Nature，Cell，Science封面故事

本期的《Nature》、《Science》与《Cell》封面内容精彩纷呈，值得关注，分别在深海病毒，动物雌雄特征差异化的基因开关等方面获得了重要研究进展。

　　

《Science》封面

波浪发电、潮汐发电、风力发电、火力发电，不知道科学家有没有考虑过利用重力发电，毕竟上述几种发电方式，有些就牵涉到重力现象，或许将来真有那么一天，咱们的车子、时钟、手机，都会变成重力发电。但在此之前，有些科学家企图利用人造的光合作用来发电。

利用氢氧转化成燃料发电一直是科学家的梦想，然而要将氢氧分离的过程却十分困难。但最近，美国麻省理工大学（MIT）的化学家Daniel Nocera利用太阳能，分离了水中的氢氧分子，分离后的分子储存在燃料电池中，可供日后转化成电力之用。Nocera在接受媒体访问时表示：“这至少开启了大规模利用太阳能的一扇大门，因为如今我们有了更简单的方法......来储存能量。”
 

《Nature》封面

深海沉积物含有大量以微生物质形式存在的碳，这一生态系统的动态只是到现在才正在被确定。上期Nature上的一篇论文指出，在一个大面积的沉积物真核生物群落中，古细菌相对于细菌来说居支配地位。在本期Nature上，Danovaro等人报告了病毒感染在这一生态系统中的影响。

来自232个沉积样品的数据表明，病毒的产量是非常高的。病毒感染能使真核生物质产量减少80%以上（在1000米深度之下接近100%），从而将大量溶解的有机碳释放进深海中。在因其他原因缺乏资源的水域，营养物的这种注入尤为重要。因此，病毒在全球生物地球化学循环、深海代谢和我们生物圈最大生态系统的总体功能方面似乎扮演一个重要角色。本期封面图片所示为深海病毒和细菌之间的争斗，在这一争斗中，被病毒破坏的细菌为其他细菌提供食物。

《Cell》封面

对于查尔斯达尔文来说，孔雀尾巴的问题在他的自然选择理论中是一个极端的例子。在19世纪60年代他写给其最热心的拥护自然选择学说的美国朋友Asa Gray的信中提到，“无论我何时看到孔雀羽毛，都让我觉得难受！”这位伟大的英国自然主义者一直苦于无法解释为什么会有如此浪费又看起来累赘的羽毛存在，最后他归结于性别选择——即孔雀的这种装饰特点是一种在配对游戏中，比其它方面更重要的优势。

现在来自威斯康星州大学分子生物学实验室，霍德华休斯医学院等处的研究人员解开了这个难题，回答了为什么这种雄性特征的进化原因：他们在雄性果蝇中发现了一个简单的基因开关如何调控这种特征的，以及这个开关是如何进化的，而且这一研究成果也解释了雄狮如何长出浓密的毛，公鹿如何用鹿角取得好印象，以及为什么孔雀需要那些华丽的装饰。


由威斯康星大学麦迪逊分校分子生物学家Sean Carroll领导的研究团队描述了果蝇中一个基因环路（genetic circuit）的调控和进化——这个环路帮助雄性果蝇修饰其腹部，这项工作也说明了在雌性中同样的基因环路是如何抑制这种修饰的。Carroll表示，“这项研究关注的是怎么样，而不是为什么”，“即这种特征是如何出现在一个性别中，而不在另一个性别中出现。”

第二性征的起源问题是目前进化生物学系统中的一个重要问题，文章的第一作者，威斯康星大学麦迪逊分校的博士后研究员Thomas Williams表示，“雄性和雌性具有相同的一套基因，如何能特异性的修饰雄性基因，而不影响雌性基因呢？”Cell的这篇最新文章回答了这个问题，就是在于雄性果蝇中的一种具有基因抑制作用的蛋白，这种蛋白给雄性果蝇在腹部末端添上了颜色。

“果蝇并不需要新的基因完成新模式”，Carroll说，“它们仅仅改变了雄性和雌性如何利用共同的一套基因的方法。”调控这个蛋白表达的基因开关来源古老，其进化产生是为了另一个完全不同的目的，但是随着变异的积累——可能是由于性别选择，这个开关驱使雄性果蝇发生了变化。“这个开关在数亿年前就存在了，这是因为它有一个不同的任务”，“但是随后它被修改了，进化是一个积累的过程。”

Williams和Carroll的研究也证明这个装饰的过程并没有出现在雌性中，“我们有足够的证据证明这是一种雄性特异性的进化方式”。同样的过程出现在许多动物中，包括从人类，大象和海豹到鱼和甲虫这样的动物。Carroll解释道，“这些是最快速的进化，如果雌性也同样改变，那么这些特征就没有意义了，也不会得以增强。”

“这是一个折衷的办法”，“只要利益超过了成本，这种特征就会保留下来，果蝇的颜色模式可以帮助了解在不同的性别，相同的一套基因如何产生不同的特征”。

（生物通：张迪）
 

原文摘要：

Science 22 August 2008:
Vol. 321. no. 5892, pp. 1072 - 1075 DOI: 10.1126/science.1162018
In Situ Formation of an Oxygen-Evolving Catalyst in Neutral Water Containing Phosphate and Co2+

Nature 454, 1084-1087 (28 August 2008) | doi:10.1038/nature07268; Received 5 May 2008; Accepted 15 July 2008
Major viral impact on the functioning of benthic deep-sea ecosystems

Cell, Vol 134, 610-623, 22 August 2008
The Regulation and Evolution of a Genetic Switch Controlling Sexually Dimorphic Traits in Drosophila