本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

生物通综合：
9月20日《Nature》
   
封面故事：鸡ASIC1的高分辨率晶体结构

    酸感应离子通道(ASIC)是质子激活的受体，它们存在于很多人体组织和器官中，在中枢和周围神经系统中尤其丰富。在小鼠实验中，研究人员发现它们与痛觉有关，也与条件性恐惧学习行为有关。它们是一个超级受体家族的成员，这个家族的受体参与从体内钠平衡到机械感觉在内的广泛的生物过程。不过此前，研究人员还不知道这一重要类别蛋白的结构。现在，来自Eric Gouaux实验室的一篇论文报告了在封闭状态下鸡ASIC1的高分辨率晶体结构。它是一个三聚体，与目前所研究过的任何其他通道都不同。它的大型细胞外部分(封面图片的上半部分，图上的横条代表细胞膜)多空腔和突起，含有一对涉及质子探测的酸性残基。

一个涉及钙调神经磷酸酶的新通道

从受精到卵中胞质Ca2+浓度增加（多细胞生物卵激发过程中的一个至关重要的事件）的通道已经明确确定了，但对其下游通道的研究却不是很多。 现在，两个研究小组报告了这方面的研究。他们发现了一个新的涉及磷酸酶、钙调神经磷酸酶的通道。由钙诱导的钙调神经磷酸酶的激发，对于Xeonopus中胚胎发育的抑制是必不可少的，促使卵母细胞走出受精之后减数分裂的M-阶段中的细胞周期抑制时期。然后，第二波磷酸酶活动则充当进入有丝分裂的一个通道。

让干细胞具有多功能性的方法

成年干细胞是代替胚胎干细胞用于治疗目的的一个很吸引人的替代物。虽然目前还没有从成年个体获取这种细胞、并诱导它们形成不同组织的标准方法，但能从成年个体睾丸中产生大量干细胞的一个新体系为我们带来了希望。这个新体系利用一种新颖的标记物，一个被称为GPR125的器官受体，存在于精原干细胞表面上。用专门的饲养细胞（feeder cells）来支持干细胞生长，可以使曾经用来生成精子的干细胞变成多功能细胞。这项工作还为了解成年细胞产生多功能性所需满足的最低要求提供了重要线索。

干细胞同先祖细胞如何区分

关于大多数干细胞体系中存在不同增殖细胞类型的观点是被广泛接受的，但人们对这些干细胞与受限制的“先祖亚集”（progenitor subsets）细胞之间的差别却并不是很了解。现在，在约翰霍普金斯大学从事研究工作的一个小组发现了正在发育中的小鼠脑中两个不同细胞类群（它们是“真正的”神经干细胞，是相似的、但功能稍差的先祖细胞）之间是怎样区分的。干细胞分步成熟，逐渐脱去“干细胞”属性。第一步是通过决定Notch（一种在很多组织中调控干细胞的蛋白）下游的信号如何传输来将干细胞变成“先祖细胞”。然后，两个细胞类型分化，这里的关键因素是一种Notch信号作用蛋白（被称为CBF1）是否是具有活性的。CBF1信号通道在血液干细胞中起相同作用，所以它可能是一个将干细胞同先祖细胞区分开来的通用“开关”。

 

    氩-40作为行星排气过程示踪物的价值受到质疑

    稀有气体被广泛用作地球和其他陆地行星的地幔排气过程的示踪物质，但新的研究工作对这种做法提出了质疑。具体来讲，研究人员认为，氩-40在大气中的丰度，代表着在熔岩上升到地表和气体溶出后通过地幔中发生的部分熔融现象随时间变化从地球内部所损失的气体总量。关于氩在上层地幔的橄榄石和斜方辉石中的可溶性的新数据，显示了这种情景设想所存在的两个主要困难：第一，关于在地幔熔融过程中所有稀有气体在行为上都是不相容元素的默认假设被这样一个发现所推翻：氩与陆地行星主要相的相容性似乎要比我们所认为的更大。第二，氩在这些相中的扩散较慢。这个结果向人们普遍接受的一个观点提出了挑战，该观点认为，上层地幔几乎将氩-40排尽了；同时该结果也使人们对氩-40作为行星排气过程监测物质的价值产生了疑问。

    基于芯片的微波光子源

    微波在传统通信技术中从长距离广播到电脑芯片内的短距离信号等方面都已经得到了利用。但是，它们还有可能被用在量子计算机中，用于远距离量子位(qubits)之间的通信。现在，研究人员已经研制出单一微波光子的一种高效的基于芯片的按需光源，它所具有的特点使其适合用于在一个超导量子位电路中来处理量子信息。这是关于描绘在一个“飞行量子位”(flying qubit)上的一个超导量子位的首次报告。所谓“飞行量子位”，是指量子信息的一个移动位，它是量子计算的“DiVincenzo”准则之一。

    PETM时期湿地甲烷增加的证据

    大约5500万年前的一个全球变暖时期(即“古新世—始新世热极大”时期或称PETM时期)，被归因于温室气体水平的迅速上升，而甲烷水合物的分解是人们所提出的最常见的解释。 曾有人提出，来自陆地环境的高纬度甲烷排放可能增强了这一变暖效应，但此前一直没有直接证据证明来自湿地的甲烷流量有增加。现在，对Cobham Lignite(最近定性的英格兰东南部的一个系列的沉积物，其时间跨度经过了PETM时期)所作的一次地球化学分析提供了一定的证据。这些沉积物记录了在这一温暖时期开始时hopanoids(一种细菌生物标记物)的碳同位素含量有所下降，这与甲烷微生物数量的增加是一致的。这一结果可能是对在较温暖和较潮湿气候条件下湿地甲烷产量增加的一个反应，这种反应有可能充当了对全球变暖的一个正反馈机制。

Dmanisi原始人的比较研究

来自格鲁吉亚共和国Dmanisi的原始人类经常被认为与“直立人”相似，也被认为很可能是非洲以外人类家族中已知最早的成员。这个结论到目前为止都是来自头骨。颅后材料（与一个头骨相关的一个未成年个体的部分骨架以及另外三个成年个体的身体构成部分）的首次呈现表明，Dmanisi原始人比“直立人”甚至还要更原始，与“能人”（Homo habilis）相似。在为该论文配发的News & Views文章中，Daniel Lieberman将这些新发现与来自肯尼亚Turkana湖的发现（刊登在8月9日的Nature杂志封面上）进行了对比。Lieberman说，从二者之间的相似性所得出的最初判断是，它们属于同一种。

 

胰岛素调控肝葡萄糖生产的一个通道

本期Nature 介绍了胰岛素调控肝葡萄糖生产的一个以前没有被发现的通道。在哺乳动物体内，葡萄糖水平通过胰腺激素对肝脏的糖生成作用的效应而被维持在一个很窄的范围内。这个新通道通过促进磷酸化和CREB共激发因子TORC2依赖于泛素的降解来帮助胰岛素抑制糖生成基因的表达。这个信号作用通道涉及激酶SIK2和E3连接酶COP1。这些发现表明，TORC2和SIK2在II-型糖尿病中是潜在的治疗目标。

Integrin αvβ8是TGFβ的一个关键激发因子

    在免疫响应的有益激发与免疫系统对正常组织的不适当攻击之间保持平衡，需要多种抑制和平衡作用。Cytokine TGFβ (transforming growth factor-β)在这样一种通道中是一个主要因子，充当适应性免疫的一个负调控因子，但一直不清楚是什么激发TGFβ的，也不清楚哪些免疫细胞是其作用的关键。现在，Integrin αvβ8被发现是TGFβ的一个关键激发因子；组织树状细胞上这种Integrin的失去会激发TGFβ，后者又会诱导调控性T-细胞。在缺少这种通道时，小鼠会出现自免疫，其结肠会发生严重炎症，类似于人类的溃疡性结肠炎。

9月21日《Science》
腕骨化石意味着矮人是新物种
本期一篇报告称，三块腕骨化石是支持来自弗洛里斯岛的矮人代表一个新人种、而不是有缺陷的人的关键证据。研究人员几年来一直在争论在印度尼西亚的洞中发现的化石是否是与早期人类同时存在的一种小个的、被命名为弗洛里斯人(Homo floresiensis)的新人种。有观点认为这些化石不是新种，而是属于一个有身体缺陷的小个子的人。这些化石的年代是更新世晚期，距今12万到1万年前。Matthew W. Tocheri 和同事分析了一个编号为LB1的化石样品的三块腕骨，他们显示这些骨头比较原始，形状与人类的和尼安得特人的不同。比如，人类的小多角骨的形状象靴子，而来自LB1样品的是楔子形状的。而且LB1腕骨与非人猿的更接近。Tocheri和文章共同作者认为，这些不同意味着LB1保留了原始腕骨的特征，而现代腕骨是随着智人和尼安得特人进化出来的，所以这些化石代表这些进化出现之前的一个分支。
英文摘要：The Primitive Wrist of Homo floresiensis and Its Implications for Hominin Evolution,Matthew W. Tocheri, Caley M. Orr, Susan G. Larson, Thomas Sutikna, el al.

象皮病寄生虫的基因组
生物学家制作了第一个寄生蛔虫的基因组草图，它将成为研究象皮病的药物和疫苗的重要工具。Elodie Ghedin和同事测出了马来丝虫(Brugia malayi)的大部分基因组，这个线虫给热带地区发展中国家中上百万人带来患象皮病的威胁，该寄生虫妨碍被感染人的淋巴系统，导致组织肿胀和皮肤变厚。现在，科学家能比较马来丝虫的基因组与独立生存的蛔虫、以及模式生物美丽线虫的基因组，来识别与寄生有关的基因。马来丝虫有一个复杂的生命周期，涉及到两个宿主。这两个宿主的基因组也已测出，研究人员也许能发现寄生虫在这些宿主身上的薄弱环节，从而找到控制该疾病的全新靶标。
英文摘要：Draft Genome of the Filarial Nematode Parasite Brugia malayi,Elodie Ghedin, Shiliang Wang, David Spiro, Elisabet Caler, Qi Zhao,el al.

迅猛龙有羽毛吗？
电影《侏罗纪公园》的夸张描述使个子和火鸡差不多大小的迅猛龙(Velociraptor)名声大振。本期一篇Alan H. Turner和同事的简报报告说，迅猛龙前肢上的凹陷表明这些不会飞的驰龙可能有羽毛。确定哪些非鸟类的恐龙可能长有羽毛比较困难，因为羽毛在化石记录中一般保存不下来。研究一只蒙古迅猛龙样品的古生物学家注意到其尺骨带有名为羽根节的、间隔规则的凹陷，凹陷的间距大约为4毫米。研究人员做出结论：这些凹陷可能是固定次级羽毛翮的。Turner和同事估计，一只迅猛龙可能有14个这样的羽根节。这只恐龙的化石几乎是完整的，它活着时可能有1.5米长、大约15公斤重。
英文摘要：Feather Quill Knobs in the Dinosaur Velociraptor,Alan H. Turner, Peter J. Makovicky, and Mark A. Norell

2005年干旱期间亚马逊森林更绿
卫星图像显示，亚马逊的常青森林在2005年干旱期间长得更绿了，而不是象模型预测的那样衰退了。Scott R. Saleska和同事在7月到9月的干旱期间，用卫星来测量亚马逊森林树冠的绿色程度，包括叶子面积和叶绿素含量。绿色程度的增加对研究人员来说意味着亚马逊森林也许比结合气候和碳周期模型预测的更经久，至少短期内是这样。研究人员呼吁通过将这些观察考虑进去来改进模型。他们说，这些发现并不改变对砍伐和火灾给亚马逊森林所带来的风险的认识。
英文摘要：Amazon Forests Green-up During 2005 Drought,Scott R. Saleska, Kamel Didan, Alfredo R. Huete, and Humberto R. da Rocha