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2009年Nature杂志PDF(不断更新)

2009年Nature杂志PDF(不断更新)

2009年1月1日
[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年1月1日出版)


封面故事:“2009国际天文年”纪念活动
Cover caption
为纪念“国际天文年”(IYA),本期Nature内容以天文学为主。我们对新的“四大”
大型天文望远镜的前景进行分析。其中第一个是“詹姆斯·韦伯天文望远镜”,是肩负
重任的“哈勃天文望远镜”的继任者,第二个是“欧洲特大天文望远镜”。“Dark
Skies Awareness”是作为“IYA 2009”纪念活动组成部分所执行的11个基础项目之
一。在一篇“评论”文章中,Malcolm Smith认为,重返“黑暗天空”(dark skies)
不仅是为了天文学研究,而且还有人类健康、生态、安全、防护、经济和节能等方面的
原因(Commentary p. 27)。同时作为“IYA 2009”纪念活动组成部分的还有一个著名
的周年庆祝活动——纪念望远镜诞生400周年(http://www.400years.org/)。因为这
一发明改变了人类对宇宙的看法,所以可以说技术进步对我们怎样观察和思考事物有相
当大的影响。Owen Gingerich对科技与进步之间的密切联系进行了分析。(Essay p.
28)


“哈勃”精彩瞬间回顾(Hubble still delivers)
18 years of science with the Hubble Space Telescope
在发射18年之后,“哈勃天文望远镜”仍然在获取突破性的科学发现。Julianne
Dalcanton对该天文望远镜所取得的一些最优秀的成果及所拍摄到的一些最精彩的图片
进行了回顾。(Review Article p. 41)


白血病干细胞可无限自我更新的原因(Cancer stem cell self renewal)
Cell-cycle restriction limits DNA damage and maintains self-renewal of
leukaemia stem cells
哺乳动物的造血干细胞在一个生命周期内只限于大约80-200次复制,但白血病干细胞似
乎能够几乎无限地进行自我更新。关于这一显著差别之根源的一个线索来自这样一个发
现:细胞周期抑制因子p21是白血病干细胞自我更新所必需的。PML-RAR致癌基因在大多
数急性早幼粒细胞白血病患者中被激发。用一个小鼠模型所做实验表明,PML-RAR在造
血干细胞中的表达会上调p21,导致细胞周期抑制和DNA修复。这样会维持一批休眠的白
血病干细胞,防止它们因过度增殖而耗尽。在没有p21时,与白血病相关的致癌基因既
不能引发、也不能维持白血病。这项工作确定了p21为基于根除休眠癌症干细胞的抗癌
疗法的一个潜在目标。(Article p. 51)


H2A.X一个新的磷酸化点被发现(DNA strand breaks)
WSTF regulates the H2A.X DNA damage response via a novel tyrosine kinase
activity
真核细胞修复DNA双链断裂很重要,因为如果做不到这一点,会引起基因组不稳定、癌
变和细胞死亡。细胞对哺乳动物体内DNA双链断裂的一个早期响应是,专用组蛋白H2A.X
(被称为“兔抗”)在“丝氨酸139”处所发生的磷酸化。现在,研究人员又发现了一
个以前人们所不知道的H2A.X磷酸化点,其位置在“酪氨酸142”处。在这个位置所发生
的磷酸化由染色质重塑因子WSTF催化,该因子在Williams–Beuren综合症(一种由人类
7号染色体删除所引起的一种发育疾病)患者身上经常缺失。这项工作引起人们对在哺
乳动物细胞DNA损伤响应过程中专门调控染色质重组的一个新颖通道的注意,并且为了
解Williams–Beuren综合症的分子基础提供了线索。(Article p. 57)


“自引力”在恒星形成中的作用(Self-gravity in star formation)
A role for self-gravity at multiple length scales in the process of star
formation
恒星和行星是从由分子云碎裂所产生的致密分子气体坍缩核心形成的。虽然“自引力”
(self-gravity)已知是在恒星形成后期的一个主要因素,但其在早期以及在更大长度
上的重要性尚不清楚。Goodman等人报告了对一个以前所获得的高动态范围光谱线图所
做的一项新的“系统树图”分析,其结果显示了在形成恒星的分子云L1448内的气体的
层次结构。这项分析表明,“自引力”在观测活动中所跟踪的所有尺度上都起较大作
用,尽管并不是在所有区域。这一结果与赞成“湍流碎裂”(turbulent
fragmentation)说法的模型从定性上来说是一致的,尽管所发现的“自引力”物质的
数量少于当前模型的预测。(Letter p. 63; News & Views)
  

可被挤压到接近海森堡极限的光学系统(Squeezed to the limit)
Squeezing and over-squeezing of triphotons
量子测量结果受一个不确定性的影响,这个不确定性通常平等分布在成对的互补属性之
间(如位置和动量)。然而,一种被称为“挤压”(squeezing)的技术可被用来减少
人们所期望的一种属性的不确定性,其代价是,增加另一种属性的不确定性。迄今所构
建的光学自旋挤压系统距实现由海森堡极限所确定的最大可能的挤压还有很多数量级的
差距。现在,Shalm等人演示了一个光学系统可以怎样被一直挤压到几乎接近那个极限
的程度。他们是通过将三个光子重叠在一个光纤中并操纵它们的自旋以产生一个组合粒
子(被称为“triphoton”)来做到这一点的。这样的状态也许能为高精度测量、光刻
和信息处理提供重要量子优势。(Letter p. 67; News & Views)


与人方便,与己方便(Reasons to be nice)
Indirect reciprocity provides only a narrow margin of efficiency for costly
punishment
在人类社会中,利他行为在当不能合作的人们得到一个坏名声时可以出现。但对不合作
者的继续惩罚到什么程度才是合情合理的,因为惩罚对惩罚者和被惩罚者都会招致一定
成本?Ohtsuki等人利用一个博弈论模型对人们喜欢采用惩罚手段的情况进行了研究,
在这些情况下,所有人都观察他人之间的相互作用,并根据不同社会准则来评估他们的
声誉。他们发现,高成本的惩罚能帮助合作的演化,但只有在狭义的一组参数下才是这
样。由于间接互惠变得更为有效,高成本的惩罚便被认为是低效率的。(Letter p.
79; News & Views)


视觉处理的计算模型(Building the picture)
Emergence of complex cell properties by learning to generalize in natural
scenes
复杂视觉景色由边缘和质地等很多组分特征构成。处于发育早期的视觉系统中的神经元
对各个不同特征都很敏感,而且人们默认,神经系统必须将这些特征重新放到一起才能
指示不同特征的联系,但这一点是怎样做到的却不知道。Yan Karlin和Micheal
Lewicki建立了一个关于视觉处理的计算模型,在该模型中,神经活动对图像中不同特
征的统计变化进行编码,确定哪些特征最有可能彼此相关。该模型的某些方面与一些视
觉神经元的非线性性质相似,因此说明该研究为这些性质的功能找到了一个可能的解
释。(Letter p. 83)
  

基于T-细胞的HIV-1疫苗开发策略仍有可行性(AIDS vaccine rethink)
Immune control of an SIV challenge by a T-cell-based vaccine in rhesus
monkeys
最近遭受的挫折促使人们对艾滋病疫苗领域进行一次重大的重新评估。人们一直问的一
个问题是,是否继续基于T-细胞的HIV-1疫苗的开发。现在,用一种新疫苗在患有“猴
免疫缺陷综合症”(SIV)的猴子身上所进行的一项研究表明,基于T-细胞的策略仍然
是有潜在可行性的。该疫苗利用两种表达SIV Gag蛋白的腺病毒载体(rAd26 prime/rAd5
boost)制成。它能诱发强效T-细胞免疫反应,并使猴子在病毒感染方面受到一定保护。
这些发现为用于防治HIV-1的新一代基于T-细胞的疫苗候选药物的设计提供了线索。
(Letter p. 87)


造血干细胞在骨髓中的精确位置和特点(A bone-marrow niche)
Live-animal tracking of individual haematopoietic stem/progenitor cells in
their niche / Detection of functional haematopoietic stem cell niche using
real-time imaging
造血干细胞存在于骨髓中一个专门的调控环境中。现在,这一小环境的精确位置和特点
因两项尖端的成像研究而变得更清楚了。Lo Celso等人在动物活体中对各个造血干细胞
进行了跟踪,发现成骨细胞陷入在由微血管构成的网中,不同造血干细胞群根据它们分
化阶段的不同而位于不同地方。Xie等人利用新开发的“间接体内疗法”(ex vivo)实
时成像技术和免疫测定对荧光标记的造血干细胞因响应辐照而发生的“寻的”
(homing)行为进行了跟踪研究。他们报告说,骨髓腔里的薄膜形成一个特殊区域,在
正常情况下会维持造血干细胞,但在发生骨髓损伤时会促使它们增加数量。(Letters
pp. 92, 97)


Versican是驱动癌细胞转移的一个可能因素(Versican drives metastasis)
Carcinoma-produced factors activate myeloid cells through TLR2 to stimulate
metastasis
“远点转移”是与癌症相关的死亡现象的主要原因。对癌细胞的炎性微环境所做的一项
研究发现,Versican(一种细胞外基质蛋白聚糖)是驱动转移的一个可能因素。它是从
高转移性Lewis肺癌细胞分离出来的,是激发巨噬细胞的一种强效诱导物。Versican在
很多人体肿瘤中含量都升高,它通过Toll-like受体TLR2刺激骨髓细胞,产生炎性蛋白
TNF-alpha,后者增强转移酶的扩散。这表明Versican和该信号通道的其他构成部分是
抗转移干预措施的潜在目标。(Letter p. 102; News & Views)

下载地址:http://www.namipan.com/d/e04dd46e8051913cfb8f9a65a6b10794fbdbab9bbafede00
2009年1月8日
[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年1月8日出版)


封面故事:排斥性“Casimir–Lifshitz”力得到实验证实
Measured long-range repulsive Casimir–Lifshitz forces
空间并不是什么都没有:真空中充满着量子力学能量波动,它们能够在彼此非常靠近的
物体之间产生一种力。这种被称为“Casimir–Lifshitz”的力虽然很弱,但却能引起
“粘滞作用”(Stiction),即机械部件粘结成纳米机器。此前,人们只测量到物体之
间的相互吸引力,但在理论上,如果真空被某种媒介取代的话,“Casimir–
Lifshitz”力就应当变成排斥力。现在这种力已经被实验证实。比吸引力弱一点的排斥
力是在一个精心选择的体系中测量到的,该体系由浸没在流体中的相互作用的材料组
成。这两种力的强度都随着物体间距的减小而增大。排斥力应当可以让物体以量子形式
悬浮在一种流体中,从而产生一种新型的、可切换的纳米尺度的器件,它具有超低的静
态摩擦力和低的粘滞作用。悬浮只取决于各种不同材料的光学性质。本期封面所示为一
个镀金聚苯乙烯小球和一个二氧化硅薄片之间的排斥力(左边)。用金取代二氧化硅
(右边),二者之间的作用力便变成了吸引力。(Letter p. 170; News & Views)


核糖体的校对功能(Ribosomal proofreading)
Quality control by the ribosome following peptide bond formation
体外蛋白质合成研究一直不能完全解释文献中所报道的活体蛋白质合成所具有的保真
度。DNA 和RNA聚合酶复合物(它们将氨酰基- tRNA输送到核糖体A-点上)具有校对功
能,但此前这种活性一直没有在核糖体本身中发现。现在,Hani Zaher 和 Rachel
Green发现了一个以前没有定性的、用于保证蛋白质合成的保真度的体系,该体系在肽
键形成之后发挥作用。如果一个不正确的氨基酸被吸收进了一个正在生长的多肽链中,
那么在核糖体的活性点上特异性一般就会丢失,导致错误累积,触发肽合成的过早结
束。这种“后肽基转移编辑”(post-peptidyl transfer editing),在某种程度上可
以解释活体蛋白质合成中所达到的给人印象深刻的保真度。(Article p. 161)


行星和恒星磁场的产生机制(Magnetic field generation)
Energy flux determines magnetic field strength of planets and stars
一些行星和很多恒星都有磁场,它们是由一个由对流驱动的发电机过程产生的。恒星磁
场(根据它们对发射光的效应来判断)通常比地球磁场强1000倍,所以如果电动机机制
对所有这些天体都是类似的话,那么它就是一个能产生磁场强度可以相差三个数量级的
机制。Christensen等人提出一个简单的、将磁场强度与能量流关联起来的定律,该定
律既适用于恒星,也适用于行星,条件是它们旋转得足够快。关于地球发电机和恒星发
电机的电脑模型都支持该定律,而且其预测也与所观测到的地球、木星和两组恒星的磁
场相一致。按照这一机制,星际介质、褐矮星和太阳系外超大行星等天体都应具有可检
测到的磁场,但我们的太阳转动速度太慢,不符合该机制。(Letter p. 167; News &
Views)


小行星壳层的组成(Asteroids earn a crust)
Early formation of evolved asteroidal crust
玄武岩质陨石所提供的证据表明,同类地行星一样,一些小行星也会产生一个壳层,并
经历大规模分化过程。最近,研究人员在南极Graves Nunataks冰原发现了一对陨石,
分别命名为GRA 06128 和GRA 06129。它们为确定已发生分化的小行星壳层的组成提供
了一个独特的机会。这些陨石年龄约45亿年,是在太阳系生命早期形成的。它们的组成
(安山岩基质中富含长石)表明,它们的起源是来自一个富含挥发物的被氧化的小行星
的部分熔融物,与地球陆壳的组成非常接近。这表明,一种与地球板块构造机制不同的
机制可解释安山岩壳层的形成。(Letter p. 179)


硅藻是在草地大量出现之前形成的(Diatoms kept off the grass)
Diversity dynamics of marine planktonic diatoms across the Cenozoic
被称为硅藻的单细胞藻类是海洋生态系统的一个至关重要的组成部分。硅藻完全依赖于
二氧化硅,被认为是在中新世同草地一起发展起来的,当时地球上发生了来自草地的二
氧化硅的首次大规模风化。对一个海床数据库所做的一次新的分析与以上情景相矛盾:
Daniel Rabosky 和 Ulf Sorhannus发现,硅藻多样性在距今大约4000万年前的始新世
-渐新世边界上达到高峰,远在草地大量出现之前。对于硅藻的演化过程,现在必须寻
找其他的解释。(Letter p. 183)


声音模仿学习的理论基础得到证实(Striking the right note)
Neural processing of auditory feedback during vocal practice in a songbird
鸣鸟会学习发音,即它们会学习去模仿“老师”的叫声。在一个嘈杂的群落中,这意味
着鸣鸟个体需要区分自己发出的声音和其他鸟儿发出的声音,从而使其能够准确匹配学
到的叫声模板。为此,人们长期假设,同人类一样,鸣鸟也拥有一个能探测声音错误的
大脑机制。现在,George Keller 和Richard Hahnlose在斑胸草雀的听觉前脑中发现了
专门对叫声或回放声音的扰动做出反应的神经元,说明在其前脑的听觉区域存在一个纠
正错误的计算功能。这一发现证实,很早之前就建立起来的一个理论概念——“内部模
型理论”是声音模仿学习的基础。(Letter p. 187)


LCMV-特异性细胞毒性T-淋巴细胞的病理作用(Killer cells off duty)
Myelomonocytic cell recruitment causes fatal CNS vascular injury during
acute viral meningitis
小鼠中枢神经系统的淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染,是一个用于研究慢性
病毒性疾病的常用模型。这种状况涉及LCMV-特异性细胞毒性T-淋巴细胞(CD8+ T-细
胞),但它们的病理作用却不清楚。人们也许可以预计这些细胞的“杀细胞”活性也与
该状况有关,但利用双光子荧光显微镜所做的一项新的研究表明,事实并不是这样的。
相反,研究中可以看到,细胞毒性T-淋巴细胞会将单核细胞和嗜中性粒细胞吸引到血液
-大脑边界上的脑膜上。那里的血管会发生泄漏,从而发生致命的癫痫。这一结果提出
了一些新的问题,其中包括“细胞募集”(cell recruitment)的机制是什么以及在脑
膜炎中细胞是怎样产生这种损害的,同时也提出了几个新的药物作用目标。(Letter
p. 191; News & Views)


哺乳动物宿主CD8+ T-细胞数量的适应性变化(Gaining from the experience)
Memory CD8 T-cell compartment grows in size with immunological experience
反复暴露于病原体及以杀死病原体为使命的记忆性CD8+ T-细胞的生成,被认为会导致
事先存在的记忆性T-细胞存量的消耗,以保持记忆腔的总体大小不变。但用小鼠进行的
新的研究工作表明,记忆性CD8+ T-细胞腔的大小在免疫之后会增加,而且新的记忆性
CD8+ T-细胞的生成并不会显著减少事先存在的记忆性CD8+ T-细胞的数量。关于哺乳动
物宿主CD8+ T-细胞数量能根据免疫经验发生适应性变化的发现,对于疫苗的生产可能
具有重要意义,因为我们也许有可能大量引入特异性CD8+ T-细胞,而不会影响以前就
有的、针对其他感染的免疫能力。(Letter p. 196)


炎症与癌症之间的基因联系(Inflammation and cancer)
Frequent in-frame somatic deletions activate gp130 in inflammatory
hepatocellular tumours
人们知道,在一些类型的慢性炎症与某些癌症之间存在着一个联系。现在,对肝癌组织
所做的一项遗传研究发现,IL6ST基因中的功能获得性突变(该基因是一个炎症信号通
道的组成部分,为白介素-6共受体gp130编码)是良性肝肿瘤发育的一个可能的早期步
骤。IL6ST的这一突变经常与β-连环蛋白(beta-catenin)所发生的突变一起被发现,
说明它们在促使肿瘤生成中可能相互配合。(Letter p. 200)


控制“耳石”生物矿化过程的一个外源因子(Cilia strike a balance)
The dynein regulatory complex is required for ciliary motility and otolith
biogenesis in the inner ear
在斑马鱼中,同在人类和其他脊椎动物中一样,听力和平衡是由内耳中的机械传感器调
控的。这些传感器由被称为“耳石”的、生物矿化的混合晶体组成。Colantonio等人利
用对斑马鱼胚胎的活体视频显微镜观测发现,由纤毛所产生的液流影响“耳石”的数
量、生长和定位以及它们在发育过程中的矿化。用“吗琳代”反义低聚核甘酸所进行的
基因剔除研究表明,纤毛运动需要动力蛋白调控复合物。所以,由纤毛驱动的流动在控
制“耳石”生物矿化中似乎是一个关键的外源因子,而动力蛋白调控复合物亚单元则是
人类纤毛疾病致病基因的候选物。(Letter p. 205)


“多尔”幼虫不吃东西而长寿的奥秘(Burning off the fat)
Caenorhabditis elegans dauers need LKB1/AMPK to ration lipid reserves and
ensure long-term survival
为了在严酷环境中生存,蛔虫的幼虫能进入一种所谓的“多尔”状态,在处于这种状态
期间,它们不吃东西,但仍能活动,对压力具有抵抗力,而且极为长寿。在一个典型的
“多尔”幼虫体内,胰岛素类信号作用减少,营养储备充分,而且其代谢过程发生全面
变化。Patrick Narbonne 和 Richard Roy发现,如果没有AMPK (LKB1)信号作用,“多
尔”幼虫会迅速耗尽其所储存的能量,并且会由于重要器官衰竭而过早死亡。在一个正
常的“多尔”幼虫中,LKB1/AMPK通过减慢甘油三酸酯的水解来保证幼虫不需要食物而
能长寿和具有活力,从而使体内所存储的脂肪能够维持更长时间,同时保持正确的渗透
调节(osmoregulation)。这项工作触及在关于衰老、糖尿病和肥胖症研究中所涉及的
体系。(Letter p. 210)

下载地址:http://www.namipan.com/d/Nature20090108.pdf/72eddf1086b94fa6bf03864d19d023fe326de31beb48c600
2009年1月15日
[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年1月15日出版)


封面故事: “美国总统艾滋病紧急援助计划”的现状与未来
Cover caption
“美国总统艾滋病紧急援助计划”(简称PEPFAR)被广泛赞誉为试图大规模治疗慢性疾
病的第一个、也是最大的一个外国援助计划。到去年9月份,该计划已花费188亿美元,
为撒哈拉以南非洲地区超过200万人的治疗工作提供支持。尽管如此,但为了使关于该
计划的议案在国会通过,相关方面还是做出了一些妥协,如在安全套使用方面、在对待
性工作者及堕胎的态度方面等。在本期Nature上,Erika Check报告了PEPFAR计划所做
出的贡献及对该计划未来发展的希望等。(News Feature)


研究SMA疾病病理的一种新方法(Disease mimicked in culture)
Induced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient
遗传性疾病“脊髓性肌萎缩”(SMA)是造成儿童死亡的最常见神经失调症状之一,由
SMN1基因两个版本同时发生的突变引起。人们对SMA病理知之甚少,部分原因是,这种
疾病是人类独有的,人类有该基因的两个版本——SMN1和 SMN2,而啮齿类和其他实验
模型动物只有一个版本。现在,研究人员已经设计出一种新方法,该方法能生成在细胞
层次上研究SMA疾病病理的一种工具。来自一个患有SMA的儿童的皮肤成纤维细胞(同时
为了对比也取了来自其未受该疾病影响的母亲的这种细胞)被用来生成“诱导的多能干
细胞”(iPS)细胞系。它们形成神经前体细胞培养,该培养可产生保持该疾病表现型
的分化的神经组织和运动神经元。该培养还对已知能提升与该疾病相关的突变蛋白水平
的药物有反应。类似的iPS技术对于如亨廷顿疾病等其他遗传疾病的研究也许有使用价
值。(Article p. 277; News & Views)


ipRGCs光受体光反应性能的定量研究(The other way of seeing)
Photon capture and signalling by melanopsin retinal ganglion cells
“内在光敏视网膜神经节细胞” (ipRGCs)作为视网膜中与神经杆细胞和神经锥细胞截
然不同的一种光受体的发现,刺激了人们对视觉中非成像方面的兴趣。本期Nature发表
了对这些光受体的光反应性能所做的一项定量研究。令人吃惊的是,含黑视蛋白的
ipRGCs的单光子反应是神经杆细胞单光子反应的3倍,是神经锥细胞单光子反应的100
倍,尽管它反应慢、持续时间长。黑视蛋白的膜密度低,所以穿过视网膜的光可以基本
不受阻碍地进入成像神经杆细胞和神经锥细胞。为这项研究工作所生成的小鼠细胞系
(在其中活ipRGCs被用一种荧光标记物做了标记)为这一领域的研究提供了新的机会,
包括用于分子研究的细胞纯化。(Article p. 281)


“蓝脱序星”的起源研究(The origin of blue stragglers)
A binary origin for 'blue stragglers' in globular clusters
理论上,被称为“蓝脱序星”的异常蓝的超大质量恒星应当是从主星序演化而来、很早
以前就死亡了的。但它们仍然会在球状星团中被发现。科学家提出了解释它们存在的两
种情景——直接恒星碰撞或双星演化。对来自已知“蓝脱序星”的数据所做的一项新的
分析显示,在一个星团核心的“蓝脱序星”的数量及其内部所含总恒星质量之间有一个
明显的、但却是亚线性的关联。这一发现支持双星体系作为“蓝脱序星”起源的假说。
(Letter p. 288)


偏振子凝聚态研究(Polariton condensates)
Collective fluid dynamics of a polariton condensate in a semiconductor
microcavity
人们曾预测,激发子(电子和空穴对)在较高温度下应能形成玻色-爱因斯坦类凝聚态
(BEC)。最近,有人报告了关于在由激发子-偏振子(它们是激发子和光子所组成的一
种混合物)所形成的一个半导体微腔中存在一个BEC的证据。这样的偏振子凝聚态预计
会有超级流体类的行为,尽管它会是一种异常的性质,因为微腔偏振子是短寿命的,所
以这种凝聚态物质并未处于热平衡状态。Amo等人研究出一种可让一个微腔偏振子运动
起来的脉冲式光激发技术,他们观测到了具有超级流体特点的群体动态的明显特征,如
当穿过一个缺陷时可以无阻力流动等。这项工作为研究非平衡凝聚态物质的动态指出了
一个新方向。(Letter p. 291; News & Views)


刺鲛的形态学研究(A false fishy trail?)
The braincase and jaws of a Devonian 'acanthodian' and modern gnathostome
origins
刺鲛是早已灭绝的化石鱼,接近软骨鱼和硬骨鱼的分叉点。它们的形态学研究有可能揭
示关于有颚类脊椎动物早期演化的很多秘密。问题是人们对它们的解剖特征很不了解,
它们大部分都局限于Acanthodes,这是生活在二叠纪的一种可能没有代表性的属,处在
刺鲛历史的晚期。现在,Martin Brazeau介绍了对Ptomacanthus的脑壳首次所做的详细
描述,它是生活在早泥盆纪刺鲛鼎盛时期的一种刺鲛,距今大约4.15亿年前。这些结果
表明,刺鲛可能不是一个自然的类群:Ptomacanthus要么是鲨鱼的一个非常早的近亲,
要么接近所有现代有颚类脊椎动物的共同祖先。(Letter p. 305)


哺乳动物细胞中的合成基因电路(An around-the-clock synthetic gene circuit)
A tunable synthetic mammalian oscillator
产生振荡输出的合成基因电路一直只在细菌中有,而且即使在细菌中也一直难以使它们
具有可靠性。现在Tigges等人在哺乳动物细胞中开发出一种合成的sense-antisense电
路,它能产生自主的、自持的和可调的周期性基因表达。这种合成的哺乳动物时钟将可
用于哺乳动物细胞的振荡研究,并且还有可能提高我们对生物节律时钟及相关病理的认
识。(Letter p. 309; News & Views)


神经回路的经验学习研究(Learning from experience)
Experience leaves a lasting structural trace in cortical circuits
早期经历能提高大脑适应未来类似事件的能力,这是常识,但最初的经历是怎样在神经
回路中表达的、或者说它对再学习有何贡献却不清楚。实验鼠一只眼睛的临时闭合这样
一个模型为研究这些问题提供了一个体系。新的经历(即单眼视觉)诱导来自视觉皮层
中神经细胞的树突棘的生长。通过交替单眼视觉和双眼视觉的时间段以及对神经细胞的
形态进行几天时间的跟踪,Hofer等人得以能够记录到由经历所诱导的结构变化,并发
现它们的持续时间是否能够超过经历本身。他们发现,长寿命的树突棘密度随单眼视觉
的丧失而增加,其持续时间超过经历的持续时间。随后再使视觉丧失却未能诱导树突棘
密度进一步增加,说明最初经历可能会提供一个结构性经历的“踪迹”,该“踪迹”在
对进一步的功能性变化做出反应时可被利用。(Letter p. 313)


肾脏起源于昆虫?(Kidney origins in insects)
The insect nephrocyte is a podocyte-like cell with a filtration slit
diaphragm
脊椎动物肾小球中的滤血障碍层(血液在此被超滤形成尿)由被称为“足细胞”的发生
改变的上皮细胞构成。肾单元(由肾小球和肾小管组成)被认为是脊椎动物的一个典型
的适应性特征。但“类似肾单元”的特征也见于很多无脊椎动物的排泄系统。现在
Weavers等人报告,昆虫的一种被称为“肾原细胞”的过滤细胞与“足细胞”有惊人的
相似之处。肾脏裂孔隔膜主要成分的果蝇直系同源物形成一种由相互作用的蛋白构成的
复合物,与脊椎动物中的相似。“肾原细胞”隔膜在肾病蛋白或neph1直系同源基因的
果蝇突变体中完全丢失,与人类肾病—— “先天性肾病综合征”(NPHS1)的表现型相
似。这一发现将昆虫“肾原细胞”确定为研究肾脏“足细胞”生物学及与“足细胞”相
关疾病的一个模型。(Letter p. 322)


杂交优势的机制基础(Growing around the clock)
Altered circadian rhythms regulate growth vigour in hybrids and
allopolyploids
多倍性(或称整基因组复制)是植物中常见的一种演化创新。几种主要作物(包括小
麦、棉花和油菜)是异源多倍体,含有两个或多个趋异的基因组,而且一些植物也以种
内和种间杂交体的形式存在。这样的植物会有旺盛的生长现象。对两种拟南芥植物
(Arabidopsis thaliana 和 A. arenosa.)的杂交体所做的一项研究,为了解杂交体
生长能力增强的机制基础提供了线索。研究表明,生物节律时钟的表观基因调制在异源
多倍体中调节光合作用通道及淀粉代谢通道中的基因表达。因此,它们比其父辈积累更
多叶绿素,产生更多淀粉,而且长得更大。所以,杂交体和异源多倍体植物似乎能通过
可逆调整生物节律时钟调控因子而从生理及代谢通道的控制中获得优势,以更好利用白
天的时间。(Letter p. 327)

下载地址:http://www.namipan.com/d/Nature20090115.pdf/66f648b84c8732a2ae88e7deeb14ab5507cd58c70a65a901


2009年1月22日
[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年1月22日出版)


封面故事:南极大陆的变暖速度
Warming of the Antarctic ice-sheet surface since the 1957 International
Geophysical Year
南极半岛是地球上变暖最快的地方之一,但一直难以确定整个南极大陆范围内的变化是
否与全球平均气温明显上升的趋势相似。这是因为来自冰层气象站的连续记录大多数都
是关于沿海地区的,它们所提供的关于大陆内部的信息非常少。在根据卫星数据(在短
期内有很好的空间覆盖)和来自气象站的气温数据(长时间尺度)(研究人员通过一个
用来估计缺失气候数据点的算法将这两个方面的数据融合了起来)对1957–2006年间南
极表面温度趋势所做的一项新的重建工作中,这个问题被绕开了。最后得到的记录(比
以前填补空白的数据更可靠)表明,总体上南极大陆在以大约每10年0.1 °C的速度变
暖,冬季和春季及在西南极变暖更强一些。本期封面所示为变暖的地理范围,其中“热
点”半岛和西南极为红色,被冰层覆盖的海洋为白色。(Letter p. 459)封面图片提
供:USGS/NASA/Goddard Space Flight Center


地表温度季节性变化与自然变化的关系(Seasonal adjustments)
Changes in the phase of the annual cycle of surface temperature
地球表面温度季节性周期的变化在很多研究中都有反映,但这些变化在多达程度上能够
反映自然变化却仍不清楚。Stine等人通过在陆地和海洋上描绘这些季节性变化的空间
分布,同时通过将最近(1954-2007年)的变化趋势与早先(1900-1954年)所出现的趋势
进行比较,为回答这一问题提供了新线索。假设这一温度记录的前一部分是由自然变化
所主导的,那么最近的趋势似乎高度异常:陆地上的温度向早先的季节有1.7天的偏
移,而变化周期的幅度(即夏季和冬季之间的温差)在这一时期降低了。尽管这一现象
中所涉及的机制仍不确定,但对1954–2007年间陆地上的趋势所做测试表明,它们与自
然变化不一致,因此它们有可能是人类活动造成的。(Article p. 435; News &
Views)


肌动蛋白从G到F的构形变化(The G-to-F of actin)
The nature of the globular- to fibrous-actin transition
肌动蛋白存在于几乎所有真核细胞中,其形式有两种:细丝状F-肌动蛋白,它们驱动包
括细胞运动和肌肉收缩在内的很多细胞过程;以及它们由之而产生的单体,即球形或G-
肌动蛋白。在G-肌动蛋白向F-肌动蛋白转变的过程中所发生的结构变化仍然不清楚,因
为以前关于聚合物的模型一直在很大程度上以G-肌动蛋白的结构为依据。现在,F-肌动
蛋白的结构已以高分辨被确定。该结构显示,两个主要区域(它们在G-肌动蛋白中形成
一个推进器一样的缠绕结构)没有缠绕在一起,该分子在F-肌动蛋白中是平坦的。平坦
结构与螺旋形排列相结合,可稳定链内和链间的接触。从G到F的构形变化与以前关于肌
动蛋白的生物化学研究完全一致。(Article p. 441; News & Views)


同聚环ATP酶协调ATP水解及机制功能的方式(ATPases rings the changes)
Intersubunit coordination in a homomeric ring ATPase
同聚环ATP酶见于所有生命形式中,参与很多过程,如染色体分离、蛋白解折叠和ATP合
成。这种引人注目的功能多样性是由一个高度保留的结构核产生的,该结构核负责ATP
的结合和水解。但这些酶是怎样协调ATP水解及机制功能的却基本不清楚。其中一种这
样的环ATP酶来自一种名为phi29的噬菌体,它帮助将dsDNA基因组加载到病毒壳中。
Moffitt等人发现,这一由5部分组成的运动机制将DNA包装在由10个碱基对组成的“爆
发”中,每个“爆发”由4个包含2.5个碱基对的步骤组成,每个步骤相应于每个ATP的
水解。这样一个非整步的大小是前所未有的,它提出了关于环内ATP水解及ATP环与DNA
相互作用的有趣的机制问题。(Article p. 446; News & Views)


宇宙早期巨型星系高速形成恒星的原因(Early star formation: steady progress)
Cold streams in early massive hot haloes as the main mode of galaxy
formation
最近的观测表明,在100亿年前的年轻宇宙中,处在其恒星形成活动高峰阶段的巨型星
系形成恒星的速度之快令人吃惊。虽然这样的速度通常被归因于猛烈的星系合并,但很
多这些星系都是转动的盘,其延伸的范围同今天的银河系一样大,这种结构跟这样一个
历史是不一致的。一项新的宇宙模拟表明,这些星系是所谓的“流源”(stream fed)
性的,即从星系周围延伸的暗物质晕获取一个稳定的冷气体流,将其作为推动恒星形成
所需的物质。较为罕见的亚毫米星系(它们能够甚至更猛烈地形成恒星)才是基本上由
合并诱导产生的星暴(starbursts)。(Letter p. 451; News & Views)


“表面等离子激元”理想Q-因子的获得(An ideal Q-factor)
High-Q surface-plasmon-polariton whispering-gallery microcavity
人们对“表面等离子激元”的性质有浓厚兴趣,因为它们与等离子体光子学和纳米光子
学有关。它们是在金属和电介质材料界面上激发的电子密度波,在亚波长尺度上与光发
生强烈相互作用。它们实际应用的一个很好的出发点可以是具有高品质因子或高Q-值的
一个等离子微米腔或纳米腔。高品质因子意味着, “等离子激元”被严格约束在腔
内,在逃逸之前反弹很多次,从而导致丰富的物理性质。此前,“等离子激元”共振腔
的Q-因子对于可见和近红外波长一直限于低于100的数值。现在,Min等人演示了“表面
等离子激元”的一个高-Q值“回音廊”(whispering gallery)微米腔,该微米腔是通
过在高Q-值微共振器表面上涂上一薄层贵金属做成的。这种结构使得“表面等离子激
元”模能够在近红外波长以一个1,380左右的Q-因子进行室温操作,这是一个近乎理想
的数值。这项工作还包括一个耦合方案——让一个渐细的光纤处在与微米腔几乎要接触
的位置,这样可为选择性激发和探索“表面等离子激元”模提供一个方便的途径。
(Letter p. 455)


“铁蛋白”在海洋中所起的作用(Ferritin’s role in the oceans)
Ferritin is used for iron storage in bloom-forming marine pennate diatoms
非血红素蛋白“铁蛋白”被很多植物、动物和微生物用来以一种非毒性可溶形式存储
铁,这种形式在需要时容易被利用。现在,“铁蛋白”已在两种硅藻中被发现,它们分
别是Pseudo-nitzschia 和 Fragilariopsis。这两种硅藻主导由以自然方式和人工方式
为海洋中补充铁所诱导的浮游植物繁盛现象。这是在“金黄藻菌鞭毛菌界”
(Stramenopila)任何一个成员中关于“铁蛋白”的首次报告。“金黄藻菌鞭毛菌界”
是真核生物的一个分支,包括很多浮游植物,如单细胞藻类、硅藻和大型藻类等。系统
发育分析表明,“铁蛋白”是通过侧向基因转移在硅藻的这一小类别中出现的,它也许
是它们在铁供应为初级生产力限制因素的30-40%的海洋中能够成功生存的关键。
(Letter p. 467)


“烟曲霉”被证实进行有性生殖(A long wait for sex)
Discovery of a sexual cycle in the opportunistic fungal pathogen Aspergillus
fumigatus
真菌“烟曲霉”(Aspergillus fumigatus)在免疫系统受损的人体内是一个机会主义
的人类病原体,与严重哮喘和鼻窦炎有关。尽管越来越多的证据表明,“烟曲霉”存在
重组和基因流动,但此前在该物种中只观察到无性生殖。现在,在该真菌被定性145年
之后,它被发现是有性生殖的。本期Nature报告了有两个互补交配类型的分离菌种。这
一研究的意义包括,人们有可能进行经典的遗传分析,而这种分析又能帮助研究这种真
菌致病作用及对抗菌剂产生抵抗力的遗传基础。(Letter p. 471)


fMRI信号与脑活动及血流的关系(The brain thinks ahead)
Anticipatory haemodynamic signals in sensory cortex not predicted by local
neuronal activity
关于脑活动的功能性核磁共振(fMRI)依赖于以下假设:脑中局部血流增加与脑中该区域
神经活动直接相关。Yevgeniy Sirotinand Aniruddha Das利用同步直接记录及fMRI对
猴子所做研究表明,这并不是故事的全部;部分fMRI信号与实际的脑活动无关。除了脑
互动这个因素外,还有脑中不太活跃区域因预期它们不久将会被用到而增加的血流。这
些发现向人们当前关于功能性脑成像信号的认识提出了挑战,并且还指出了脑中的一个
新颖的预测机制。(Letter p. 475; News & Views)


肠道细菌与胖瘦的关系(Obese and lean microbiota)
A core gut microbiome in obese and lean twins
人肠道中的很多“友好”细菌被认为与很多健康问题相关,尤其是那些涉及消化及易感
性的健康问题。对若干对成年女性双胞胎(所选研究对象既包括瘦的人,也包括胖的
人)粪便菌落所做一项研究显示,家族成员人肠道细菌之间有一些相似性,但每个人的
肠道菌落中所存在的具体细菌类别有所不同。不同个体之间有很多共享的细菌基因,在
基因层面上、而不是在微生物物种层面上包含一个可识别的“核心微生物组”。这个核
心包含很多用于碳氢化合物代谢的新颖基因,而且这个核心的偏差与一个人的胖瘦有
关。(Letter p. 480)
  

痘病毒与先天免疫系统的角力(Virus versus innate immunity)
Protein kinase R reveals an evolutionary model for defeating viral mimicry
痘病毒(如天花)通过产生一种被称为K3L的蛋白来破坏宿主防卫系统。该蛋白能够非
常像地模仿“蛋白激酶R”(PKR)的基质,后者是脊椎动物先天免疫系统的一个重要组
成部分。Elde等人发现,PKR是在灵长类引人注目的积极选择过程中、通过在K3L 和
PKR相遇处替换氨基酸形成的。这些演化性变化增加了宿主挫败模仿的机会,其中两个
对手在进行一场分子“军备竞赛” ,试图通过斗智斗勇战胜对方。(Letter p. 485)

下载地址:http://www.namipan.com/d/Nature20090122.pdf/8ea546babf13994bc506f28a753c99589b3fa16b6ea6e700
2009年1月29日
[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年1月29日出版)


封面故事:太阳系外行星HD 80606b上的天气状况
Rapid heating of the atmosphere of an extrasolar planet
人们已经知道了很多“热木星”类的太阳系外行星。它们的性质各不相同,但几乎所有都被认为是旋转同步的(spin-synchronized),这样同一半球便会始终面向其母星。HD 80606b打破了这一常规。它是一颗轨道极其异常的热木星,不是旋转同步的。这使它成为一个有吸引力的观测目标:该行星在近星点(距其主星最近的点)时温度上升近1000倍。利用“斯皮策太空望远镜”在近星点所做观测,让我们首次有机会看到一颗太阳系外行星上随时间变化的“天气”状况。其8mm(近红外)亮度温度(brightness temperature)在6小时内从800K上升到1500K。研究人员探测到一个次蚀(secondary eclipse)现象,这一结果帮助将该行星的质量确定为约为木星质量的4倍。本期封面图片所示为计算出的来自该行星的光辐射。蓝色新月为散射的星光。深蓝色是由“瑞利散射”和碱金属离子的吸收共同造成的。夜晚一边的赤道喷射流和高纬度涡流因它们自己内部的热辐射而发光。(Letter p. 562)


高粱基因组完成测序(Sorghum genome harvest)
The Sorghum bicolor genome and the diversification of grasses
本期Nature发表了高粱(Sorghum bicolour)的基因组序列。高粱是一种谷物,作为粮食、饲料、纤维和燃料作物广泛种植。它耐热、耐旱,是西非萨赫勒地区很多人口的一种主食作物。将该基因组与玉米和水稻的基因组所做的对比,为了解草本及C4植物光合作用(这种光合作用在高温时尤其能够高效吸收碳)的演化提供了线索。另外,可能对高粱的抗旱性能有贡献的蛋白编码基因及miRNAs也可能被找到。高粱产量的提高一直落后于其他作物,其基因组序列的获得有可能为该作物的改良产生非常重要的促进作用。(Article p. 551; News & Views)


自然杀手细胞也有免疫记忆(Memory in killer cells)
Adaptive immune features of natural killer cells
最近的证据表明,同适应性免疫系统的细胞毒性T-淋巴细胞一样,传统上被看作先天免疫系统构成部分的自然杀手(NK)细胞也有一个免疫记忆。现在,这一点已经得到实验证实,相关实验是在一个生理学环境中进行的,该环境即在小鼠巨细胞病毒感染过程中NK的病毒特异性反应。在最初感染后,NK细胞在脾脏和肝脏中增殖了1000倍;这些细胞留在免疫系统中数月时间,而且在被注射进其他小鼠体内时还使后者也具有了病毒抵抗力。这一结果对于疫苗设计以及关于适宜性免疫与在演化上更古老的先天免疫之间关系的研究工作都是有参考意义的。(Article p. 557; News & Views)


产生超导性的条件(Superconductivity unpicked)
Nearly isotropic superconductivity in (Ba,K)Fe2As2 / (, ) electronic order in iron arsenide superconductors
研究人员已在临界温度高达56K的铁-砷化合物(或铁-磷族化合物)中观察到了超导性,这促使他们将这些化合物与具有高临界温度的铜氧化物进行对比。铜氧化物具有准二维电子性能,这导致人们猜测极端各向异性(方向依赖性)是40K以上产生超导性的一个要求。Yuan等人报告,事实并不是这样的:(Ba,K)Fe2As2的超导性实际上是非常各向同性的。这种行为与所有以前已知的分层超导体都很不相同。(Letter p. 565)电子密度波已在很多家族的超导体中被观察到,并且经常被认为是超导性的一个先决条件。最近关于铁-砷化合物的研究工作并未发现在密度波与超导性之间有明显联系。但这种联系现在可能又回到了议事日程上:Zabolotnyy等人报告,Ba1xKxFe2As2的电子结构有某种序列。电子序列(electronic order)与超导性共存,并且在温度达到室温时仍存在。(Letter p. 569)在一篇News & Views文章中,Jan Zaanen对这两篇论文及这一快速发展的领域中其他最新进展进行了分析。


一种细胞毒素的合成(A cytotoxin synthesized)
Total synthesis of a chlorosulpholipid cytotoxin associated with seafood poisoning
海鲜中毒可由若干种毒素引起,其中包括chlorosulpholipids。因其结构上及立体化学上的复杂性,也因为它们生物反应的机制仍然不清楚,这些分子尤为让人感兴趣。这些天然产物数量有限,这使得对它们进行深度生物化学研究很困难。现在,本期Nature报告了一种chlorosulpholipid细胞毒素的首次完全合成,从而为全面药理定性及就其对人类健康的风险进行正确评估开辟了途径。合成工作证实了人们为chlorosulpholipids所提出的结构,而初步的发现之一是该分子内多氯烃所具有的出乎意料的反应活性。(Letter p. 573; News & Views)


关于海洋“铁施肥”效应的假设得到实验证实(Iron fertilization, naturally)
Southern Ocean deep-water carbon export enhanced by natural iron fertilization
海洋在存储碳中的重要性已被广泛认识到,铁在全球大部分海洋里调控植物生长中的重要性也是这样。但要对碳的长期存储量因铁供应限制的解除而发生的增加进行定量却被证明是困难的。CROZEX实验(在“RRS 发现号”船上随船巡航所进行的一项实验)目的是要对这样一个假设进行验证:在南大洋中克罗泽群岛附近所观测到的浮游植物浓度存在的南-北梯度是由自然“铁施肥”(iron fertilization)诱导产生的,后者导致流向深海的有机碳增加。该实验所取得的数据支持这一假设:碳从肥沃海水向深层的输送量比从没有受“铁施肥”作用影响的一个相邻的高营养、低叶绿素区域来的输送量大两到三倍。碳输出的效率要比人工添加铁的实验中所报告的效率高一些(这可能是人工添加的铁大量丢失的结果),但要比自然诱导的浮游生物繁盛事件中所报告的效率低一些(这可能与横向铁供应的重要性有关)。(Letter p. 577)


细菌能将亚表层海水中的有毒硫化物除掉(Algae that bloom unnoticed)
Detoxification of sulphidic African shelf waters by blooming chemolithotrophs
由RV Alexander von Humbolt在纳米比亚沿海水域获得数据显示,由含硫化物的海水覆盖的面积大约为7000平方公里的一个非洲沿海大陆架区域,因细菌的作用而消除了毒性:对生物有害的硫化物被氧化成无毒的胶体硫和硫酸盐。沿海水域的富营养化(经常是由人类活动引起的)会导致藻类繁盛,引起氧的严重消耗和硫化氢的间歇性出现,对生态系统产生灾难性后果。关于硫化物会被亚表层海水中的细菌完全耗尽、从而会被浅层沿海水域的遥感或监测活动忽略的发现表明,大陆架上含硫化物的海底水域也许要比我们所想的更普遍,所以有可能对底栖生物群落产生一个重要的、但以前却被忽略的影响。(Letter p. 581)


尘螨过敏原的“花招”(Mite allergen plays tricks)
Allergenicity resulting from functional mimicry of a Toll-like receptor complex protein
居室环境中的尘螨(Dermatophagoides spp.)是一种常见过敏原,已知能触发哮喘发作。主要尘螨过敏原Der p2在螨粪粒中以高浓度存在。Der p2与Toll-like受体信号作用复合物的一个成分具有结构上的同源性,现在这种同源性已被发现与激发这样一个强烈过敏反应的机制有关。Der p2被发现能够模仿一个Toll-like受体复合物的功能,起一种“自体佐剂”(auto-adjuvant)的作用,在效果上相当于诱骗免疫系统相信它在面对一次细菌感染。(Letter p. 585)


大肠杆菌疫苗的作用目标(E. coli vaccine targets)
Enterotoxigenic Escherichia coli EtpA mediates adhesion between flagella and host cells
肠毒性大肠杆菌是发展中国家最常见的腹泻原因,也是旅行者腹泻的主要原因。粘附到宿主细胞上是这种及很多其他种细菌病原体致病所必需的。现在,研究人员发现了大肠杆菌的一个新的粘附机制,该机制依赖于体内分泌的蛋白EtpA。该蛋白与细菌鞭毛顶端的鞭毛蛋白分子的保留区域发生相互作用,在那里它形成细菌与宿主细胞之间的一个粘附分子桥。这一发现是证明EtpA(以及保留下来的鞭毛蛋白配体)有可能是针对大肠杆菌及其他运动病原体(motile pathogen)的疫苗的有效抗原目标的又一个证据。(Letter p. 594)


与黑素瘤相关的基因突变(Mutated in melanomas)
Frequent somatic mutations of GNAQ in uveal melanoma and blue naevi
导致MAPK 信号作用发生组成性激发的B-Raf 和 N-Ras的突变,已在很多种黑素瘤(包括良性的和恶性的)中以高频率被发现。然而,它们尚未在葡萄膜黑素瘤(在使眼睛产生颜色的细胞中产生)或蓝痣黑素瘤(一种良性的蓝-黑色痣)中被发现。现在,对活检样品进行的一项基因筛选表明,这些黑素瘤亚型在G-蛋白阿尔法亚单元GNAQ上表现出频繁的激发突变,而且导致MAPK通道的激发。这一结果表明,GNAQ下游的信号作用成分是潜在的治疗目标。(Letter p. 599)


真实世界中的DNA修复(DNA repair in real life)
RAD6–RAD18–RAD5-pathway-dependent tolerance to chronic low-dose ultraviolet light
在实验室中,研究人员经常将细胞暴露于高剂量的紫外线,以测量它们对DNA损伤的反应。但在有机体暴露于连续的或间歇的低剂量紫外线的真实世界中会发生什么情况呢?关于环境相关的紫外线水平对酵母细胞的影响的一项研究工作表明,细胞中存在一个DNA系统,该系统很敏感,足以在暴露于低剂量紫外线之后产生反应。这个系统即RAD6-RAD8-RAD5复制后修复通道。当复制叉被中断时,通过阻止过量单链DNA的产生,它允许细胞在其DNA受损时对其进行复制,从而避免会抑制增殖的一个细胞反应的激发。(Letter p. 612)
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http://www.namipan.com/d/Nature20090129.pdf/679231724db3b9421446f665d56d8a7b7af1f2518ae1a700
2009年2月5日
[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年2月5日出版)


封面故事: NIH的“R01研究课题基金”
Cover caption
“R01 Research Project Grant”是美国国家卫生研究院(NIH)的原始资助机制,并且仍然是最重要的资助机制之一。R01对卫生方面的研究工作提供支持。相关研究工作既可以是由研究人员自己发起的,也可以是应NIH的要求进行的。但一项R01资助并不是永久性的,失去这样一项资助会意味着一个实验小组或研究小组的结束。本期Nature上所讲的两个故事与此有关。(News Feature p. 650; Editorial p. 635)封面图片:David Parkins。


一种新型电子传输型塑料半导体材料(Printed transistors)
A high-mobility electron-transporting polymer for printed transistors
印刷电子器件在制造廉价消费及医疗产品方面有巨大潜力,新应用正在迅速出现。但器件应用受到这样一个事实的制约:现有塑料半导体几乎全是“空穴传输”(hole-transporting)型材料,它们通过正电荷的传导来工作。如果能够找到一种电子传输型材料(这样的材料可保持良好的电传输性能、化学稳定性和易处理性),那么将有可能将其与现有塑料半导体串联使用,用来制造功能更为强大的器件。这样的组合被称为“互补性”电路。在美国Polyera Corporation实验室及德国巴斯夫(BASF)工作的一个小组制成了一种实现了该目标的新材料。它是一种高度可溶的电子传输型塑料半导体,具有前所未有的器件性能,并且与一系列印刷及加工技术都是可兼容的。(Article p. 679; News & Views)


关于跨膜蛋白Ire1的两项研究(The unfolding story (Korennykh DN))
The unfolded protein response signals through high-order assembly of Ire1 / Messenger RNA targeting to endoplasmic reticulum stress signalling sites
误折叠蛋白的积累会在内质网中激发非折叠蛋白反应。跨膜蛋白Ire1是这一通道中的一个主要角色,起一种激酶和一种内切核糖核酸酶的作用。它切去HAC1 mRNA的一个内含子,导致转录因子Hac1的转译,这样反过来又会激发目标基因。本期Nature报告了关于Ire1的两项研究。Korrenykh等人解决了Ire1激酶的晶体结构,发现它能自发组装成一个杆状低聚体。这为磷酸根转移确定了激酶区域,安排了核糖核酸酶(RNAse)区域,同时为mRNA基质结合生成了一个相互作用点。Aragón等人发现,在被激发时,Ire1分子集结成离散的核,它们含有分布于内质网膜上的高阶低聚体。HAC1 mRNA通过其3未转译区域中的一个序列被吸收进这些核中,并在这些点上被处理。这样,HAC1 mRNA便被输送到了一个点上,并在这个点上被处理,从而确保只有当非折叠蛋白反应被激发时它才被转译。(Article p. 687; Letter p. 736; News & Views)


宇宙再游离过程的观测研究(Bulging with stars)
A kiloparsec-scale hyper-starburst in a quasar host less than 1 gigayear after the Big Bang
一个宇宙再游离过程,被认为是在宇宙足够冷却、以允许第一代恒星形成之后开始的。人们是通过观测在大爆炸之后不到10亿年形成的天体来研究这一时期的。红移值z = 6.42的类星体SDSS J114816.64+525150.3的宿主星系就是这样一个星系,现在研究人员已用很好的空间分辨率对其进行了成像,显示了一个存在强烈恒星形成过程的巨大区域。这一 “超级星爆”可能是预测在宇宙再游离过程末所发生的强烈恒星形成事件的代表,它们导致了热类星体宿主星系中核球(stellar bulges)的生长,与在银河系中所看到的类似。(Letter p. 699)


生长厘米尺度石墨烯薄膜的新方法(Graphene at full stretch)
Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes
高性能的、透明的和可延展的电极,在开发柔性电子和光电应用系统方面需求量很大。在微米尺度具有优异光学、电学和机械性能的石墨烯有望成为这样一种基础材料。实践证明,合成能够保留人们所期望的这些性能的大尺度石墨烯薄膜很困难,但现在Kim等人介绍了一种方法,用该方法可生长厘米尺度的石墨烯薄膜,其导电性和透光性与微米尺度薄膜的一样高。石墨烯从化学蒸气中被沉积到镍薄层上,然后转移到任意基质(如二氧化硅)上, 成为一个成型的薄膜,可被用来制造具有优异机械和电学稳定性的可延展的透明电极。(Letter p. 706)


AMOC的历史行为(Hot and cold running Atlantic)
Holocene oscillations in temperature and salinity of the surface subpolar North Atlantic
“大西洋经向翻转环流”(AMOC)是对全球气候的一种调控,通过将温暖的、含盐量高的表层海水向高纬度输送(在那里它们冷却、下沉并在深处向南返回),帮助使欧洲西北部的气候保持温暖。人们对表层海水这一北向流动过去的行为并不是很了解。Thornally等人对整个全新世表层海水流入一个深水组(deepwater formation)区域的水流的温度和咸度的变化进行了研究。他们发现,流入的水流在温度和咸度上经历了千年尺度的变化,这些变化与以前所报告的迅速气候变化的时期相关联。流入的水流在淡水向近极北大西洋的流出量增加期间咸度增大。模型研究预测,AMOC因北极淡水流量增加而减弱,尽管流入水流可通过增大咸度来在十年时间尺度上对其进行补偿。新的数据表明,这样一个负反馈机制可能曾在过去的气候变化期间发挥作用。(Letter p. 711)


世界已知最大的蛇(It’s a long story)
Giant boid snake from the Palaeocene neotropics reveals hotter past equatorial temperatures
世界上已知最大的蛇(生活在距今大约6000万年前的热带南美洲)的发现,对于我们认识全球气候演化有重要意义。在哥伦比亚东北发现的这一化石是蟒蛇的一个近亲,长度为13米(见诸报道的现今最长的蛇约为10米长),重量可能会超过1吨。这样大的一条蛇要求年平均气温在30到34摄氏度之间,高于今天热带的气温。这一发现对认为气候系统有一个“恒温器”来调节热带气温的观点提出了质疑。(Letter p. 715; News & Views)


世界上最早的后生动物(The earliest metazoans)
Fossil steroids record the appearance of Demospongiae during the Cryogenian period
在安曼沉积岩中发现的化学化石,为动物生活提供了迄今所发现的最早证据。这一化石类固醇(24-isopropylcholestanes,为寻常海绵纲的海绵所特有)来自距今约6.35亿年或更早以前的马林诺冰期,这是新元古代末期大冰期中的最后一个。这表明,在寒武纪大爆炸期间两侧对称动物迅速分化之前至少1亿年,一些晚成冰期海盆中的浅水中就含有浓度大到足以支持简单多细胞生物的溶解氧。(Letter p. 718; News & Views)


通过节食延长寿命(Fasting for longevity (Nishida TH))
Signalling through RHEB-1 mediates intermittent fasting-induced longevity in C. elegans
饮食限制可延长不同物种的寿命。在哺乳动物中,间断性的节食也可延长寿命和减少与年龄有关的疾病的发生,即使热量摄取很少或没有减少。在关于与间断性节食的好处相关的分子机制的一项研究中,Honjoh等人建立了一个可延长线虫寿命的节食体系,并且发现,低分子量的GTPase RHEB-1在寿命调控中有双重作用。它是间断性节食诱导的长寿命所要求的,而RHEB-1抑制则能模仿热量限制的效应。RHEB-1部分是通过胰岛素/胰岛素生长因子类信号作用效应物DAF-16来在间断性节食中施加其影响的。这些发现可能有助于旨在提高健康水平而不产生毒副作用的节食性拟态药物的开发。(Letters p. 726)


沙眼衣原体获取类脂的一个机制(Golgi bodies hijacked)
Chlamydia causes fragmentation of the Golgi compartment to ensure reproduction
同很多其他细胞内病原体一样,沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)也依赖于宿主的类脂来生长。现在,研究人员已在被感染的HeLa上皮细胞中发现了沙眼衣原体获取其类脂的一个机制。在正常细胞中,高尔基体的作用是,修饰新合成的蛋白和类脂,供在细胞内或细胞外分配。沙眼衣原体的细胞内复制触发高尔基体分解,通过基质蛋白golgin-84的解理产生功能完好的高尔基体小堆栈。这些高尔基体小堆栈(它们在细菌内含物周围排列)似乎可提供一个渠道,病原体通过该渠道可获得类脂的供应。这项工作表明,炎性“半胱天冬酶”(caspases)和“钙激活酶”(calpains)在机制上是有所参与的,它们也许可用作抗衣原体药物的新颖的分子目标。(Letter p. 731)

http://www.namipan.com/d/Nature20090205.pdf/fc818a161935a0ba89628788411c5096e7cd09b42dfdd700


2009年2月12日
钙闪烁引导细胞定向迁移
定向细胞运动依赖于细胞内的钙梯度。在关于迁移性成纤维细胞的一项研究中,魏朝亮(音译)等人发现,钙闪烁(高钙微区)是引导细胞向其目标迁移的机制的构成部分。钙闪烁在迁移细胞的前沿最为活跃。在有一个趋化梯度时,会形成一个非对称的钙闪烁活性梯度,后者又会促使细胞转向化学引诱物的方向。

前列腺癌的一个标记物
对前列腺癌样品中的代谢物所做的一项系统分析,导致这样一个发现:肌氨酸(包括肌肉在内的很多生物组织中的一种常见氨基酸)在侵略性前列腺癌中含量显著升高,在男性前列腺癌患者的尿样中可检测出来。这一发现使得肌氨酸成为用于前列腺癌诊断的一个候选生物标记。将从甘氨酸生成肌氨酸的酶定向剔除,在小鼠实验中会减弱前列腺细胞入侵,这说明肌氨酸在癌细胞转移中可能扮演一个角色,并且肌氨酸通道是又一个可能的治疗目标。

人类细胞中发现一种RNA开关
RNA开关或核糖开关(涉及小配体向RNA上的结合)已知在细菌、真菌和植物中调控基因表达,在那里它们对各种不同的代谢物或营养物的缺乏或过多频繁做出反应。现在,一种RNA开关已在人类细胞中被发现。它是编码“血管内皮细胞生长因子”(VEGF)的mRNA的3´未转译区域的一个成分,而VEGF则是对血管形成非常关键的一种蛋白。可开关的mRNA可结合两种不同的复合物:GAIT 或 hnRNP L。其中一种的结合诱导产生一个特定的构形,它会阻止另一种的结合。具体结合哪个因子,取决于指示炎症和缺氧状态的环境信号。该开关的形成可能是为了维持对缺氧或发炎组织的氧供应,并且可能是在多细胞动物中调控基因表达的一种依赖于蛋白的RNA开关的例子(在这些动物体内,对不同输入信号的精确集成要比迅速反应更为重要)。

一些细菌含有无细胞壁的L-型细胞
细菌依靠细胞壁来防止物理和化学损害及渗透溶解,但研究人员却在一些细菌中发现了被认为没有细胞壁的罕见的L-型细胞。它们可能在躲避宿主免疫系统及青霉素等抗生素(它们以细胞壁合成为作用目标)的识别中发挥一定作用。然而,L-型细胞非常难生长和操纵,因而难以研究。这种情况现在有可能改变,因为研究人员找到了培养常见模型生物B. subtilis 168的可通过基因手段跟踪的L-型细胞的一个途径。关于这一新系统的早期发现证实,L-型细胞的复制并不需要细胞壁合成,也不需要正常细胞分裂机制。相反,L-型细胞利用一个“extrusion-resolution”机制来增殖,通过一个步骤生成多种后代。这些发现在演化方面可能具有一定意义。细胞壁普遍见于各种细菌,所以很可能存在于这些古生物的最后共同祖先内。L-型细胞所采用的这一新颖的复制过程,有可能为了解细胞壁出现之前的增殖模式提供一个窗口。

基因增强子的时空分布
确定增强子(可与调控蛋白结合来增强基因转录水平的短DNA片段)的时空分布,在人类基因组的功能注解方面仍是一个挑战。ChIP-seq(英文全称为“chromatin immunoprecipitation with massively parallel sequencing”)的活体应用被用来描绘在发育中的小鼠组织中与增强子相关的蛋白p300在整个基因组范围的分布。在胚胎前脑、中脑和四肢组织中,有几千个p300结合点,对其中的一个样本所做测试表明,它们大多数都与可重现的增强子活性有关。这种类型的数据集对于研究增强子在人体生物学及病理过程中的作用将是有用的。

灵长类基因组重复片段对比图
现在,由于已经有了四种灵长类(猕猴、红猩猩、黑猩猩和人类)的基因组序列,我们便有可能来构建四种灵长类基因组的一个重复片段对比图。这项工作现已完成,所获得的图被用来重建人类基因组所有重复片段的演化史。导致人类和非洲类人猿的先祖分支,在如单碱基对突变等其他突变过程减速时,其重复片段的积累速度增加了四倍。

丙肝疫苗及疗法研究所需小型动物模型
开发一种针对丙肝病毒(肝病的主要致病原因)的有效疫苗及特异性抗病毒疗法的工作,因缺乏一种方便的小型动物模型而受阻。随着间隙连接蛋白“Occludin”作为丙肝病毒细胞入口受体的第四个和最后一个关键组分的发现,这种捉摸不定的实验模型可能离我们更近一步了。除了人类“Occludin”外,鼠类细胞的病毒感染也需要以前已经识别出的丙肝病毒入口因子CD81、B-类I-型清道夫受体以及Claudin-1的表达。

http://www.namipan.com/d/nature20090212.pdf/b04a89b4fce1df84ee8889aa193a3c27ab1cec9269e99002
2009年2月19日
[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年2月19日出版)


封面故事:科学家应对经济危机的办法
Cover caption
科学家怎样才能渡过经济危机?在本期Nature上所发表的一组7篇文章中,历史、经
济、创新和政策制定等方面的专家给出了他们的建议。Eric Rauchway表示,美国政府
应对“大萧条”的努力对科学发展的促进作用使他受到了鼓舞(page 957)。在日本,
相关投入也获得了回报:经济学家认为上个世纪90年代是一个“失去的年代”(lost
decade), 但该国的基础设施却得到了改善,而且正如Atsushi Sunami 和 Kiyoshi
Kurokawa所解释的那样,基础研究投入也增强了该国的全球竞争力(page 963)。
Noreena Hertz看到一个让全球资本主义社会变得更加平等的机会(page 961),而且
Jeffrey Sachs说,现在正是发达国家对发展中国家进行投资、以确保环境可持续发展
的时候(page 962)。Ian Taylor表示,在所谓的“蓝天研究”(blue-skies
research)方面投入太多应慎重,他认为现在应注重能够立即投入应用的科学思想
(page 959)。John Browning对成立不久的创业型公司的建议是:能卖什么东西就尽
量卖,大幅度削减成本(page 960)。John Geanakopolis的建议是:抵押担保至上,
政府需要在监管贷款如何发放时谨记这一点(page 958)。更多内容请访问:
www.nature.com/recession。


现代核糖体的RNA渊源(An RNA world view)
A hierarchical model for evolution of 23S ribosomal RNA
核糖体从“RNA世界”(原始生命的化学反应是由RNA而不是蛋白质来催化的一个时期)
的出现,是以DNA和蛋白质为基础的现代世界的开始。Konstantin Bokov 和 Sergey
Steinberg在Nature杂志不定期出版的“假说”(Hypothesis)栏目中提出,即便这一
事件发生在距今大约40亿年前,但现代核糖体的结构仍含有关于其早期演化的线索。他
们的分析表明,尽管人们可以看到它非常复杂,但23S rRNA的结构遵循一个比较简单的
分层组织原则,即这种层级与当演化中的核糖体获得更多蛋白组分时向其中添加新成分
的顺序有关。(Hypothesis p. 977)


清除过多神经细胞的一个调控因子(Checks and balances)
APP binds DR6 to trigger axon pruning and neuron death via distinct caspases
在胚胎发育过程中,神经细胞的生成数量是多于所需数量的,很多这些神经细胞及它们
的轴突随后会在一个自然降解过程中被清除。现在,Nikolaev等人发现,诱导凋亡的蛋
白DR6(死亡受体-6)为这一过程的一个调控因子,通过与APP(淀粉样前体蛋白)结合
发挥作用;后者是一种功能未知的跨膜蛋白,人类遗传学研究表明,它与阿尔茨海默氏
症有关。与经典的神经细胞凋亡(需要半胱天冬酶-3)不同的是,DR6/APP所诱导的降
解需要半胱天冬酶-6的激发。这项工作表明,通过DR6和半胱天冬酶-6发挥作用的APP的
一个细胞外片段,在阿尔茨海默氏症中可能有助于神经退化。(Article p. 981; News
& Views)


“狮子座环”中检测到了紫外线(The Leo ring cycle)
Massive star formation within the Leo 'primordial' ring
在上个世纪80年代所进行的射电观测中,研究人员发现了一个由中性氢(HI)构成的巨
大环,绕狮子座中的M105 和NGC 3384星系运转。这个环被称为“狮子座环”,它仍然
是一个神秘结构,被认为是“狮子座-I星系群”形成时所留下的一个残留原始云。此
前,“狮子座环”仅在光谱的射电区域(HI辐射)被检测到,说明该环中没有恒星。现
在,来自GALEX(星系演化探测器)轨道天文望远镜的观测工作,检测到了由该环某些
部分所发出的紫外线,说明在该环的子结构中最近有巨型恒星的形成。如果这种结果在
早期宇宙中很普遍,那么它们也许曾经产生了一大群尚未探测到的光线弱、金属少、无
晕圈的矮星系。(Letter p. 990)


一种改变NMR和MRI传统检测原理的新方法(Travelling-wave NMR)
Travelling-wave nuclear magnetic resonance
核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)广泛用于不同科学及医学工作。虽然实施的细节
在不同应用中有所不同,但基本检测原理却是相同的:需要样品中核磁化与检测器之间
的密切耦合(因而通常它们之间极为贴近)。Bruner等人发现,放弃这一传统检测原理
是有可能的,核磁化信号可以利用由一个天线发射和接收的射频行波而被长距离相互作
用激发和检测。这种方法可以更为均匀地覆盖较大的样品。而且,通过在MRI所需的昂
贵的强磁体中心释放空间,该方法还有可能使成像体验对被检测者来说更为舒服。
(Letter p. 994; News & Views)


在磁化条件下组装复杂胶体结构的新方法(A flowering of colloids)
Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry
由简单胶体建筑单元在受控条件下组装复杂结构的方法,可产生在光子学、生物传感器
及其他领域具有有用性能的材料。现在,本期Nature报告了一种通过向由不同尺寸、磁
化和组成的胶体颗粒组成的混合物中施加磁场来在大体量液体中组装复杂胶体结构的新
方法。当这些颗粒悬浮在一种铁磁性液体中时可以获得的形状,很像电荷分布形状,如
四极形状和八极形状,能够产生各种不同的复杂结构,包括环形和花形的组合体。两个
组装的颗粒之间所存在的排斥力还会阻止团簇的形成。(Letter p. 999)


热带森林碳储存量普遍增长(Tropical forests grab carbon)
Increasing carbon storage in intact African tropical forests
热带森林储存和处理大量碳,影响大气中CO2的数量,从而也影响气候变化的速度和程
度。热带森林这一作用的贡献程度并不确定,这在很大程度上是由于缺少监测工作。现
在,一个国际合作项目收集和分析了来自由横跨世界最大的热带大陆——非洲大陆的79
个长期监测站组成的一个十国监测网络的数据。他们的发现显示,活树木中地表上的碳
储存量在1968年和2007年间每年每公顷增加0.63吨。将这个数字外推到未测量的森林并
放大到整个非洲大陆,发现非洲热带森林的树木所储存的碳总量每年增加3.40亿吨。这
些结果所提供的证据表明,老龄林中碳储存量的增长是热带的一个普遍现象。(Letter
p. 1003; News & Views)


控制蜗牛壳卷绕方向的基因(The snail that turned)
Nodal signalling is involved in left–right asymmetry in snails
蜗牛壳的手性(卷绕的方向)是生物学上的一个长期未解之谜。现在Cristina Grande
和 Nipam Patel发现,蜗牛手性是由一个以其在脊椎动物左-右非对称性中的作用而知
名的基因调控的,该基因的名称为“nodal”。多数动物是两侧对称的,但在这一框架
内却表现出不同程度的左-右非对称性。在脊椎动物和其他后口动物中,导致非对称性
的分子通道会利用信号作用分子Nodal。Grande 和Patel在两个蜗牛物种中发现了Nodal
的直系同源物(演化上的对应物)及其目标之一Pitx,还发现Nodal的失去会中断蜗牛
壳的卷绕。这表明,“nodal”信号通道对所有两侧对称动物都是原始的,并不像人们
曾经怀疑的那样是后口动物所特有的。(Letter p. 1007)


基于谷歌搜索引擎的流感预测模型(Google-driven epidemiology)
Detecting influenza epidemics using search engine query data
去年10月Nature杂志网上发表的一篇论文,借助来自“谷歌流感趋势”(Google Flu
Trends)搜索引擎一个早期版本的数据来估计当前流感的水平。现在,该论文已在
Nature杂志的印刷版中发表。这篇论文介绍了一个计算模型,它可将原始搜索查询数据
转化成一个分成不同地区的实时监测系统,该系统可准确估计流感活动,滞后约一天时
间,比各“疾病预防控制中心”所发布的传统报告快一到两星期。(Letter p. 1012;
Nature News http://tinyurl.com/5pjf9)


可模仿“核孔复合体”的人造纳米孔膜(Artificial nanopores: across the nuclear
barrier)
Artificial nanopores that mimic the transport selectivity of the nuclear
pore complex
“核孔复合体”(NPCs)是一个细胞的细胞核及其细胞质之间的通道,只让所选择的大
分子穿过核被膜。基于对这一复合物的架构和机制所做的一个阐述,
Jovanovic-Talisman等人设计和生成一种可模仿其选择性的人造纳米孔膜。这种膜有两
个由天然复合物组成的至关重要的成分——一个简单的通道和一个蛋白衬里,其中的蛋
白包括苯基丙氨酸-氨基乙酸-核孔蛋白,其更为人们所知的名称为“FG-nups”。同在
天然复合物中一样,人造纳米孔也只允许运载专门与“FG-nups”结合的“货物”的运
输因子通过。这项工作为研制一系列能够检测和分类具有医学和工业用途的分子的、从
自然界得到启发的纳米器件打开了通路。(Letter p. 1023)


“隐秘不稳定转录体”(CUTs)的检测与分析(Small RNAs: making the CUT)
Bidirectional promoters generate pervasive transcription in yeast /
Widespread bidirectional promoters are the major source of cryptic
transcripts in yeast
本期Nature上两篇论文揭示了酵母基因组中隐秘或隐蔽转录的普遍存在。“隐秘不稳定
转录体”(CUTs)是芽殖酵母中的一大类RNA聚合酶-II型转录体,在合成之后立即被降
解。因此,在不久之前,人们一直未能检测到它们。 在本期的这两篇论文中,高分辨
率基因组分析显示,CUTs主要是从启动子区域中和在反义方向上产生的。因此,酵母中
普遍存在遗传上的双向启动子,表明这些非编码转录体可能有一个调控功能。
(Letters pp. 1033, 1038; News & Views)

http://www.namipan.com/d/Nature20090219.pdf/190d47a3d3c4c964be5c3473a9acfedddc1aa1b7022ba101


版主评语
  • wufujun-01   零点因您而更精彩!这是开始意思一下,希望您能一直更新,每次更新后版主会为您加分。学术期刊置顶帖   09-2-22 13:56


我支持一下。


不错。。。。


太强了呵呵,好东西


我太爱你了,谢谢版主


[自然要览]

(选自英国Nature杂志,2009年2月26日出版)


封面故事:“第三届国际极地年” 所取得的成就
Cover caption
一年时间在科学界是一个很长的时间。“第三届国际极地年”(IPY3)活动开始于2007
年,只是到现在才接近尾声。但该活动要涉及的内容很多,解决北极和南极尺度的事件
是不能着急的。在本期Nature上,我们对IPY3所取得的一些成就进行回顾。(News
Feature)


南北半球气候变化之间的关系如同荡秋千(The north–south climate seesaw)
Interhemispheric Atlantic seesaw response during the last deglaciation
理论模型和观测数据早就表明,北半球和南半球的气候变化行为就像秋千一样:当北半
球的海洋变暖时,南半球的海洋会变冷,反之亦然。然而,迄今为止,数据表明,与北
极相比,南极气候的响应要缓和得多。对来自南大西洋的一个“洋核”(ocean core)
的新记录(其中包括有孔虫群落、Mg/Ca比例、温度和海洋生产力数据)所做的一项分
析表明,在上次冰川消退期间,南大西洋实质上是随北大西洋的变暖同时变冷的。这是
关于南北气候之间存在一个即时“秋千式”联系的第一个确凿证据,它还为北大西洋的
迅速变暖与南极较为缓和的响应之间建立了一个联系,并且为北半球冰川的迅速消退找
到一个潜在的驱动机制。(Article p. 1097; News & Views)


机械力对血管生成过程的影响(A stiff test for angiogenesis)
A mechanosensitive transcriptional mechanism that controls angiogenesis
血管生成是正常发育的关键,其破坏会导致很多疾病,包括癌症、失明和关节炎。虽然
人们对刺激毛细血管生成的可溶性血管生成因子如VEGF已经了解很多,但对机械力怎样
影响这一过程却知之甚少。Mammoto等人描述了一个以前人们不知道的机械敏感性转录
控制机制,该机制在体外和体内实验中都控制血管生成,在此过程中,细胞外基质的顺
从度(刚度)通过改变两个相互拮抗的转录因子(TFII-I 和GATA2)之间的平衡影响
VEGFR2受体的表达。该通道由Rho信号作用调节。(Article p. 1103; News & Views)


硅仍能给人们带来惊奇(Silicon can still surprise)
Large positive magnetoresistive effect in silicon induced by the
space-charge effect
基于硅的电子元件到处都是,所以硅器件技术现在是发展最快的领域之一。但京都大学
实验室的一份报告显示,人们仍能从硅中观测到惊人的基本效应。基于束缚在两个非磁
性金属触点之间的轻度掺杂硅的一个简单器件,在室温下具有一个超过1,000%的非常大
的“磁致电阻”(电阻的产生依赖于磁场)。这个数字可与在某些磁性系统中所发现的
“巨大”“磁致电阻”相比,尽管内在机制很不相同——对硅来说,“磁致电阻”的产
生似乎来自“空间-电荷效应”。所观测到的“磁致电阻”效应有可能被利用来开发基
于硅的新型磁性器件。(Letter p. 1112)


摩擦定律在纳米尺度仍然适用(Friction at the nanoscale)
Friction laws at the nanoscale
对一个在另一个之上滑动的大物体来说,摩擦力与两个物体之间的真正接触面积成正
比。真正接触面积小于表观接触面积,因为表面是粗糙的,由大量较小的凸起(称之为
“粗糙峰”)组成,两个物体之间实际上是通过这些凸起相互接触的。然而,纳米材料
的情况一直不清楚,因为人们曾预测,可解释宏观效应的连续接触理论在纳米尺度上将
不再适用。现在,Yifei Mo等人利用扫描力显微镜所进行的大尺度分子动态模拟实验表
明,尽管如此,简单的摩擦定律在纳米尺度时仍然适用:摩擦力以线性方式依赖于原子
数量,而不是“粗糙峰”数量,这些原子在滑动界面上彼此之间发生化学反应。
(Letter p. 1116)


巨型沙丘的成因研究(Shifting sands)
Giant aeolian dune size determined by the average depth of the atmospheric
boundary layer
地球和其他行星上常见的沙丘仍然有一些未解之谜。人们对小沙丘(长度为几十米的沙
丘)形成的方式已经非常了解,但对巨型沙丘(公里尺度的沙丘)是怎样形成的、什么
决定它们的形状、以及什么限制它们的大小等等却很不清楚。Andreotti等人将野外测
量和空气动力学计算结合起来发现,巨型沙丘的生长受到大气边界层平均深度上沙输送
流所受制约的限制。新的发现能够解释长度可达3.5公里的风成巨型沙丘的平均间隔。
(Letter p. 1120)


早期脊椎动物的生殖方式(Early vertebrate reproduction)
Devonian arthrodire embryos and the origin of internal fertilization in
vertebrates
最近关于褶齿鱼类(被称为“盾皮鱼”的已灭绝化石鱼的一个小类别)能够进行体内受
精和胎生的证据的发现,为我们了解生殖生物学的一种远古形式提供了一个难得的机
会。现在,研究人员在另一种“盾皮鱼”——“Incisoscutum”保存完好的化石内也发
现了胚胎。这个发现很重要,因为“Incisoscutum”是“节颈类”(“盾皮鱼”的一个
多样化的大类别)的一个成员。这些发现表明,“Incisoscutum”的骨盆带发生了适应
性变化,以支持用于体内受精的鲨鱼“鳍脚”(claspers)等器官。这些新的发现证
实,体内受精和胎生方式在最早的有颚类脊椎动物中要比人们以前所认为的普遍得多。
(Letter p. 1124; News & Views; Abstractions p. 1055)


锯蛋白疾病与阿尔茨海默氏症的联系(Prion link to Alzheimer’s)
Cellular prion protein mediates impairment of synaptic plasticity by
amyloid- oligomers
认为可溶性淀粉状-β肽低聚物在阿尔茨海默氏症中起中心作用的假说已被很多人接
受,但尚没有关于Aβ低聚物影响神经元的机制基础的介绍。来自几个方面的证据表
明,对神经元上的可溶性Aβ低聚物来说,存在一种高亲和力细胞表面受体,它在阿尔
茨海默氏症病理中起中心作用,而现在,细胞锯蛋白PrPC已被发现是这种作用的一个候
选分子。PrP是与“脂质筏”(lipid rafts)相关的一种胞质膜糖蛋白,以高亲和力选
择性地结合Aβ低聚物,调控这种肽的有害效应。这些数据提出一个可能性:PrPC -特
异性药物也许对阿尔茨海默氏症有疗效,而且它们还表明传染性锯蛋白疾病与阿尔茨海
默氏症之间有一个出乎意料的联系。(Letter p. 1128; News & Views)


胰岛素抵抗力的产生机制(Insulin signalling derailed)
Deficiency of a -arrestin-2 signal complex contributes to insulin resistance
2-型糖尿病及肥胖症所特有的胰岛素抵抗力,是由胰岛素不能刺激受体信号作用引起
的。确定这一效应的细胞机制是了解这些疾病的关键。现在,用2-型糖尿病临床样本和
小鼠模型所做实验表明,支架蛋白“β-抑制蛋白-2”是高效胰岛素信号作用所必需
的,它将下游激酶Akt 和 Src与胰岛素受体联系起来。在糖尿病小鼠及人类患者中“β
-抑制蛋白-2”都被下调。如果没有“β-抑制蛋白-2”,就会形成胰岛素抵抗力;在小
鼠体内,恢复其表达会恢复胰岛素敏感性。这表明,我们可能找到了胰岛素抵抗力及其
相关疾病的新的治疗目标。(Letter p. 1146)


植物组织再生并非必需有干细胞巢(Root-tip reorganization)
Organ regeneration does not require a functional stem cell niche in plants
干细胞被广泛看成是允许植物和动物器官再生的机制。在植物根系中,干细胞巢被假设
是一个局部模式组织器,是连续胚后生长及再生所必需的。现在,对根尖再生系统所做
的新的研究工作表明,根干细胞巢事实上并不是模式形成及细胞身分的重新确立所必需
的,从而将生长及模式再造功能分开了。当拟南芥的根尖被切掉、同时干细胞巢也随之
被去除时,该植物剩余的细胞能够再生构成根尖的所有主要组织。这一发现表明,尚有
独立于中央组织器来协调器官生成的未知机制。(Letter p. 1150)


钙信号与水杨酸在植物免疫响应中的作用(Plant immunity: calcium/salicylic acid
link)
Ca2+/calmodulin regulates salicylic-acid-mediated plant immunity
植物细胞能够探知病原体,从而激发一个让植物对感染产生抵抗力的防卫系统。植物防
卫通道中一个最早的步骤涉及胞质溶解钙水平的增加。然而,Ca2+信号导致有效植物免
疫响应的机制尚不清楚。水杨酸是局部及系统抵抗力的一个关键信使。在这项研究中,
Du等人报告了Ca2+信号作用与由水杨酸调节的响应之间的一个新颖联系。他们发现,
AtSR1/CAMTA3(一个Ca2+/钙调蛋白-结合转录因子)通过抑制EDS1(水杨酸的一个关键
调控因子)抑制水杨酸的响应。突变的AtSR1导致水杨酸水平增加和对丁香假单胞菌
(Pseudomonas syringae)等病原体的抵抗力增强。所以,AtSR1是植物免疫系统通过
抑制水杨酸的生物合成来实施调控的负调控因子。(Letter p. 1154)

http://www.namipan.com/d/Nature20090226.pdf/60bfcc5266d1f054f372a8a156b4060110fcb441be51d801


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