本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

生物通综合：
01月10日《Nature》

封面故事： “布拉克须霉”在性别确定研究中的应用

真菌“布拉克须霉”（Phycomyces blakesleeanus）也许是作为感光模型最为科学家们所知的，最早用其作为模型的研究是由诺贝尔奖获得者Max Delbrück进行的。本期Nature上发表的研究工作可能会提升其作为另一不同领域研究模型的知名度，这个领域即性别的确定过程。同在其他真菌中一样，“布拉克须霉”的性别确定也不是由整个一个基因组控制的，而是由基因组的一个小区域控制的，这个区域名叫性别位点。研究人员曾用一种生物信息学方法来识别这个位点。该位点涉及两个基因，二者都为转录因子编码，这些转录因子同SRY 蛋白一样（该蛋白是人类性别形成的一个主要调控因子），含有一个高迁移率族（HMG）域。另外，一组重复元素只在包含该性别位点的染色体上发现，说明在真核生物中性别确定和性染色体结构的演化中的早期步骤有一个普遍机制。

正电子起源于含有黑洞或中子星的双星体系

反物质并不是只能在深层宇宙中发现的一种奇异的东西：实际上它在我们自己的银河系中就大量存在。我们之所以知道这一点，是因为我们看到有一个511 keV γ-ray辐射线（电子-正电子湮灭的一个特征）来自银河中心的大致方向。正电子的起源一直是一个谜，但湮灭线辐射的分布可提供一个线索。现在，天文学家有了能够确定这种分布的工具，而且对来自INTEGRAL卫星的超过4年时间的光谱数据所做的分析显示，来自内银盘的511 keV γ-ray辐射有一个出乎意料的分布，说明正电子起源于含有黑洞或中子星的双星体系。

硅将有可能用作一种热电材料

热电子材料（能够将一个热梯度转变成一个电场，反之亦然）可用于发电和制冷。纳米结构法已被证明是改进一些材料热电能力的一个有效方法。然而，现有高性能热电材料的制造过程并不容易达到大规模热能利用应用所需的那种规模，而制造具有纳米结构的这些材料甚至更为困难。硅可以进行大规模处理，但其热电性能较差。本期Nature上两篇论文表明，通过将硅的结构做成纳米线阵列，通过仔细控制纳米线的形态和掺杂，可大大提高硅的热电性能。我们也许可以认为，这些发现是向将硅用作一种热电材料的新应用方向迈出的第一步。

脱落酸与钙信号通道的关系

钙信号通道在确定人类病原体弓形虫（Toxoplasma gondii）（一种顶复合器门的原生动物）的致病能力方面扮演一个重要角色。对该过程涉及的机制所做的一项研究，发现了这一信号作用的一个令人吃惊的药物——植物激素脱落酸。比较基因组研究显示，该植物激素的合成通道是通过内共生获得的。这个通道控制溶解生长和休眠之间的一个关键的发育开关，它是发病过程的一个关键构成部分。这一通道的植物类性质可被加以利用，来开发新的治疗方法，如一种特定的抑制性脱落酸的生物合成就能够保护小鼠不受致命的感染。

与乳腺癌肿瘤形成和转移有关的两种微RNA

最近的研究工作显示，微RNA普遍具有抑制癌症的作用，并且表明，人为减少所有类型的微RNA都能增强肿瘤增长。现在，对人类乳腺癌细胞（它们能向骨头和肺部转移）用基于阵列的方法所做筛选发现，两种微RNA与乳腺癌肿瘤形成和转移有关，它们分别是miR-126 和miR-335。miR-335表达的失去会促使乳腺癌细胞通过以SOX4转录因子和tenascin C（一种在细胞黏附中所涉及的蛋白）为目标来入侵。在乳腺癌患者中，miR-126 和miR-335表达的失去可以说明预后较差。

有可能通过加快生物降解来开发利用“困难”油田

世界上一半以上的石油储备由生物降解的重油和沥青砂沉积组成。从这些来源开采石油是复杂的和昂贵的。最近的发现表明，厌氧细菌可以引起这种烃类降解，但油层中出现的实际降解通道仍然不是很清楚。现在，研究人员将实验室石油降解实验与油田样品分析相结合，发现地下生物降解的主导过程是甲烷生成，涉及石油烃厌氧降解而生成甲烷的反应。这表明，开发利用这些“困难”油田有另外一种方法：即通过加快自然烃降解过程，也许有可能以甲烷的形式开采能源，而不是像传统上所做的那样以石油的形式来开采能源。

海洋中热液循环的方向

当水通过海床上的裂缝渗透、下行至熔融的岩石时，在中海洋山脊的轴上就会出现热液循环；在熔融的岩石上，海水会变热，最终在热液喷孔处以超热液体形式出现。这些喷孔系统占从地壳向海洋的热量和物质转移的大部分。人们普遍认为，这些系统中的循环方向是横穿山脊轴的，热液的补充沿远离该轴的断层发生。这一观点主要是基于模拟。现在，根据对东太平洋山脊（East Pacific Rise）上一个热液喷孔田下微型地震位置所做的7个月的监测，Tolstoy等人报告，至少在这个地方，热液下流区可能位于山脊轴上，热液循环的方向是沿着山脊轴的。

Machaeridians的归属已经搞清

Machaeridians是小型甲壳类化石，在从早奥陶纪到石炭纪的海床环境中大量存在。自从这种化石在150年前被首次报告以来，它们分别被认为是属于节肢动物、棘皮动物、环节动物和软体动物。摩洛哥的一个新发现解决了这些归属方面的问题，因为该动物软的部分被很好地保留了下来。它的“壳”事实上是钙化的盘，作为甲胄背在一种迄今我们仍然不知道的环节动物蠕虫的背上。

个体行为差异是合作演化的关键

如果自然选择有利于自私行为，那么为什么合作在包括人类在内的很多物种中都很普遍？McNamara等人通过演化模拟，提出了一个新颖的、基于合作与选择之间的积极共演化反馈的演化机制。如果个体在合作程度上有所不同，如果它们能够根据其各自的合作水平来决定是否继续跟其他个体进行互动，那么合作会逐渐从一种不合作的状态演化形成。按照这一模型，个体行为差异是合作演化的关键。

控制CGD患者易感性的可能性

在“慢性肉芽肿病”（CGD）中，吞噬细胞缺乏NADPH氧化酶活性，不能产生超氧化物，从而使患者易被细菌反复感染。这个过程所涉及的精确机制以及CGD病中炎症增强的原因尚不清楚。用感染了烟曲霉（Aspergillus fumigatus）（经常感染CGD患者的一种真菌）的转基因CGD小鼠所做的实验支持这样一个理论：依赖于超氧化物的色氨酸向犬尿氨酸的转化在CGD病中是失效的，通过一个单一的、但目前尚不知道的机制使抗菌能力、炎症和T-细胞平衡等受到影响。该发现提出这样一个可能性：用天然犬尿氨酸进行取代治疗，也许可帮助控制CGD患者的病理性炎症和易感性。

01月11日《Science》

蚂蚁与树木因失去大型哺乳动物而遭殃
 

一项新的研究显示，如果东非热带大草原上的大象、长颈鹿及其他食草动物消失，其生态效应可能会一直延伸到该草原上的蚂蚁与金合欢树。“互利共生”指的是两个物种存在相互依赖、双方获利的关系，这种现象在生态系统中是常见的。但是，研究人员现在才开始了解到，一个生态系统中的其他组成成分是如何影响这种相互依赖关系的。
 
在非洲的热带大草原，至少有4种蚂蚁依赖于合欢荆棘树，这是它们的食物与庇护所，尽管它们利用这些树的方式有所不同。Todd Palmer及其同事将他们位于肯尼亚的研究场所的某些生长有金合欢树的小块土地隔绝起来达10年之久，使大象、长颈鹿及其他大型哺乳动物无法啃食这些树木。结果，那里的蚂蚁的集群规模变小，而另外一种不同种类的蚂蚁成为比其他蚂蚁更占优势的集群。所有这些效应接着导致树木遭到在树干上钻孔的甲虫的更多攻击，并使这些树木的生长与生存都遭到毁损。
 
冰原普遍存在于超级温室气候中
 
一项研究显示，即使在海平面很高且海水表面很暖和的白垩纪时期（距今1.45亿年到6500万年前，热带地区海面温度超过97华氏度，如今为84华氏度），这一地球历史上最为温暖的时期之一，也存在着冰川。人们一直以为，在这些极端温暖的时期，地球的两极通常是没冰的。研究人员披露，在距今20万年前的白垩纪最热时期，即在一场极端性全球暖化的事件当中，当时地球上的冰川仍多达现代南极冰原的一半大小。过去有人曾经提出，在这一时期，地球上存在冰川，但有关数据的说服力不足以推翻传统观念。如今，André Bornemann及其国际性研究团队将海洋石灰石的信息与用温度指数测得的海洋温度及冰容量相结合，从而证明当时地球上存在短时期的冰川。本文作者提出，当时地球的南极有冰原存在。
 
随着文明的进展 计数可变得更为简单
 
据德国研究人员报道，在某些文明中，随着时间的推进，在应对文化变革时，其计数系统会变得更为简单。一般人认为，随着文明的进化，其计数系统将变得更为复杂，而这些发现与上述观念相左。Sieghard Beller与Andrea Bender对美拉尼西亚和波利尼西亚的4种语言进行了语言学及人类学资讯的分析，而美拉尼西亚和波利尼西亚有一种共同的先祖语言。该先祖语言具有相对较大的一套数字字汇，可用来计数许多对象。而该地区更为新近的语言则使用非常短的或“对象特异性的”计数数列。例如，在某一对象特异性的数列中，描绘100个椰子的字与描绘100艘独木舟的字不同。本文作者解释说，这些简单的计数数列可能是为满足不同的文化需求而发生了进化。例如，它们可能使人们能够记录长距离交易份额的报酬，或作为在缺乏书写符号系统时的一种凭证。本文作者说，他们的发现支持一般人所持有的观点，即语言——例如一种口头计数系统——会影响人的认知能力，包括心算能力。
 
数百种可能的HIV-1新宿主因子被确认
 
利用一种对整个基因组所进行的筛检试验，研究人员已经确认了许多HIV（艾滋病病毒）在人体细胞内复制所需的新的人类蛋白。对这些新的宿主因子特性的了解，可以让科学家们针对这些蛋白质而创制新的药物，并帮助他们深入了解HIV感染生物的过程。HIV-1病毒只编码少数自己的蛋白，因此它的生长及存活依赖于多种宿主细胞内的活动。Abraham L. Brass及他的合作伙伴使用能抑制某些特别基因表达的小段的干扰性RNA，发现了他们称之为HIV-依赖性因子的250种以上的人类基因。科学家们将继续研究这些因子，以了解这种病毒是如何通过操纵人类细胞而旺盛地增长。