本期《自然》《科学》《PNAS》精选

　　

2月12日Nature

钙闪烁引导细胞定向迁移
定向细胞运动依赖于细胞内的钙梯度。在关于迁移性成纤维细胞的一项研究中，魏朝亮（音译）等人发现，钙闪烁（高钙微区）是引导细胞向其目标迁移的机制的构成部分。钙闪烁在迁移细胞的前沿最为活跃。在有一个趋化梯度时，会形成一个非对称的钙闪烁活性梯度，后者又会促使细胞转向化学引诱物的方向。

前列腺癌的一个标记物
对前列腺癌样品中的代谢物所做的一项系统分析，导致这样一个发现：肌氨酸（包括肌肉在内的很多生物组织中的一种常见氨基酸）在侵略性前列腺癌中含量显著升高，在男性前列腺癌患者的尿样中可检测出来。这一发现使得肌氨酸成为用于前列腺癌诊断的一个候选生物标记。将从甘氨酸生成肌氨酸的酶定向剔除，在小鼠实验中会减弱前列腺细胞入侵，这说明肌氨酸在癌细胞转移中可能扮演一个角色，并且肌氨酸通道是又一个可能的治疗目标。

人类细胞中发现一种RNA开关
RNA开关或核糖开关（涉及小配体向RNA上的结合）已知在细菌、真菌和植物中调控基因表达，在那里它们对各种不同的代谢物或营养物的缺乏或过多频繁做出反应。现在，一种RNA开关已在人类细胞中被发现。它是编码“血管内皮细胞生长因子”（VEGF）的mRNA的3´未转译区域的一个成分，而VEGF则是对血管形成非常关键的一种蛋白。可开关的mRNA可结合两种不同的复合物：GAIT 或 hnRNP L。其中一种的结合诱导产生一个特定的构形，它会阻止另一种的结合。具体结合哪个因子，取决于指示炎症和缺氧状态的环境信号。该开关的形成可能是为了维持对缺氧或发炎组织的氧供应，并且可能是在多细胞动物中调控基因表达的一种依赖于蛋白的RNA开关的例子（在这些动物体内，对不同输入信号的精确集成要比迅速反应更为重要）。

一些细菌含有无细胞壁的L-型细胞
细菌依靠细胞壁来防止物理和化学损害及渗透溶解，但研究人员却在一些细菌中发现了被认为没有细胞壁的罕见的L-型细胞。它们可能在躲避宿主免疫系统及青霉素等抗生素（它们以细胞壁合成为作用目标）的识别中发挥一定作用。然而，L-型细胞非常难生长和操纵，因而难以研究。这种情况现在有可能改变，因为研究人员找到了培养常见模型生物B. subtilis 168的可通过基因手段跟踪的L-型细胞的一个途径。关于这一新系统的早期发现证实，L-型细胞的复制并不需要细胞壁合成，也不需要正常细胞分裂机制。相反，L-型细胞利用一个“extrusion-resolution”机制来增殖，通过一个步骤生成多种后代。这些发现在演化方面可能具有一定意义。细胞壁普遍见于各种细菌，所以很可能存在于这些古生物的最后共同祖先内。L-型细胞所采用的这一新颖的复制过程，有可能为了解细胞壁出现之前的增殖模式提供一个窗口。

基因增强子的时空分布
确定增强子（可与调控蛋白结合来增强基因转录水平的短DNA片段）的时空分布，在人类基因组的功能注解方面仍是一个挑战。ChIP-seq（英文全称为“chromatin immunoprecipitation with massively parallel sequencing”）的活体应用被用来描绘在发育中的小鼠组织中与增强子相关的蛋白p300在整个基因组范围的分布。在胚胎前脑、中脑和四肢组织中，有几千个p300结合点，对其中的一个样本所做测试表明，它们大多数都与可重现的增强子活性有关。这种类型的数据集对于研究增强子在人体生物学及病理过程中的作用将是有用的。

灵长类基因组重复片段对比图
现在，由于已经有了四种灵长类（猕猴、红猩猩、黑猩猩和人类）的基因组序列，我们便有可能来构建四种灵长类基因组的一个重复片段对比图。这项工作现已完成，所获得的图被用来重建人类基因组所有重复片段的演化史。导致人类和非洲类人猿的先祖分支，在如单碱基对突变等其他突变过程减速时，其重复片段的积累速度增加了四倍。

丙肝疫苗及疗法研究所需小型动物模型
开发一种针对丙肝病毒（肝病的主要致病原因）的有效疫苗及特异性抗病毒疗法的工作，因缺乏一种方便的小型动物模型而受阻。随着间隙连接蛋白“Occludin”作为丙肝病毒细胞入口受体的第四个和最后一个关键组分的发现，这种捉摸不定的实验模型可能离我们更近一步了。除了人类“Occludin”外，鼠类细胞的病毒感染也需要以前已经识别出的丙肝病毒入口因子CD81、B-类I-型清道夫受体以及Claudin-1的表达。

2月13日Science

感到妒忌的痛苦
  

  
据2月13日的《科学》杂志报道说，一项研究的结果表明，我们的社交生活与我们的切身经验比一般人假设的要密切得多。研究人员应用fMRI来观察人们的脑中有哪些区域会对妒忌和schadenfreude（幸灾乐祸，即从他人的痛苦中汲取快乐）的情绪起反应。Hidehiko Takahashi 及其同僚在19位健康受试者身上进行了2项fMRI研究，并对他们在不同的场合中对这2种社交情绪的神经反应进行了分析。研究人员发现，妒忌的感觉会刺激扣带皮层的背侧前部（该同一区域还与身体的疼痛相关），而schadenfreude 的感觉所触发的是腹侧纹状体，而这是一个处理与奖赏有关的区域。研究人员还观察到，这些受试者脑中的“奖赏”信号在受试者所妒忌的人遭遇不好的事情的时候会更为强烈。这些发现第一次证明了在社交痛苦与快乐之间的动态关系， Matthew Lieberman 和 Naomi Eisenberger在一篇Perspective中更加详细地讨论了这一发现的含义。

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Article #19: "When Your Gain Is My Pain and Your Pain Is My Gain: Neural Correlates of Envy and Schadenfreude," by H. Takahashi; T. Suhara at National Institute of Radiological Sciences in Inage-ku, Chiba, Japan; H. Takahashi; M. Matsuura at Tokyo Medical and Dental University in Bunkyo-ku, Tokyo, Japan; H. Takahashi at Japan Science and Technology Agency in Kawaguchi, Saitama, Japan; M. Kato at Keio University School of Medicine in Shinjuku-ku, Tokyo, Japan; D. Mobbs at University of Cambridge in Cambridge, UK; Y. Okubo at Nippon Medical School in Bunkyo-ku, Tokyo, Japan.

跟踪跨越南北半球的鸣禽
  
 
 
  
据2月13日的《科学》杂志报道说，研究人员第一次成功地在鸣禽身上安放了极其细小的背负定位器来跟踪它们的季节性迁徙。研究的结果表明，这些小鸟能够比任何人以往曾经相像的要飞得更远和更快。该研究还给人们就这些鸣禽的迁徙路线提供了更为精确的资讯。这些数据可帮助人们保护鸣禽的种群，因为鸣禽的数量在过去的数十年中在全世界范围内都在下降。这些数据还能够帮助人们观测诸如栖息地丧失和气候变化等环境问题。在一篇Brevium 中, Bridget Stutchbury 及其同僚描述了他们是如何将这些微型的跟踪装置附加到14只画眉鸟及20只北美洲紫燕身上的。研究人员是在2007年在美国的宾夕法尼亚州的繁殖地给这些鸣禽安放跟踪装置的。当研究人员在2008年夏季从5只画眉和2只紫燕身上找回其地球定位器后，他们可以重新构建这些鸣禽的个体迁徙路线及过冬地点— 一直远至南美洲然后再回到宾夕法尼亚。研究人员发现，这些鸣禽可以每天飞行311英里以上，且其飞行高度比先前估计的要高得多，而且这些鸣禽在春季的迁徙速度比在秋季要快出2-6倍之多。这些在研究中使用的微型地球定位器可以探测光线，因此研究人员可以通过记录日出与日落的时间来估计该类鸣禽所位于的纬度和经度。

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Article #10: "Tracking Long-Distance Songbird Migration by Using Geolocators," by B.J.M. Stutchbury; S.A. Tarof; T. Done; E. Gow; P.M. Kramer at York University in Toronto, ON, Canada; J. Tautin at Purple Martin Conservation Association in Erie, PA; J.W. Fox; V. Afanasyev at Natural Environment Research Council in Cambridge, UK.

 

解码普通感冒病毒
  
 
  
据2月13日的《科学》杂志报道说，研究人员构建了一个引起普通感冒的致病原鼻病毒的系谱图。该系谱图可以帮助药物开发商通过将哪些病毒株作为标靶而找到治疗感冒的方法。 普通感冒长期以来一直是一个很大的谜团，其主要原因是因为造成感冒的致病原并非只有一种感冒病毒。科学家们已经发现了99种已知的鼻病毒株，他们相信还有更多的鼻病毒没有被发现。在某些病例中，感冒症状轻微；而在另外一些病例中，它们会导致耳朵和肺部的继发感染，甚或引起哮喘。以往有几次研发感冒药物的尝试失败了，其原因可能是因为这些药物对有些感染某些病毒株的人有效，但对其他人却无效。为了解决不同病毒株的问题，Stephen Liggett及其同僚现在已经完成了对所有已知鼻病毒及某些新近发现的新病毒株的基因组序列分析。他们接着通过比较基因序列以及每一种病毒的不同物理特征而制作了一个鼻病毒的系谱图。他们除了发现2个已知的主要集群之外还在该系谱图上发现了新的分枝。他们证明，关系疏远的病毒可以通过重组而产生新的病毒株。这些发现还提示，鼻病毒序列中有一个特殊片断特别易变并可能会影响该病毒的毒性，这就像人们已知的在灰髓炎病毒中有一个相应的片断也具有同样的性质。除了能够帮助人们研发药物之外，这些发现还将为研究人员研究鼻病毒的演变、多样性和耐药性打下基层。

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Article #24: "Sequencing and Analyses of All Known Human Rhinovirus Genomes Reveals Structure and Evolution," by A.C. Palmenberg at University of Wisconsin in Madison, WI; D. Spiro; R. Kuzmickas; S. Wang; A. Djikeng at J. Craig Venter Institute in Rockville, MD; J.A. Rathe; C.M. Fraser-Liggett; S.B. Liggett at University of Maryland School of Medicine in Baltimore, MD.

 

向学步幼童做手势可在日后促进他们的词汇能力
  
 
  
据2月13日的《科学》杂志报道说，对大约14个月的宝宝做手指指点及其它的手势会对他们几年后词汇的发展有帮助。 这些发现提示了对某些现象的部分解释，即为什么来自较低社会经济层次的孩子比那些来自较高社会经济层次的孩子的词汇量要小。先前的研究表明，这一差别与家长如何同孩子交谈有关。现在，Meredith Rowe 与Susan Goldin-Meadow 显示了家长们对其孩子所作的手势看来也对孩子的词汇发展有影响。研究人员对14个月大的来自不同社会经济阶层的孩子做了录像，并纪录了在家长与孩子们互动时的词汇和手势。此后，当孩子4岁半大的时候，研究人员对这些孩子的词汇技能进行了评估。其结果表明，来自较高社会经济层次的孩子在4岁半时具有较大的词汇量，这一事实至少可以通过这些孩子在14个月时所做的手势而得到部分的解释，而这又可以回溯到这些孩子在14个月时他们的家长所做的手势。文章的作者提出，手势是孩子们早期发育的一种技能，其时间在孩子们的词汇技能差异变得明显之前。如果进一步的研究可以显示增加手势应用会使得儿童在早期就能增加其词汇量，那么手势将是进行人为干预的一个良好的目标。

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Article #23: "Differences in Early Gesture Explain SES Disparities in Child Vocabulary Size at School Entry," by M.L. Rowe; S. Goldin-Meadow at University of Chicago in Chicago, IL.

 

2月10日PNAS

绝对湿度控制流感传播

科学家发现了绝对湿度与流感病毒的生存和传播之间的联系，这可能解释为什么流感在温带国家的冬季流行。过去的研究没能发现相对湿度和病毒传播或生存之间的显著联系，但是Jeffrey Shaman 和Melvin Kohn如今说重要的因素是绝对湿度而非相对湿度。绝对湿度是对空气中水的总量的量化，而相对湿度测量的是空气中的水与水饱和程度的比例，它强烈地受温度影响。长久以来湿度被认为影响着病毒的传播，因为空气中的水被认为可以影响空气传播的液滴中的病毒颗粒的传播和生存。这组作者重新分析了来自此前发现了病毒传播和相对湿度之间微小联系研究的数据，结果证明了流感病毒的传播和绝对湿度之间有更加强烈的相关性。Kohn及其同事发现，流感病毒在绝对湿度更低的环境下生存时间更长，这可能解释它在更冷、更干燥的月份里更有效传播的原因。绝对湿度为什么会影响病毒生存的准确原因仍然有待确定。这组作者提出，在急诊室等关键区域增加湿度可能减少流感的传播。

论文#08-06852: "Absolute humidity modulates influenza survival, transmission and seasonality," 作者Jeffrey Shaman 和Melvin Kohn

媒体联系人：Jeffrey Shaman，俄勒冈州立大学海洋和大气科学院

College of Oceanic and Atmospheric Sciences, Oregon State University, Corvallis, OR

电话：541-737-4915

电子邮件：[e-mail]

 

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增强运动能力

一种能增强人体血液输氧能力、而且可以通过饮水服用的化合物可能有助于改善心力衰竭患者的运动能力。Jean-Marie Lehn及其同事发现，myo-inositol trispyrophosphate (ITPP)与携带氧气的血红素蛋白相结合，而且促进后者向周围组织释放氧气，因此增加了运动能力。这组作者给健康的小鼠和心力衰竭的小鼠服用了ITPP，他们提出这种化合物导致了两组小鼠的与剂量相关的运动能力的增加。通过注射或饮水服用ITPP产生的运动能力的改善是类似的。对于患心力衰竭的小鼠，ITPP还减少了缺氧诱导蛋白质的浓度，这显示着ITPP是通过改善对肌肉输送氧从而起作用。这组作者得出结论说，由于心力衰竭通常发生在心血管系统失去向身体提供足够的氧的能力的时候，口服ITPP促进向小鼠缺氧组织输氧的能力让这种化合物成为了治疗心力衰竭患者运动能力减少的一种有吸引力的候选药物。

论文 #08-12381: "Enhanced exercise capacity in mice with severe heart failure treated with a novel allosteric effector of hemoglobin, myo-inositol trispyrophosphate," 作者 Andreia Biolo, Ruth Greferath, Deborah A. Siwik, Fuzhong Qin, Eugene Valsky, Konstantina C. Fylaktakidou, Srinivasu Pothukanuri, Carolina D. Duarte, Richard P. Schwarz, Jean-Marie Lehn, et al.

媒体联系人：Jean-Marie Lehn，法国路易·巴斯德大学超分子化学实验室

Supramolecular Chemistry, Universite Louis Pasteur-ISIS, Strasbourg, FRANCE

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正在消失的中美洲蝾螈

一项新的研究表明中美洲的蝾螈正在加入其它在全世界范围正在神秘消失的蛙和其他两栖类物种的行列。在对墨西哥南部和危地马拉的蝾螈物种进行的调查中，David Wake及其同事发现两种蝾螈物种完全消失，而许多其他物种与20世纪70年代的数据相比显示出了显著减少。无肺蝾螈又称为无肺螈（Plethodontidae），是蝾螈的一科，占了全世界所有蝾螈的65%，而且只见于热带。这种蝾螈通过它们的皮肤“呼吸”，生活在从沿海低地到山脉高地的许多种栖息地。2005-2007年的调查没能发现1970年的两种最常见的无肺蝾螈Pseudoeurycea brunnata 和P. goebeli。这组作者发现，在总体上，陆生蝾螈的数量减少比生活在树上的蝾螈更多，尽管这组作者没能发现这种减少的主要原因。他们提出，发现这种蝾螈减少的原因将有助于生态学家提出有效的保护策略。

论文 #08-13051: "Dramatic declines in neotropical salamander populations are an important part of the global amphibian crisis," 作者Sean M. Rovito, Gabriela Parra-Olea, Carlos R. Vásquez-Almazán, Theodore J. Papenfuss和 David B. Wake

媒体联系人：David Wake，加州大学伯克利分校脊椎动物博物馆

Museum of Vertebrate Zoology, University of California, Berkeley, CA

电话： 510-643-7705

电子邮件：[e-mail]

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预防阿兹海默症的神经元损伤

两种新发现的化合物可能通过封闭受损神经元的小孔从而有助于阻止阿兹海默病典型的神经元损伤。被称为淀粉样缩氨酸原纤维的小蛋白质在患有阿兹海默症的人们的大脑中聚集，并导致了神经元死亡。尽管神经死亡的准确方式还不清楚，科学家发现这些原纤维在神经元的外层制造出了小的通道，这可以让钙进入并导致细胞死亡。Harvey Pollard及其同事发现了两种小分子阻滞剂，它们可以通过封闭这些通道并防止钙的进入从而防止细胞死亡。这组科学家证明了这两种化合物都可以在类似的浓度下阻断这些通道，而且效果几乎是100%。然而，其中一种化合物能不可逆地阻断通道，而另一种的效果很容易逆转。这组作者得出结论说，这两种化合物都有潜力用于治疗阿兹海默症，而且可能代表了一种治疗该病的新方法。

论文 #08-13355: "Small molecule blockers of the Alzheimer A(beta) calcium channel potently protect neurons from A(beta) cytotoxicity," 作者Juan Carlos Diaz, Olga Simakova, Kenneth A. Jacobson, Nelson Arispe和Harvey B. Pollard

媒体联系人：Harvey Pollard，美国卫生科学统一服务大学解剖和细胞生物学系

Department of Anatomy and Cell Biology, Uniformed Services University of Health Sciences, Bethesda, MD

电话：301-295-3204 (主要), 301-295-3661 (次要)

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机器人帮助研究颗粒表面上的运动

使用六腿机器人SandBot进行试验可以让科学家探索有肢体的机器在诸如沙地和砾石等材料上的表现如何。与活的动物相比，有腿机器人在获得运动过程中的最大可能速度和控制方面还有很长的路要走，特别是在颗粒材料上，根据施加压力的不同，颗粒材料的行为可能是固体、气体、液体或玻璃。适应这样的形状改变的地基超出了大多数机器人的能力。Daniel Goldman及其同事用SandBot进行了试验——最初设计并建造这种机器人的是宾夕法尼亚大学的科学家——并研究了它的表现如何取决于它的腿的旋转频率以及它所行走的材料的填充率。随着旋转频率的增加或填充率的下降，这个机器人迅速从步行向效率更低的“游泳”转变。这组科学家开发了一个利用罂粟种子作为介质的模型，捕捉了这种行为的大部分。这个模型显示这种转变是由于肢体向颗粒地基的插入增加以及挥动的腿造成的物质的扰动。这组科学家说，对颗粒物理的更好的理解可以让机器人获得更好的表现。

论文#08-09095: "Sensitive dependence of the motion of a legged robot on granular media," 作者Chen Li, Paul B. Umbanhowar, Haldun Komsuoglu, Daniel E. Koditschek和 Daniel I. Goldman

媒体联系人： Daniel Goldman，佐治亚理工学院物理学院

School of Physics, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA

电话：404-894-0993

电子邮件： [e-mail]

该论文配有图片和视频可供索取

 

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媒体联系人：Andrew D.B. Leakey伊利诺伊大学植物生物学系和基因组生物学研究所

Department of Plant Biology and Institute for Genomic Biology, University of Illinois, Urbana, IL

电话：217-244-0302 (白天), 217-766-9155 (晚间)

电子邮件：[e-mail]

 

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媒体联系人：Ceridwen Fraser，新西兰Otago大学动物学系

Department of Zoology, University of Otago, Dunedin, NEW ZEALAND

电话；[phone]

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