本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

生物通综合：

5月17日《Nature》

封面故事：南极洲周围深海中的生物

关于南极大陆架本身上的海洋生物人们已经了解了很多，但该大陆周围的深水区域却几乎没有被探索过。ANDEEP项目设计用来填补我们知识上的这一空白。在RV Polarstern考察船对Weddell海水域进行三次取样考察之后，关于南大洋生物多样的规模和模式的一个比较清晰的画面开始出现。本期Nature发表了在这些考察活动中将传统取样方法与视频成像和最新分子方法相结合所获得的相关数据。这些新的结果是我们对生活在深海中一个关键区域的生物认知上的一个重大进展，显示了大量对科学界来说的新物种。本期封面所示为用一个沉积物轮廓照相机在Powell海盆中部深度为1,955米处现场捕捉到的直径为5厘米的海胆。（摄影：Robert J. Diaz）

动物是绝大多数重要人类疾病的来源

温带传染性疾病的起源所做的分析显示，在相对来说不太久远的过去，动物是绝大多数重要人类疾病的来源，通过诸如狩猎等活动与动物直接接触仍然是感染新疾病的一个主要途径。现代化的发展如工业化粮食生产、疫苗生产和输血等，可能正在使我们在新病原体面前比以前更脆弱。本文作者认为，与野生动物接触机会较多的人，如猎手、动物园工作人员和为野生动物看病的兽医，应当定期接受检查，看是否被新的病原体感染。这种监测方法可以为新的病原体提供早期预警，并且提供一个可帮助重建日后爆发起源的组织样本库。

植物病原体中首次发现ADP-RT活性

霍乱弧菌（Vibrio cholerae）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aerurginosa）和其他人类病原体分泌具有ADP-核糖基转移酶（ADP-RT）活性的毒素。现在，ADP-RT活性在一种植物病原体的一种毒性蛋白中被首次发现，这种植物病原体就是Pseudomonas syringae，它是很多物种叶斑病的一个病因。HopU1是该病原体通过III-型蛋白分泌体系注射进宿主细胞中的蛋白之一。它以免疫蛋白AtGRP7为目标，使植物更易受感染。对植物免疫的更好了解可以帮助培养具有更强抗病能力的转基因作物。该发现还提出了一个演化谜团：ADP-RT类酶作为动物的基因受动器（genetic effector）而为人们所熟悉，但它们在植物中的作用并不清楚，那么这一病原体是怎样将一种ADP-RT弄到植物细胞中的呢？

对土星卫星“恩克拉多斯”上水蒸气团的解释

“卡西尼”飞船2005年7月14日掠过时所拍摄的图片，显示了与土星冰质卫星“恩克拉多斯”表面上“虎纹”特征相关的水蒸气团和冰。自那时以来，科学家所面临的挑战一直是如何解释这些气团的性质以及推动它们的力。本期Nature上两篇论文提出了一种观点，这种观点能够同时解释气团的特征和热点的存在，而不需要假设存在近地表的液态水——这种假设是以前一些模型的一个要求。Nimmo等人认为，“虎纹”附近潮汐驱动的侧向断层运动是热量和蒸气产生的最可能的解释。Hurford等人发现，随着“恩克拉多斯”绕土星运转，母行星的潮汐使卫星的冰产生弯曲。这可能造成“虎纹”周期性打开和关闭，将挥发性气体暴露出来，使它们能够被释放出去。

关于胚乳演化起源的一个假设有了新证据

开花植物（被子植物）显著成功背后的一个因素也许是胚胎以及二次受精的一个产物——胚乳的发育。一个多世纪以前，科学家提出两个不同的假设来解释胚乳的演化起源，此后这两个假设一直将植物发育领域分成两个学派。Nowack等人所提出的新证据倾向于支持其中的一个假设，即著名植物学家Eduard Strasburger所提出的假设。一种含有一个来自母系的双倍体胚乳、而不是一个来自双亲的三倍体胚乳的拟南芥突变体，其种子被发现能够发育成可存活的植物。这表明雌性生殖结构是胚乳的来源，并且与认为胚乳的产生需要基因组印记的观点是不相符的，该观点认为，一个等位基因的表达取决于这个等位基因是由双亲中的哪一方贡献的。

一种基于硅的功能性自旋电子装置

在理论上，当今电子芯片和晶体管所用的半导体材料，还应适合固体自旋电子应用。但尽管它有非常长的自旋寿命，人们却一直没有可能在硅中发现相干自旋输送现象。现在，Appelbaum等人，利用一种设计用来避免有害磁电子效应和铁磁金属电极与硅通道之间失配的一个系统，研制出一种基于硅的功能性自旋电子装置。该装置有一个由铝和铁钴做成的层，置于一个绝缘屏障和硅之间，在此将具有某一特定自旋的电子过滤掉。

关于结晶矿物中金属微滴的一个假设被证明不成立

束缚在高温下结晶的矿物中的金属微滴一直被认为保存有地球上层地幔中所产生的最初的熔融物。这种观点基于下面这个假设：这种金属包容物在化学上被它们的宿主晶体与跟将它们运送到地球表面的岩浆之间所发生的化学再平衡过程是隔离的，但对从大西洋南部洋中山脊挖掘出的玄武岩在实验室中所做的一项研究表明，这一假设是站不住脚的。化学扩散和分隔数据显示，晶体和岩浆之间在高温下所进行的化学扩散的速率是如此之快，以至于在晶体中所保存的深层地幔熔融物的任何异常化学特征在岩浆到达表面之前将会被消除。相反，这些异常化学特征倒是有可能由地壳岩石在浅层岩浆腔室中的消化而产生。

毛囊真的能够再生

哺乳动物毛囊被认为只有在发育过程中才能更新，一个成年人毛囊的丢失一般被认为是永久性的。50年前，Billingham 和 Russel在Nature杂志上报告了野兔皮肤上的“毛发再生”，但这个发现后来被否定了。现在，随着通过弄伤成年小鼠皮肤可诱发毛囊再生的发现，这个问题又回到了议事日程上。这一发现表明，哺乳动物皮肤能够以比以前所认为的更大的弹性和更强的再生能力来对伤口做出反应，而且该发现对于那些研究创伤愈合、组织再生和干细胞功能的人们也有参考价值。

疱疹病毒感染也可能有好处

关于疱疹病毒感染的传统观点是，它们要么是活跃的和有害的，要么顶多是潜伏的、只是眼下无害。 但对小鼠所做的新的研究表明还存在第三种情况：它们可能对慢性疱疹病毒感染有一个直接的好处。被鼠类γHV68潜伏感染后，实验鼠会对各种不同的细菌病原体、包括李斯特菌（Listeria）和鼠疫杆菌（plague bacillus）产生长时间的交叉保护。这种保护是由γ-干扰素诱发的系统巨噬细胞激发的结果。潜伏的病毒因此会确定先天免疫的水平。潜伏状态不仅是一种活跃的免疫状态，而且这种活性还能提供共生好处。

幽门螺杆菌与极性蛋白之间的关系

幽门螺杆菌（Helicobacter pyroli）感染全世界人口的一半以上，虽然通常情况下人体能够很好容忍这种感染，但它也能引起胃粘膜损伤、消化道溃疡、胃炎和腺癌。CagA是幽门螺杆菌的主要毒性因子，由该细菌直接送进上皮细胞中，在此它对细胞信号作用产生干扰。现在，CagA被发现能与极性蛋白Par-1结合，抑制它的磷酸化，破坏上皮细胞极性。这项研究提供了一种人类病原体与PAR细胞极性器官之间的第一个分子联系，并且表明PAR1抑制在胃肠癌变中可能有一个普遍作用。

 

5月18日《Science》

南部大洋做为碳汇的效率在降低
自1981年以来，南部大洋吸收的二氧化碳量比研究人员预测的越来越少-每十年降低5%到30%。因为南部大洋是一个吸收人类活动产生的过剩二氧化碳的主要碳汇，其吸收碳量的减少意味着未来大气层中的二氧化碳水平可能比预测的要高。Corinne Le Quéré 和一个国际小组采集了来自南部大洋的11个观测站以及全球40个观测站的二氧化碳数据，他们认为碳吸收减少的原因是1958年以来风的增强，这也被认为是人类活动造成的。研究人员提出，在今后25年中，南部大洋作为二氧化碳碳汇的效率将继续下降，而且这将影响未来几个世纪大气中的二氧化碳含量。
英文摘要： Saturation of the Southern Ocean CO2 Sink Due to Recent Climate Change, Corinne Le Quéré, Christian R?denbeck, Erik T. Buitenhuis, Thomas J. Conway, Ray Langenfelds, Antony Gomez, Casper Labuschagne, Michel Ramonet, Takakiyo Nakazawa, Nicolas Metzl, Nathan Gillett, and Martin Heimann

科学家测序了另一种蚊子的基因组
研究人员测出了传播黄热病和登革热的蚊子(Aedes aegypti)的基因组序列，这些疾病对非洲和其他一些发展中地区是很大的负担。该蚊子基因组的测序也许能为控制这些疾病的传播提供新的线索，也为将该基因组与传播疟疾的蚊子(Anopheles gambiae)的基因组以及果蝇(Drosophila melanogaster)的基因组进行比较提供了机会。Vishvanath Nene 和同事对新基因组草图的分析指出，两种蚊子的有许多共同之处，但在基因组大小、被称为“可转座因子”的移动序列的数量、以及不编码蛋白质的内含子平均长度上有所不同。其他的不同涉及基因密度与基因家族的组成。这两种昆虫代表两个主要的蚊子子属，这些不同应该反映内在的生物特征，比如吸血嗜好、寻宿主行为、以及传播某种病原体的个体能力。文章作者还将A. aegypti的基因组与其远亲D. melanogaster做了比较，发现了一些有助于了解蚊子特有的基因和基因活性的序列。
英文摘要：Genome Sequence of Aedes Aegypti, A Major Arbovirus Vector, Vishvanath Nene, Jennifer R. Wortman, Daniel Lawson, Brian Haas, Chinnappa Kodira, Zhijian Jake Tu, Brendan Loftus, Zhijong Xi, Karyn Megy, Manfred Grabherr, Quinghu Ren, Evgeny M. Zdobnov, Neil F. Lobo, Kathryn S. Campbell, Susan E. Brown, Maria F. Bonaldo, Jingsong Zhu, Steven P. Sinkins, David G. Hogenkamp, Paulo Amedo, Peter Arsenburger, Peter W. Atkinson, Shelby Bidwell, Jim Biedler, Ewan Birney, Robert V. Bruggner, Javier Costas, Monique R. Coy, Jonathan Crabtree, Matt Crawford, Becky deBruyn, David DeCaprio, Karin Eiglmeier, Eric Eisenstadt, Hamza El-Dorry, William M. Gelbart, Suely L. Gomes, Martin Hammond, Linda I. Hannick, James R. Hogan, Michael H. Holmes, David Jaffe, Spencer J. Johnston, Ryan C. Kennedy, Hean Koo, Saul Kravitz, Evgenia V. Kriventseva, David Kulp, Kurt LaButti, Edward Lee, Song Li, Diane D. Lovin, Chunhong Mao, Evan Mauceli, Carlos F. M. Menck, Jason R. Miller, Philip Montgomery, Akio Mori, Ana L. Nascimento, Horacio F. Naveira, Chad Nusbaum, Sinéad B. O’Leary, Joshua Orvis, Mihaela Pertea, Hadi Quesneville, Kyanne R. Reidenbach, Yu-Hui Rogers, Charles W. Roth, Jennifer R. Schneider, Michael Schatz, Martin Shumway, Mario Stanke, Eric O. Stinson, Jose M. C. Tubio, Janice P. VanZee, Sergio Verjovski-Almeida, Doreen Werner, Owen White, Stefan Wyder, Qi Zeng, Qi Zhao, Yongmei Zhao, Catherine A. Hill, Alexander S. Raikhel, Marcelo B. Soares, Dennis L. Knudson, Norman H. Lee, James Galagan, Steven L. Salzberg, Ian T. Paulsen, George Dimopoulos, Frank H. Collins, Birren Bruce, Claire M. Fraser-Liggett, and David W. Severson

小丑鱼如何发出声音
虽然《海底总动员》中的尼莫会说话，但真正的小丑鱼只会用它们的牙齿和颚发出“唧唧”和“啪啪”的声音。许多鱼会创造性地发出声音，小丑鱼Amphiprion clarkii用一个吃东西的机制通过牙齿的撞击与颚的震动来发出声音，而大多数的鱼靠摩擦骨头或它们游泳囊的附带肌肉来发声。Eric Parmentier和同事将录音与快速录像和X射线观测与声音有关的运动结合起来，发现小丑鱼为了发出交配所需要的“唧唧”和“啪啪”的声音，它们抬高头部，降低一个支撑舌头和部分鳃的器官，将鳍带向后移动，并且关闭下颚，通过撞击下颚牙齿发出声音，通过颚腔放射声音。
英文摘要：Sound Production in the Clownfish Amphiprion clarkii, Eric Parmentier, Orphal Colleye, Michael L. Fine, Bruno Frédérich, Pierre Vandewalle, and Anthony Herrel

改进大屏蔽火山爆发的预测
对夏威夷大岛上的世界最大火山Mauna Loa的变化地形的测绘显示，在上一次地震和火山爆发时打开的区域的地表下岩浆在向上涌。这为帮助研究人员预测下次火山可能在什么地方爆发迈出了一步，如果能预测爆发的位置，将能使住在这个火山和夏威夷其他大屏蔽火山附近的居民减少生命的损失。大屏蔽火山爆发时岩浆从边上的裂口中、二部是山顶上喷出，夏威夷就是又这样的火山形成的。Falk Amelung和同事用卫星雷达在2002年到2005年间对Mauna Loa进行了测绘，揭示出火山西南裂口区一个逐渐上涌的区域。研究人员得出结论认为，岩浆在给区域上涌是因为1983年一次地震以及1984年一次火山爆发打开了该区域地下的岩脉使岩浆得以通过。因此，火山爆发的历史影响后以后爆发的位置，因为岩浆流在某些区域被阻碍而在其它区域则容易上涨。
英文摘要：Falk Amelung, Sang-Ho Yun, Thomas R. Walter, Paul Segall, and Sang-Wan Kim , Raehee Han, Toshihiko Shimamoto, Takehiro Hirose, Jin-Han Ree, and Jun-ichi Ando