3月1日《Nature》精彩文章速览

　　

3月1日《Nature》新闻速览

封面故事：DFM的最新应用

“动态力显微镜”（DFM）是通过探测一个原子力显微镜（AFM）的振荡尖和一个表面之间相互作用来工作的，它已经发展到了对绝缘体、半导体和金属表面的探测达到真正原子分辨率的程度。在本期Nature发表的一篇具有里程碑意义的研究成果中，该方法被用来进行一个多元素体系中单个原子的化学识别。该方法涉及对被探测原子与AFM尖部之间短距离化学力的精确量化，它能为低温及室温环境提供一个可靠而通用的识别工具。本期封面所示为由硅原子（红色）、锡原子（蓝色）和铅原子（绿色）按相同比例在一个硅（111）基质上形成的一种表面合金的一幅形貌图。这种原子级的识别方法在如催化、材料科学和半导体技术等广泛的研究领域都可能找到用武之地。Page: 64

似平而不平的膜状石墨材料Graphene

Graphene—一种最近发现的厚度只有一个原子那么大的石墨—是材料科学和凝聚态物理学中最热门的研究课题之一。在一项实验中，研究人员将各层Graphene悬挂在微型脚手架上，这样，就可以用透射电子显微镜来确定其结构，从而也许可为回答Graphene这样一种物质为什么会存在的问题铺平道路。看来，呈二维层状结构的Graphene实际上并不是平坦的，而是波状的。在一个两层体系中，这种起伏不是很明显，在多层体系中会完全消失。了解更多关于这种“波动”的性质，也许有助于弄清为什么这些极薄的碳膜如此稳定。Page: 60

Graphene材料中的超电流

Graphene已经成为凝聚态物理学中的一个模型体系，因为其带电荷的粒子能以相对论速度运动，从效果来看，其行为就好像它们没有质量一样。这种现象导致了一些奇特的电子输送性质，就像本期Nature所介绍的那种。在夹在两个超导电极之间的一个Graphene层中，一个超导电流可在低温下流动。电流要么是被电子、要么是被空穴运载的，这取决于门电压，因而也取决于Graphene层中的电荷密度。有趣的是，即使当电荷密度为零时，一个有限的超电流（supercurrent）也可以流动。这些观测结果为研究被称为“时间反转对称”的相对论现象以及Graphene中的电子输送机制提供了线索。 Page: 56

CD38对行为的影响

跨膜信号糖蛋白CD38的一个出乎意料的活动表明，它有一个新颖的行为作用。CD38存在于很多免疫细胞表面上，与无脊椎动物卵的授精、HIV感染、某些癌症以及糖尿病等有关。大脑中CD38的含量很高，这在以前让人感到困惑，而现在则容易理解了：研究发现，它调控小鼠催产激素在原生质中的含量。缺少CD38的小鼠表现出有缺陷的哺育行为（雌性）和社会行为（雄性）。这表明，CD38调控母性和社会行为，是神经发育失调的一个可能的因素。 Page: 41

“安德森局域化”效应的实验观测

固体物理中最有趣的现象之一是“安德森局域化”（Anderson Localization），它预测当把一个电子置于一个紊乱的晶格中时，这个电子就会被固定。由菲利普•安德森1958年建立的这个模型原是用来解释晶体是怎样停止导电并变成绝缘体的（以及回答它们当中的缺陷密度什么时候增加），几十年来却被用来了解固体结构中的电子性质。然而，真正的“安德森局域化”效应尚未在原子晶体中观测到，因为它们往往会与该模型所描述的情形有所偏差（按照该模型的描述，该现象是一个具有被凝固在了时间中的波动的周期势）。现在，以色列海法技术学院所做的新的研究工作，通过使用一个在其上施加了随机波动的光子晶格，在一个由被扰动的周期势构成的真正的安德森晶格中证实了局域化效应的存在。这些发现提出了与紊乱和非线性之间相互作用的基本性质相关的有趣问题。 Page: 52

脊索功能的一种特殊组织类型

研究人员在脊索中发现了一种出乎意料的功能组织类型：幼小斑马鱼脊索中沿背腹轴方面的一个神经元的位置，与诱发该神经元爆发的游动速度直接相关。电生理学和活体成像研究显示，位置更靠背部的运动神经元和激发性中间神经元游动速度更快，而位置更靠腹部、朝向脊索下半部分的神经元爆发速度较慢。脊索功能的这种明显分布，能使斑马鱼在其全部速度范围内游动效率更高。早期脊索发育从鱼类到两栖类和哺乳动物在演化过程中都被高度保留了下来，所以这种类型的组织在动物界的其他地方也许还能找到。  Page: 71

低钾型周期性麻痹的一个可能的分子机制

钠输送通道固有的缺陷引起若干种遗传性“离子通道病理”，包括周期性麻痹、心律不齐、癫痫和慢性疼痛。然而，其他一些“离子通道病理”背后的分子机制我们还不知道。低钾型周期性麻痹就是其中的一个，现在，研究人员为这种病理找到了一个可能的解释。根据对蟾蜍卵所做的研究，似乎门控小孔电流（提供一个电压探测功能）所发生的突变与该病理及该疾病的遗传有关。对其他“离子通道病理”中已知突变所做的扫描，显示了可能改变门控小孔电流的其他缺陷，所以这一机制也许是造成该疾病的一个重要因素。Page: 76

兔唇的出生前防治有了希望

如果能够找到一种新颖的化学遗传学方法，来以一种可逆的、时间受到控制的方式调控小鼠胎儿中的一种重要发育蛋白（GSK-3β），那么这种方法将具有重要意义。引人注目的是，这种调控可在母亲子宫内实现。GSK-3β (glycogen synthase kinase-b)参与很多不同的生物学过程，通过基因工程方法使其失去这种酶的小鼠会出现兔唇，这种出生缺陷可通过子宫中的挽救手段得到逆转。在这一研究具有临床意义之前，还需要实现几个关键的突破，但显示基于小分子的治疗方法能够防止出生缺陷的实验结果是一个重要的原理证明。 Page: 79

可有效控制出血热的抗体

转铁蛋白受体-1(TfR1)已被发现是四个“新世界”沙粒病毒的细胞受体，这四个沙粒病毒分别是Junin、Machupo、Guanarito 和 Sabia病毒。这一类沙粒病毒之所以重要，是因为它们能引起致命的出血热。用一种针对TfR1的抗体来处理培养的细胞，能阻止病毒进入和复制。限制沙粒病毒抗体复制、而又不干扰宿主离子代谢的抗体，也许能够有效控制“新世界”出血热。Page: 92

一种昆虫病毒多面体微晶的分子结构已被确定

能够产生传染性多面体结构（包裹数以千计病毒微粒的晶体）的昆虫病毒广泛存在而且相当重要。这种多面体微型晶体非常稳定，能使疾病持久存在，能威胁到蚕茧收成等。现在，这样一种晶体的分子结构已经被确定。这是蛋白质X-射线微晶研究中的一个重大技术成就，因为这些病毒是迄今被用来确定原子结构的最小的蛋白晶体。该研究显示了非常稳定的多面体结构，它们有可能用作生物杀虫剂的输送胶囊，也可用于微阵列等纳米生物技术应用。Page: 97