制成分
的活性。（Letter p. 354）



一种具有广谱活性的新型强力抗生素（A new line in antibiotics）
Platensimycin is a selective FabF inhibitor with potent antibiotic
properties
致病细菌对抗生素的抗药性在全世界的发展引起人们严重关切：今天用在一线的抗生素
有一天可能会失效。所以，一组新的具有用作抗生素的巨大潜力的化合物的发现，将会
引起人们极大兴趣。Platensimycin是一组新的天然产物中的第一个成员，它能通过抑
制FabF/FabB蛋白选择性杀死细菌，这是一个在临床应用中的任何药品都没有采用的机
制。它是一种对革兰氏阳性细菌具有广谱活性的强力抗生素，包括临床上有关的抗药性
细菌，如对Methicillin具有抗药性的金黄葡萄球菌(MRSA)和对万古霉素具有抗药性的
肠球菌（VRE）。（Letter p. 358; News and Views）



“角蛋白-17”在细胞生长中的作用（Cell growth: Repaired for action）
A keratin cytoskeletal protein regulates protein synthesis and epithelial
cell growth
受控生长是细胞的一个重要性质，被用来促进组织再生：在基本“家政工作”方面低速
再生；在组织修复方面快速再生。现在，研究发现，“角蛋白-17”（上皮细胞中一种
结构蛋白）在需要迅速细胞生长的条件下参与蛋白合成机器的激发。角蛋白是被称为
“角蛋白中间细丝”的细胞骨架纤维聚合物的构造单元，帮助细胞抵抗机械损伤。这一
新发现揭示了一个出人意料的机制，细胞骨架利用该机制调控蛋白合成和生长。它对了
解身体怎样进行组织重造具有广泛意义。（Letter p. 362; News and Views）



能解释“西格玛F”转录因子作用的数学模型（Development: Genes speak volumes）
The mechanism of cell differentiation in Bacillus subtilis
发育生物学中一个关键问题是，含有相同基因组的细胞何以有不同基因表达模式。这个
问题归结为名为“芽胞杆菌”（Bacillus subtilis）的细菌的基本生物学问题。在孢
子形成的早期，由于营养压力，一个“芽胞杆菌”细胞内部分裂成两个腔室，它们注定
要走不同发育路径。一个被称为“西格玛F”的转录因子在该过程中是一个关键因素，
它和控制它的调控因子已经受到了广泛的研究。然而，关于差异性基因激发如何开始的
详细情况仍然不明了。现在，研究人员开发出了一个数学模型，它能在试管试验中重复
实验结果，并能解释“西格玛F”的作用。该模型发现，两个细胞类型之间体积比的变
化，是细胞命运的主要触发因素，该变化导致它们当中其中一个中的一个关键磷酸酶
（SpoIIE）的活性发生变化。（Letter p. 371）