本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

生物通综合：

01月24日《Nature》

封面故事：木星大气层的最新观测结果

在以冥王星为目的地的“新地平线”探测器掠过木星的同时，从2007年2月开始，木星也是一组地基望远镜及哈勃太空望远镜密切观测的目标。在该项目进行了几星期之后的3月25日，在位于北纬23度的木星最强喷射流中出现了一个强烈扰动，一直持续到2007年6月。这种类型的事件是罕见的，此前最近看到此类事件是在1990年和1975年。该扰动的开始时间是由哈勃太空望远镜观测到的，该望远镜以前所未有的详细程度对两个喷射柱的形成进行了观测。这两个喷射柱（在本期Nature封面上较小的红外照片上显示为亮的白点）比其周围的云高出30公里。支配木星和土星大气喷射流的能量来源的性质是一个有争议的问题，这个问题因局部及整个星球范围内的气象因素的相互作用而变得复杂化。新的观测结果表明，有一股风在向大气层的内部延伸，延伸到远远超过太阳辐射所能达到的程度。在本期Nature封面上较大的图片上，由喷射柱引起的扰动可在喷射流的主波段中看到。

金属有机化学：碳-氢键的选择性改变

在不改变一种复合物分子中其他部分结构的条件下确定其中某个具体的碳-氢键的功能会是极为困难的。近年来，“碳-氢活化”（或称“碳-氢功能化”）受到很多关注，部分原因是已经发现了新的催化剂，它们能够在有其他官能团存在时选择性地定位及改变关键碳-氢键。在这篇综述文章中，Huw Davies 和James Manning对怎样通过插入金属卡宾（carbenes）和氮宾（nitrenes）来有效合成天然产物和潜在药物进行了分析。

将HIV-1病毒体羁留在细胞表面的分子被识别出

对Vpu（一种HIV-1辅助蛋白，是HIV-1颗粒向某些人类细胞中的有效释放所必需的）的功能所做研究表明，在一种可被Interferon-alpha诱导的细胞表面蛋白中存在一种羁留分子。现在，这种羁留分子已被识别为宿主细胞分子CD317（它被重新命名为Tetherin），它是一种膜蛋白，以前没有已知功能。研究表明，Tetherin涉及新形成的HIV-1病毒体在细胞表面的留持。Vpu中和它的效应，使病毒颗粒能够释放和传播。因此，对Vpu的功能的抑制是艾滋病的一个可能的治疗策略。

控制转位子扩散的一个新机制

真核基因组的很大部分由转位子组成，即能从基因组中一个地方向另一个地方转移的基因。它们对基因组的组织有深远影响，同时对基因组演化也有重大影响。宿主基因组形成了几个机制，来控制可转位基因的扩散。本期Nature报告了一个新发现的机制。在裂殖酵母中，该机制的作用方式是，通过利用一组蛋白（着丝粒蛋白B同源基因）来定位另一组特定的转位子（Tf2逆转位子，它们通过RNA中间体发挥作用），来控制转位子活动。这似乎是一个古老的逆转位子监测通道，并且说明DNA转位子和逆转位子之间可能存在冲突。


四种稳定的锂-铍合金有可能存在

两种最轻的金属元素锂和铍在环境条件下彼此之间并不发生相互作用而形成一种合金。但很多化合物的结构以及活性却可通过将其置于高压下而发生根本性改变。一项新的计算研究表明，对于锂和铍来说，在比较容易达到的压力下，四种合金应当是稳定的，它们分别是LiBe、LiBe2、LiBe4 和Li3Be。有趣是的，在其中一种合金的三维晶体环境中，出现了由几乎理想的自由电子一样的状态构成的二维层，它还可能具有有趣的超导性能。

夏威夷火山地貌特征的形成因素

夏威夷火山是由与太平洋板块下面的热点活动有关的大量玄武岩熔岩伸出地面形成的。尽管进行了多年研究，但这些火山的地貌特征（如裂缝区域、巨大的断层悬崖及其所导致的滑坡等）在很大程度上仍然没有得到解释。Jean-Luc Got等人利用地震数据及有限元力学模拟发现，地表形态可能是由夏威夷岛下面的海洋地壳形态控制的，后者在火山的负荷下严重变形。

决定生态系统中模式形成的因素

人们一般都会假设，一个生态系统中的斑块一定能够反映该生境的一个内在性质。然而来自几个方面的证据表明，内在的生物动态即便是在一个对所涉及生物来说是均一的生态系统中也能产生特定模式。在实验室之外，我们难以令人信服地用生物相互作用来说明大尺度的模式形成，这主要是因为几乎不可能排除生境变量。Vandermeer等人利用在一个咖啡种植园中种植的遮荫树的人造特征绕过了这一问题，发现属于一种特定物种的蚂蚁（Azteca instabilis，这种蚂蚁在这些树上作巢）能够形成明显的模式。蚂蚁的种群密度由天敌（主要是一种寄生的蝇）控制，但蚁巢群的分布却有很强的空间特征，尽管它们的生境是均一的。

一个控制干细胞周期的新机制

干细胞的自我更新涉及在持续增殖下对多能性的保持。胚胎干细胞的增殖过去被认为是结构性的，是不受调控的，因为正常细胞周期调控机制在这些细胞中是不工作的。现在，Andäng等人提出证据表明，在胚胎干细胞中和在其他特定组织中的干细胞类型中，存在一个从根本上来说是新的细胞周期调控机制。按照这一机制，内生GABA受体信号通过一个涉及细胞周期蛋白的机制来控制细胞增殖，而这些细胞周期蛋白以前被与细胞DNA检查点通道联系在一起。

几种Dscams分子在脊椎动物神经联结中所起作用

Dscams是免疫球蛋白超级家族的粘附分子。果蝇Dscams已被发现与神经联结的组织相关，但人们对脊椎动物中密切相关的分子的功能却知之甚少。现在，Masahito Yamagata 和Joshua Sanes发现，Dscams-1 和Dscams-2在鸡视网膜特定层联结的成形中发挥一定作用。另外两种粘附分子，即Sidekick-1 和 Sidekick-2，以一种类似方式发挥作用。这些分子广泛分布在神经系统中，可能是使大脑中神经联结成形的一个“粘附代码”的构成部分。关于Dscams在脊椎动物神经成形中重要性的进一步证据来自Fuerst等人，他们发现DSCAM（即“唐氏综合症细胞粘附分子”的英文首字母缩写）在小鼠视网膜神经回路的形成中发挥一定作用。

协调光和赤霉素对植物生长进行控制的分子基础

植物中很多至关重要的发育过程由光和赤霉素共同调控，然而我们对二者之间对话的分子基础还没有充分了解。现在，两个小组在本期Nature上报告的结果显示了一个信号级联，它有助于光和赤霉素对植物生长进行协调地控制。在没有赤霉素时，DELLA蛋白抑制转录因子PIF3（一种光敏素相互作用蛋白）与基因启动子结合。赤霉素诱导DELLA蛋白的降解，从而允许PIFs与它们的目标启动子结合，并调控基因表达。光通过一个光反应器发挥作用，来使PIF4失去稳定性。所以，DELLA蛋白，以及PIF家族成员之间的竞争性相互作用，似乎是将光与赤霉素联系在一起的关键因素。

细菌鞭毛分泌的动力来源并非ATP酶

细菌鞭毛包含一个分泌器，它与很多病原体用来将效应器（effector）蛋白转移进宿主细胞内的III-型分泌体系相关。科学家认为，ATP酶FliL为这种输送提供能量，但本期Nature上两篇论文反对这一被普遍接受的观点。这两个研究小组都发现，鞭毛分泌即使是在没有这种ATP酶的情况下也能发生，而且为该过程提供能量的是质子运动力。

01月25日《Science》

封面故事：雌性偏好决定雄性特征

    新的研究显示，科罗拉多草原上雄性鸣禽候鸟吸引异性的特征——从艳丽的羽毛到身体及鸟喙的大小——好像每年都在变化，这种变化取决于雌性鸣禽的偏好。迄今为止，研究人员通常假设，雄性禽类外观羽饰进化的驱动因素不会随时间的流逝而变动。但是，一项对彩旗云雀的为期5年的研究颠覆了这一概念。研究人员对这种鸟的配对模式、配偶选择及雄鸟的第二性征进行了分析。他们特别对雄鸟羽毛的5种特征及它们的3种尺寸测量，即：身体颜色、位于尾部及身体其他部位的黑色羽毛与棕色羽毛的比例；翅翼斑大小、翅翼斑颜色；体型大小、鸟喙尺寸及重量进行了追踪监测。与雄鸟身体健康及成功繁殖相关的特征在不同的鸟之间存在着巨大的差异。此外，雄鸟与雌鸟是否配对成功似乎取决于那个季节在雌鸟中流行的羽饰类型。文章作者得出结论，雌鸟可能会因应环境的变化来改变它们的选择，即它们在可获得的资源中通过释出哪个雄鸟可以成为最佳父亲的信号的视觉线索来做到这一点。根据该文章披露，这一研究“可能会大大改变我们对性选择及性征夸张过程的看法”。本文作者补充说，雌鸟对雄鸟性征选择的逆转，似乎“与达尔文地雀中描述的循环自然选择相平行”。随后的研究还必须进一步观察雄鸟中的相互竞争是如何影响雄鸟的羽饰的。

    辨识平均状态的脸孔

    根据本期Brevium的介绍，一种自动化的脸孔辨识系统在“看”到一张将同一个人的几张照片进行融合后所成就的平均化的影像时，其辨识结果会精确得多。国土安全部、防止犯罪及移民与就业身份查证部门的专家可能愿意使用这种自动化的脸孔辨识系统，以确认作为身份证明的照片。但是，在不同的场景下，现在大多数的辨识系统与人脑辨识脸孔的能力相比仍相差甚远。当Rob Jenkins及A. Mike Burton对一个家谱网站内嵌入的常见的脸孔识别系统进行测试后发现，与该系统辨识单一未融合照片的能力相比，如果让该系统辨识的是某名人的由数张照片融合而成的复合照片的话，其正确辨识的照片数字会显著地增加。该文章的作者说，这些融合的照片在某种程度上“捕捉到了某一个人脸孔上的视觉要素”，使得该机器与人的识别能力不相上下。

    彗星尘并非太阳系外物质

    由“星尘使命”(Stardust mission)所收集的彗星81P/Wild2的灰尘标本看上去不像是行星间的太空尘粒子。这表明该彗星并非像人们怀疑的那样，是由太阳系外物质所组成的。相反，根据Hope Ishii及其同事的分析，被捕捉到的彗星尘中的硅酸盐颗粒看上去像是来自太阳系内侧小行星带中陨星内的硅酸盐。这些发现为小行星与彗星之间的差别可能并不如以前所想的那样明显提供了更多的证据。研究人员说，由位于同温层的飞机所收集的来自极地冰样本的行星间太空尘颗粒仍然是获取太阳系最早期物质的最佳来源。他们还注意到，某些彗星尘在与Stardust碰撞及被其捕捉时发生了明显的改变，而这一过程应该在进一步的实验室研究中被仔细检查。