《自然》与《科学》本周精选

　　

7月20日Nature杂志

封面故事：食物链的复杂性与稳定性

食物链网络所反映的是哪些生物吃另一些生物，可用来直观反映生物群落的组织。食物链网络是复杂的，达尔文也认识到了这一点，他曾形象地将一个食物链网络比作一个“错综复杂的河岸，它被很多种类的很多植物所覆盖，有鸟儿在灌木丛上鸣唱，有各种各样的昆虫飞来飞去，还有蠕虫在潮湿的土中爬行”。本期封面图片（由Sergi Valverde用Netlab软件绘制，[e-mail]）所反映的是一个根据经验绘制的食物链网络的复杂性，其中的物种是与英国Silwood公园的金雀花相关的物种。Montoya等人对最近关于生态网络的研究工作进行了评述，并对一个矛盾现象进行了分析。该矛盾现象是这样的：理论预测复杂的网络是脆弱的，而复杂性却会发展变化并长期存在。他们得出的结论是，这些网络的确是复杂的，但没有复杂到我们无法了解它们的程度。在反映进食关系的图谱中有简化的模式，“错综复杂的河岸”部分地方不像其他地方那么复杂。随着模拟越来越接近实际，影响生态脆弱性的因素将会变得越来越清楚，这对关于生态影响和保护的研究工作是有好处的。（Review Article p. 259）本期Nature还刊登了反映生态问题的其他文章。在一篇参与生态系统生物多样性争论的文章中，Rooney等人发现，真实食物链网络中有一个重复出现的特征：处在食物链顶端的捕食者会将在生产力和周转率方面都不相同的明显“很快”的能量通道与明显“很慢”的能量通道耦合起来。理论分析表明，这种耦合是食物链稳定性的关键。令人吃惊的是，降低生物多样性的人类行为也会逐渐破坏赋予这种稳定性的结构。所以，现在也许是不要只关注生态系统生物多样性、而要更多关注产生食物链稳定性的因素的时候了。（Article p. 265; News and Views）我们都承认，生态问题是复杂的。但是，需要进行与生物多样性有关的决策时，政策制定者们却没有一个得到大家认可的国际专家组织向他们提供咨询。在气候变化方面，国际上有IPCC（政府间气候变化专门委员会）。现在，生态学家提出要成立IMoSEB，其全称为“International Mechanism of Scientific Expertise on Biodiversity”。(Commentary, p. 245)

副突变是RNA引导的

副突变是上个世界50年代首次在玉米中发现的，此后曾在其他植物、真菌、甚至小鼠中发现，它是一个打破常规的遗传模式。大多数情况下，孟德尔的遗传法则是得到遵守的，基因对独立遗传。副突变是一种相互作用，在这个过程中，一种基因的一个沉默的等位基因将另一个“积极表达”的等位基因变异，所以它也被沉寂。现在，利用玉米所做的新的研究工作表明，副突变是RNA引导的。与副突变和转位子沉寂相关的染色质状态的稳定性要求mop1基因，它为一个依赖于RNA的RNA聚合酶编码。

KLF2的一种新功能

转录因子KLF2长期被认为在控制成熟T细胞的存活和静止中扮演一个关键角色，因为缺乏KLF2的T细胞会在胸腺中形成，但不能进入周围淋巴器官。一项新的研究工作对这种表现型提出了另一种解释，这种解释与KLF2作为胸腺细胞和T细胞迁移的一个调控因子这样一个完全不同的功能是一致的。 KLF（Krüppel类转录因子）家族的蛋白参与脊椎动物发育的很多方面，并且与若干疾病状态有关。KLF2这一新发现的功能与不同细胞类型的终端分异所必需的其他一些KLF是相似的。

能够对组蛋白H3进行去甲基化的酶

本期Nature上两篇论文识别出了能够从组蛋白H3的Lys 9残体上对一个三甲基官能团进行去甲基的酶，而该官能团是形成异染色质所需的一个“标志”，以前被认为是稳定的。Cloos等人发现，GASC1（JMJD2酶家族的一个成员）在过度表达时能破坏异染色质的结构，并且可能有助于肿瘤的形成。Klose等人发现，JHDM3A（也是一种JMJD2型的酶）的过度表达破坏异染色质的结构。它可能在常染色质中发挥功能，对转录进行调控。

蛋白的折叠和展开

过去，蛋白折叠通过理论研究一直要比通过实验研究更容易一些。但最近，理论已经开始被实验所证实。人们一般认为，所有蛋白都是在一个突然的动作中折叠的，但与这种看法相反的是，一些蛋白事实上是逐渐折叠和展开的，而且整个过程是在一系列被称为“下坡折叠”的步骤中进行的。Sadqi等人利用一种新颖的NMR方法来监控一个蛋白从原始状态开始一个原子一个原子地展开过程。他们获得的结果分辨率高于以前获得的结果，并且证实了折叠是一个统计过程，利用一种“下坡景观漏斗模型”可以最好地来理解它。另外，协同性可通过绘制一个蛋白内的原子相互作用来理解。

7月21日Science杂志

蜜蜂和其授粉的植物的多样性在下降
科学家报告说，不列颠和荷兰的蜜蜂以及这些被蜜蜂授粉的植物的多样性已经减少了。许多农作物和天然植物种群依赖野生昆虫的授粉。虽然研究人员和政策制定者曾对授粉“服务”的丢失表示担忧，但是迄今为止没有多少授粉昆虫减少的证，Jacobus Biesmeijer说。他和同事们分析了不列颠和荷兰数据库中1980年以前与以后的蜜蜂和食蚜蝇的观察记录。文章作者发现，两个国家当地的蜜蜂密度都有所下降，但食蚜蝇的变化没有固定的趋势。Biesmeijer和同事报告说，靠蜜蜂授粉的植物物种相对其他植物物种也有所下降。作者说，现在还不清楚是植物还是蜜蜂先减少的，或者两者是否都是在响应某种其它因素，但是它们的下降是并行发生的。 
报告：Parallel Declines in Pollinators and Insect-Pollinated Plants in Britain and the Netherlands, J. C. Biesmeijer, et al. 


古萨哈拉的定居点随降雨的变迁
新研究显示，史前人类如何在几千年前的东撒哈拉追踪雨水，后来在该地区干旱后离开了那里。撒哈拉地区包括埃及、苏丹、利比亚、和乍得，现在那里极端干旱，几乎没有人烟。但是在大约9500到5300年前，那里的气候要潮湿得多，有过分布广泛的人类定居点。德国研究人员Rudolph Kuper和Stefan Kropelin将他们自己采自近150个考古地点的近500个同位素碳测定的年代与已发表的相结合，描绘出在过去10,000年间居住点如何随降雨模式的变化而改变。他们描述了该地区的定居点如何随降雨的突然增加而增加，然后随着干旱从北向南扩展，定居点减少，直到5300年前基本消失了。 
科学特快报告：Climate-Controlled Holocene Occupation in the Sahara: Motor of Africa's Evolution, Rudolph Kuper and Stefan Kropelin 


与果蝇心脏发育和心脏病有关的基因
新研究发现，与哺乳动物的胆固醇生产的分子通路有关的基因也对果蝇的心脏发育至关重要。Peng Yi和同事说，这些发现也许给包括人类在内的哺乳动物的心脏发育和先天性心脏病提供了线索。研究人员筛选了大量的果蝇从中找到心脏发育的早期通路，发现了被他们命名为“心碎的”突变果蝇，这些果蝇的收缩心脏细胞与周围的支持功能与分泌功能的细胞分离开。心碎的果蝇的关键突变似乎与哺乳动物胆固醇生产早期阶段的基因有关。他汀(Statin)类药物也产生心碎的果蝇，这也许能解释曾有过的妊娠期服用这种降胆固醇药物导致先天性心脏病的病例报告，研究人员说。 
科学特快报告：The Mevalonate Pathway Controls Heart Formation in Drosophila by Isoprenylation of G gamma1, Peng Yi, Zhe Han, Xiumin Li, and Eric N. Olson 


染色体数目是真菌抗药性的关键
白色念珠菌对药物不断增长的抗药性对免疫系统减弱的病人尤其有害，该真菌抗药的能力似乎与这个微生物改变其细胞内染色体数目的能力有关。白色念珠菌是人类最普遍的真菌病原体，通常用唑类药物来治疗这种真菌的感染，唑类药物的副作用很少。白色念珠菌对唑类药物的抗药性正在不断增长，但是现在没有多少可以取代唑类药物的抗真菌药物。这个病原体有一个能适应细胞分裂中出现多余的染色体数的灵活的基因组，这种现象被称为“非整倍体”。Anna Selmecki和同事报告说，这种真菌对唑类药物不同程度的抗药性与不同程度和可逆的非整倍体有关，尤其是5号染色体的左臂，该染色体区域有表达作为唑类药物靶标的酶的基因。 
科学特快报告：Aneuploidy and Isochromosome Formation in Drug-Resistant Candida albicans, Anna Selmecki, Anja Forche, and Judith Berman 


设计安全的抗体治疗
今年3月，六位健康人在接受一个试验抗体注射后受到立刻的和严重的副作用，这个抗体是被设计来激活正常情况下抑制免疫系统的一小类T细胞的。在本期的一篇研究评述中， Ellen Vitetta和Victor Ghetie讨论了应该如何避免未来的不幸事故，以及如何优化涉及这类单克隆抗体的新治疗方法。答案在于抗体和临床试验的涉及上，应该将抗体组建成或是杀死肿瘤细胞、或是修饰免疫系统，但不两者兼顾。而且，研究人员必须意识到用实验鼠或猴子做的动物试验的结果可能会产生与用人做的试验不同的结果。 
研究评述：Considering Therapeutic Antibodies, Ellen S. Vitetta and Victor F. Ghetie 


有关美国国家补充与替代医学中心的争议
Donald Marcus和Arthur Grollman在本期一篇政策论坛中说，是独立评价美国国家补充与替代医学中心(NCCAM)的时候了。他们声称NCCAM支持“价值值的怀疑”的研究提案，其研究议事日程更多地被政治、而不是科学决定，而且其章程排除了对中心工作进行独立的评价。文章作者赞成应该检验各种替代治疗的有效性与安全性的观点，但是他们说NCCAM管理的研究没有达到国立健康研究院(NIH)的标准，而且这些研究在NIH的其他机构内也能做。 
Stephen Straus和Margaret Chesney在另一篇政策论坛中为NCCAM作了辩护，声称该机构为公众、行医者、以及研究人员提供了替代治疗的重要循症信息。他们指出，NCCAM的顾问委员会表现了NIH的“用跨学科的方法解决当今复杂的科学问题”的做法，而且该中心的同行评议过程与其他NIH研究所的一样。他们援引了几个NCCAM的研究，作为例子描述了这些研究如何为公众提供了人们已经在用的、确少有效性和安全性证明的替代治疗提供科学信息。 
政策论坛：Review for NCCAM Is Overdue, Donald M. Marcus and Arthur P. Grollman 
政策论坛：In Defense of NCCAM, Stephen E. Straus and Margaret A. Chesney