【科学快讯】2005年8月5日

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【科学快讯】
2005年8月5日 美国《科学》周刊309卷  第5736期  提要



纳米粒子表面的斐波纳契图案
斐波纳契图案经常在植物和花上出现，现在中国科学家报告说，用“胁强工程(stress engineering)”制造的纳米粒子的表面也展示出斐波纳契图案。Chaorong Li和同事制造了包着二氧化硅外壳的银纳米粒子。他们发现能够通过控制冷却速度在二氧化硅中产生胁强，在粒子球形外表形成凸凹的图案。令人惊讶的是，为使总胁强能最小化，这些二氧化硅的凸起形成三角的、或是斐波纳契数的图案，这些图案类似于植物和花(比如向日葵、雏菊、菠萝等)中看到的那样。文章作者提出，他们的研究用的胁强驱动的自组装法也许能为制造高度有序的微结构提供一个有效的方法。
报告：Triangular and Fibonacci Number Patterns Driven by Stress on Core/Shell Microstructures, Chaorong Li, Xiaona Zhang, and Zexian Cao


用显微镜做基因组测序
研究人员用买来的现成设备和制剂，和比常规测序成本低得多的费用，测序了一个细菌的基因组。这个DNA测序技术是几个低成本测序方法之一，这些方法也许最终能使用低于$1000的费用测量个人的人类基因组成为现实。这个方法每碱基对的测序成本约是传统方法的十分之一，主要是因为设备便宜、小型化、以及反应的“共享”。研究人员测序的是一个与已测出的大肠杆菌有明显的遗传差异的大肠杆菌基因组，目的是为了研究遗传变异，这是不断增长的基因组“重新测序”趋势的一个例子。研究人员同时复制了上千个DNA片段，每个片段放在一个单微米珠上。大约1400万个这样的珠能被密集地排列在10美分硬币大小的面积里，珠上的DNA由计算机控制的显微镜来测序，这些显微镜比传统的测序仪便宜得多。根据含氮碱基在DNA序列的具体位置，DNA片段会发出四种颜色之一的光。同一序列几次通过所发出的彩色数据被照相机记录下来，输入到计算机中被解释成线性的碱基对序列。研究人员然后将序列信息与参照基因组进行对比，找出遗传变异。《科学》网站发表的这篇论文用的材料和方法的详细补充，使其它实验室也能用现成设备建自己的测序系统。
科学特快报告：Accurate Multiplex Polony Sequencing of an Evolved Bacterial Genome, Jay Shendure, et al.


功能性磁共振成像是观察大脑的有效窗口
两项新研究给用功能性磁共振成像(fMRI)技术研究大脑活动提供了支持。fMRI测量大脑中的血液流动，能非侵袭性地用于人类，这个技术被越来越广地用来探索哪些大脑部位参与到哪些不同活动。但是有一个问题一直困扰着人们：fMRI检测到的血液流动变化是否的确反映了大脑神经元的活动。新研究回答了这个问题。
Roy Mukamel和同事纪录了神经外科手术病人的听皮层中单个神经元的放电活动，并将其与用正常意识人测量的fMRI信号进行了比较，这两组人处于完全相同的感官刺激环境中（他们都在看电影《善恶丑》）。作者观察到fMRI的测量值和单位活动之间有长时间的耦合。Jorn Niessing和同事做的另一项研究支持了这个关联，还发现了一些细节。这个德国小组给麻醉的猫显示不同对比度的黑白图案，比较了在其视皮层中用微电极测量到的大脑血液流动和神经元活动。他们发现血流反应与神经元峰率之间只有较弱的耦合。但当用他们一个略微不同的神经元活动的测量--反映多个神经元一起放电的震荡率时，他们发现血流反应与高频的震荡率有紧密的耦合。
报告：Coupling Between Neuronal Firing, Field Potentials, and fMRI in Human Auditory Cortex, Roy Mukamel, et al.
报告：Hemodynamic Signals Correlate Tightly with Synchronized Gamma Oscillations, Jorn Niessing, et al.


大脑如何监测血糖？
新研究为大脑的下丘脑如何监测和调节血糖值提供了一个解释。这项工作也许能给糖尿病人和其他血糖危险地高的人带来更好的控制血糖的方法。研究人员报告说，下丘脑检测身体中的血糖值，当血糖值太高时，它指示肝脏停止葡萄糖的生产。Tony Lam和同事用大鼠做试验，发现下丘脑特定部位中胞外血糖的略微增加，足以导致血糖的降低，这是一个多步过程，既涉及了星形神经元支持细胞，也涉及下丘脑的神经元。这些生物化学步骤最终导致钾通道的激活，钾通道被认为与肝脏的葡萄糖生产有关。
报告：Regulation of Blood Glucose by Hypothalamic Pyruvate Metabolism, Tony K. T. Lam, Roger Gutierrez-Juarez, Alessandro Pocai, and Luciano Rossetti


细菌如何给蛋白加糖
新研究指出，细菌和芽殖酵母在将蛋白输出到细胞外时，用类似的机制将糖残基加到蛋白上。这个名为“糖基化”的加糖过程，对蛋白质折叠、细胞信号、细胞间粘合、以及蛋白质的正常功能至关重要。Brian VanderVen和同事描述了结核杆菌将糖加到蛋白质上的方法与细菌中一个主要蛋白质输出机制--Sec易位系统--间的一个直接联系。他们还指出了细菌中这些过程与将糖加到芽殖酵母蛋白系统的类似之处。这个与真核生物的蛋白糖基化的类为细菌如何给蛋白质加糖提示了一个可能的机制。
综述：Export-Mediated Assembly of Mycobacterial Glycoproteins Parallels Eukaryotic Pathways, Brian C. VanderVen, Jeffery D. Harder, Dean C. Crick, and John T. Belisle


新的二氧化硅晶体
日本研究人员制造了一个具有新的晶体结构的新二氧化硅(silica)，这种二氧化硅也许存在于类似天王星和海王星的行星的岩石内部。研究人员曾提出，在极高的压力下，二氧化硅可能会形成类似黄铁矿的晶体结构。Yasuhiro Kuwayama和同事通过将一种石英放到金刚石压腔中用激光加热，为此提供了实验证据。这个新的类似黄铁矿的二氧化硅的形成需要超过地幔中压力的高压。二氧化硅也是我们太阳系中其它行星上的重要的氧化物组分，文章作者推测，黄铁矿型的二氧化硅也许在大行星的内部存在。
报告：The Pyrite-Type High-Pressure Form of Silica, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Nagayoshi Sata, and Yasuo Ohishi