9月13日《Nature》

封面故事：干旱生态系统植被大小分布规律

干旱生态系统占地球土地面积的约40%，是20多亿人生活的家园，但它们在气候变化和人类行动面前仍然很脆弱。Kéfi等人利用数值模型及来自西班牙、摩洛哥和希腊的地中海生态系统的数据发现，植被斑块大小分布遵从一个“幂次法则”。随着动物吃草对植被造成的压力的增大，斑块大小分布将偏离该“幂次法则”，接近向荒漠条件过渡的状态。所以，斑块大小分布可能是荒漠化的一个有用的预警。本期封面所示为西班牙Belchite的El Planerón自然保护区的一个干旱景观（在封面照片的上部），下部所示为这一景观退化的情况（Letter p. 213）。在另一篇论文中，Scanlon等人用卫星影像表明，卡拉哈里盆地的树丛大小分布也遵从一个无标度（scale-free）“幂次法则”。这种现象可以用与现有树木附近的有利环境相关的正反馈来解释（Letter p. 209）。在一篇News & Views文章中，Ricard Solé对这两篇论文都进行了讨论。封面照片：Sonia & Michaël Kéfi/ Yolanda Pueyo/ Santiago Beguería Portugués


石器时代事件与气候条件的关联

要将石器时代的事件与气候条件联系起来，因难以对距今大约21,000年（用放射性碳测年方法测定的时间）前后的放射性碳测年记录进行校正、以及缺乏一个关于气候事件年代的“总编年史”而受阻。但研究人员有一个办法来绕过这一问题：放射碳年代可以通过优秀的Cariaco Basin深海记录与古气候记录联系起来。这样，欧洲“尼安德特人”的消失就可以与已知的气候事件关联起来。将这一分析应用于来自Gibralter的Gorham’s Cave的“尼安德特人”原始工具，研究人员发现，“尼安德特人”在一次大规模的环境变迁发生之前可能一直在那里繁衍生息。

在“红色巨星”光芒下的行星

超过200个已知太阳系外行星中大多数绕与我们的太阳相似的主星序恒星运行。当它们核心的氢耗尽时，它们将变成红色的巨型天体（“红色巨星”），能够轻易到达并吞没比较靠里面的行星。在大约50亿年之后，太阳也将发生这种情况。在此之后，地球的命运就是不确定的，但围绕一颗“后红色巨星”阶段的恒星运转的一颗行星的发现表明，地球在那个时刻之后也许能够以某种形式存在下去。该行星在距V 391 Pegasi大约1.7天文单位（AU）的轨道上运行。“红色巨星”阶段的最大半径约为0.7 AU，该行星在主星序阶段的距离为1 AU。这表明，轨道距离不到2 AU的行星（按照定义，这样的距离也包括太阳在内）能够经受住“红色巨星”扩展而生存下来。

Ps2分子被观测到

多年前科学家就已经知道，一个电子和它的反粒子，即正电子，能够结合形成一个亚稳态的、像氢原子一样的原子，被称为positronium (Ps)。据预测，两个Ps原子可以结合形成di-positronium (Ps2)分子，但此前这种分子一直没有被无可争议地观测到。当强正电子束照射进一个多孔二氧化硅薄膜时，Ps2就会在内部的有孔表面上形成。采用一个更强的正电子源，也许有可能形成由Ps2分子构成的一个玻色-爱因斯坦凝聚态，这对于了解物质的基本组成将具有重要意义，并且也将成为制造湮灭伽玛射线激光器的道路上的一个里程碑。

微RNA在“组织器”形成中的作用

“组织器”组织的生成是胚胎学上的一个核心事件。这一类细胞通常被称为Spemann“组织器”，是由一个名为Nodal的变形生长因子β配体所产生的信号作用中的一个不对称现象在发育中的胚胎的背侧诱导生成的。 人们对这一不对称性知之甚少。现在，Martello等人发现，微RNA参与了这一过程。两个微RNA，即miR-15 和miR-16，通过在Nodal受体Acvr2a的表达上产生一个背侧偏向来限制该“组织器”的大小。微RNA是小的单链RNA分子，它们帮助调控基因表达，它们的很多不同功能才刚刚开始被人们全面研究。这项新的研究工作表明，微RNA在胚胎成形过程中的一个关键阶段发挥作用，它们是将β-catenin和Nodal信号作用联系起来的一个环节。


火星气候变化模型

火星上日光照射的波动要比地球上大得多，这是由于其轴心相对于轨道平面的倾斜度等天文因素变化较大。火星上的气候变化也相应地比地球上更强烈。现在，Norbert Schorghofer建立了一个新的气候模型，该模型能够解释火星地表之下冰层在40个主要冰期和500万年时间里的进退情况。这便解释了火星地表之下冰层当前的分布。另外，从时间长而相对比较简单的火星冰层年龄地层学研究获得的知识，应能帮助解释地球上更复杂的事件。


大气二氧化碳浓度与地球温度的确始终关联

地球大气中高浓度的二氧化碳在遥远的地质年代是否始终与全球变暖联系在一起？关于这个问题，地质学家有不同看法。对全球变暖持怀疑态度的人们总是能抓住这一点。但一项新的研究工作为传统观点提供了进一步支持：大气二氧化碳浓度和地球表面温度在地球的整个历史上一直是紧密联系在一起的。应用“carbonate clumped isotope”“古温度计”（palaeothermometer）对古生代海洋温度所做的分析表明，当大气二氧化碳浓度相对于目前水平较高时，地球温度明显较高；而当大气二氧化碳浓度低到跟今天差不多时，地球温度也跟今天的相似。

地球大陆是脉冲式生长的

实践证明，地球大陆壳的形成机制及形成时间（如它是在地球历史的早期一下子形成的、是逐渐生长的、还是通过几次大幅度的脉冲式生长过程形成的）难以确定。Pearson等人对大量锇合金颗粒进行了分析，以期确定熔岩从地幔中流出的年代分布。他们发现，这些年代不是均匀分布的，而是集中在一些明显的时间段中，这些时间段距今分别约12亿年、19亿年和27亿年，与大陆壳年龄的峰值相合。这一结果支持认为大陆生长发生在与大规模地幔熔融事件相联系的脉冲中的理论。

植物生长状况的预测

能够利用植物的功能特征（如叶面积和质量、每株植物的叶子数量及生物质生产的效率等）来在生态系统尺度上预测植物生长和碳通量的能力，在包括生态学、种群生物学和全球变化研究等一系列领域都具有重要意义。Enquist等人建立了一个模型，该模型能够进行这样的预测，为将预测工作从植物特征多样性扩大到生态系统过程提供一个机制基础。


“不朽链” 假说不适用于造血干细胞

1975年，John Cairns提出了“不朽链”（immortal strand）假说，将其作为成年干细胞可用来减小突变积累的一个机制。这是通过选择性地保留含有“老”DNA的染色体来做到的，对含有放射性标记或一个核苷类物质（如bromodeoxyuridine (BrdU)）的DNA链所做的分析证明了这一点。本期Nature发表了关于这一仍在争论的问题的一项新的研究工作。Kiel等人发现，“不朽链”模型并不是干细胞的一个普遍性质，因为它并不适用于造血干细胞。这些细胞不能通过保留BrdU标记来识别，并且在分裂过程中不能保留较老的DNA。

促动蛋白AvrPto的晶体结构被确定

很多微生物植物病原体都形成了促动蛋白（effector proteins），它们通过中和宿主植物的防卫系统来增强毒性。针对这种情况，植物也形成了具有高度特异性的抗性蛋白，它们能识别出促动蛋白，限制其感染——经常是通过诱导局部化的细胞死亡来发挥这种作用的。现在，研究人员已经确定了这些促动蛋白中其中一个的晶体结构，它就是来自Pseudomonas syringiae的AvrPto，与Pto激酶结合在一起，后者能够让番茄产生对细菌性斑点病的抵抗力。它们之间相互作用的性质表明，Pto可能是作为AvrPto毒性目标的一个模仿物而形成的。

9月14日《Science》

最老的恒星也许有暗物质的线索

宇宙学家报告说，宇宙中最老的恒星也许包含暗物质的线索，暗物质是构成宇宙中大多数物质的神秘东西。Liang Gao和Tom Theuns提出，由中等能量或“温”暗物质充满的早期宇宙，最早的恒星也许是从长弦发展出来的。与此相比，过去用缓慢运动的“冷”暗物质作的模拟显示，最早的恒星是以块状形成的。寻找早期恒星的努力正在进行中，所以新的恒星发现也许能帮助澄清宇宙是由“温”的还是“冷”的暗物质组成的。科学家发展了几种试验，许多需要在很深的地下进行，来检测地球上的暗物质，但是新发现提出，暗物质的线索也许来自夜晚的天空。

民族暴力是一个边界问题

一项新研究提出，与化学家试管中的分子类似，不同民族或文化群体相互作用的不同，取决于他们混合的程度。May Lim和同事汲取化学中的相分离概念，显示群体之间的边界定义的清晰程度能解释这些群体是暴力交战还是和平共处。因为高度混合地区的同种群体不会大到足以形成集体认同，文章作者在暴力不会在高度混合的地区发生这个假设的基础上，建立了一个模型。在没有混合和互不打扰的地区也不大可能有暴力。反之，边界不明确的部分分离会增加冲突。作者说，这个模型准确预测了前南斯拉夫以及印度的地区冲突。

一个出乎意料的选择性免疫受体

研究人员报告说，免疫细胞受体TLR3的一个变异能使个体易感单纯疱疹I型病毒脑炎，但看来对免疫系统没有其他影响。这个TLR家族的受体过去被认为在抗病毒免疫中起广泛的作用，但是Shen-Ying Zhang 和同事发现，TLR3看来只致力于保护身体不受一个具体病毒的感染，对其他病原体没有明显影响。这个发现提出，单纯疱疹I型病毒在TLR3受体进化上起过作用，该病毒能在儿童中通过口鼻传播到中枢神经系统引起脑炎。

用多种药物靶向治疗肿瘤

新研究提出一个也许能改进一类抗癌新药效果的方法。这些被称为“靶向治疗”(targeted therapies)的药物通过抑制单个受体酪氨酸蛋白激酶(RTKs)的活性而起作用，RTKs是帮助驱动癌细胞失控生长的信号发生蛋白质。这类疗法在临床试验中显示了可观的前景，但是某些固体肿瘤，包括一种侵犯性强的脑瘤——多形性胶质母细胞瘤，对疗法的反应不理想。Jayne Stommel和同事用动物肿瘤模型的实验发现，许多不同的RTKs在多形性胶质母细胞瘤中过度激活，如果不是针对一个RTK的单一药物，而用针对多个RTKs的药物组合来治疗肿瘤，疗效要更好。这个方法对人类肿瘤的效果可以用临床试验来检验。