本期《自然》《科学》精选

　　

2月19日Nature

封面故事：科学家应对经济危机的办法
Cover caption
科学家怎样才能渡过经济危机？在本期Nature上所发表的一组7篇文章中，历史、经
济、创新和政策制定等方面的专家给出了他们的建议。Eric Rauchway表示，美国政府
应对“大萧条”的努力对科学发展的促进作用使他受到了鼓舞（page 957）。在日本，
相关投入也获得了回报：经济学家认为上个世纪90年代是一个“失去的年代”（lost
decade）， 但该国的基础设施却得到了改善，而且正如Atsushi Sunami 和 Kiyoshi
Kurokawa所解释的那样，基础研究投入也增强了该国的全球竞争力（page 963）。
Noreena Hertz看到一个让全球资本主义社会变得更加平等的机会（page 961），而且
Jeffrey Sachs说，现在正是发达国家对发展中国家进行投资、以确保环境可持续发展
的时候（page 962）。Ian Taylor表示，在所谓的“蓝天研究”（blue-skies
research）方面投入太多应慎重，他认为现在应注重能够立即投入应用的科学思想
（page 959）。John Browning对成立不久的创业型公司的建议是：能卖什么东西就尽
量卖，大幅度削减成本（page 960）。John Geanakopolis的建议是：抵押担保至上，
政府需要在监管贷款如何发放时谨记这一点（page 958）。更多内容请访问：
www.nature.com/recession。

现代核糖体的RNA渊源（An RNA world view）
A hierarchical model for evolution of 23S ribosomal RNA
核糖体从“RNA世界”（原始生命的化学反应是由RNA而不是蛋白质来催化的一个时期）
的出现，是以DNA和蛋白质为基础的现代世界的开始。Konstantin Bokov 和 Sergey
Steinberg在Nature杂志不定期出版的“假说”（Hypothesis）栏目中提出，即便这一
事件发生在距今大约40亿年前，但现代核糖体的结构仍含有关于其早期演化的线索。他
们的分析表明，尽管人们可以看到它非常复杂，但23S rRNA的结构遵循一个比较简单的
分层组织原则，即这种层级与当演化中的核糖体获得更多蛋白组分时向其中添加新成分
的顺序有关。（Hypothesis p. 977）

清除过多神经细胞的一个调控因子（Checks and balances）
APP binds DR6 to trigger axon pruning and neuron death via distinct caspases
在胚胎发育过程中，神经细胞的生成数量是多于所需数量的，很多这些神经细胞及它们
的轴突随后会在一个自然降解过程中被清除。现在，Nikolaev等人发现，诱导凋亡的蛋
白DR6（死亡受体-6）为这一过程的一个调控因子，通过与APP（淀粉样前体蛋白）结合
发挥作用；后者是一种功能未知的跨膜蛋白，人类遗传学研究表明，它与阿尔茨海默氏
症有关。与经典的神经细胞凋亡（需要半胱天冬酶-3）不同的是，DR6/APP所诱导的降
解需要半胱天冬酶-6的激发。这项工作表明，通过DR6和半胱天冬酶-6发挥作用的APP的
一个细胞外片段，在阿尔茨海默氏症中可能有助于神经退化。（Article p. 981; News
& Views）

“狮子座环”中检测到了紫外线（The Leo ring cycle）
Massive star formation within the Leo 'primordial' ring
在上个世纪80年代所进行的射电观测中，研究人员发现了一个由中性氢（HI）构成的巨
大环，绕狮子座中的M105 和NGC 3384星系运转。这个环被称为“狮子座环”，它仍然
是一个神秘结构，被认为是“狮子座-I星系群”形成时所留下的一个残留原始云。此
前，“狮子座环”仅在光谱的射电区域（HI辐射）被检测到，说明该环中没有恒星。现
在，来自GALEX（星系演化探测器）轨道天文望远镜的观测工作，检测到了由该环某些
部分所发出的紫外线，说明在该环的子结构中最近有巨型恒星的形成。如果这种结果在
早期宇宙中很普遍，那么它们也许曾经产生了一大群尚未探测到的光线弱、金属少、无
晕圈的矮星系。（Letter p. 990）

一种改变NMR和MRI传统检测原理的新方法（Travelling-wave NMR）
Travelling-wave nuclear magnetic resonance
核磁共振（NMR）和磁共振成像（MRI）广泛用于不同科学及医学工作。虽然实施的细节
在不同应用中有所不同，但基本检测原理却是相同的：需要样品中核磁化与检测器之间
的密切耦合（因而通常它们之间极为贴近）。Bruner等人发现，放弃这一传统检测原理
是有可能的，核磁化信号可以利用由一个天线发射和接收的射频行波而被长距离相互作
用激发和检测。这种方法可以更为均匀地覆盖较大的样品。而且，通过在MRI所需的昂
贵的强磁体中心释放空间，该方法还有可能使成像体验对被检测者来说更为舒服。
（Letter p. 994; News & Views）

在磁化条件下组装复杂胶体结构的新方法（A flowering of colloids）
Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry
由简单胶体建筑单元在受控条件下组装复杂结构的方法，可产生在光子学、生物传感器
及其他领域具有有用性能的材料。现在，本期Nature报告了一种通过向由不同尺寸、磁
化和组成的胶体颗粒组成的混合物中施加磁场来在大体量液体中组装复杂胶体结构的新
方法。当这些颗粒悬浮在一种铁磁性液体中时可以获得的形状，很像电荷分布形状，如
四极形状和八极形状，能够产生各种不同的复杂结构，包括环形和花形的组合体。两个
组装的颗粒之间所存在的排斥力还会阻止团簇的形成。（Letter p. 999）

热带森林碳储存量普遍增长（Tropical forests grab carbon）
Increasing carbon storage in intact African tropical forests
热带森林储存和处理大量碳，影响大气中CO2的数量，从而也影响气候变化的速度和程
度。热带森林这一作用的贡献程度并不确定，这在很大程度上是由于缺少监测工作。现
在，一个国际合作项目收集和分析了来自由横跨世界最大的热带大陆——非洲大陆的79
个长期监测站组成的一个十国监测网络的数据。他们的发现显示，活树木中地表上的碳
储存量在1968年和2007年间每年每公顷增加0.63吨。将这个数字外推到未测量的森林并
放大到整个非洲大陆，发现非洲热带森林的树木所储存的碳总量每年增加3.40亿吨。这
些结果所提供的证据表明，老龄林中碳储存量的增长是热带的一个普遍现象。（Letter
p. 1003; News & Views）

控制蜗牛壳卷绕方向的基因（The snail that turned）
Nodal signalling is involved in left–right asymmetry in snails
蜗牛壳的手性（卷绕的方向）是生物学上的一个长期未解之谜。现在Cristina Grande
和 Nipam Patel发现，蜗牛手性是由一个以其在脊椎动物左-右非对称性中的作用而知
名的基因调控的，该基因的名称为“nodal”。多数动物是两侧对称的，但在这一框架
内却表现出不同程度的左-右非对称性。在脊椎动物和其他后口动物中，导致非对称性
的分子通道会利用信号作用分子Nodal。Grande 和Patel在两个蜗牛物种中发现了Nodal
的直系同源物（演化上的对应物）及其目标之一Pitx，还发现Nodal的失去会中断蜗牛
壳的卷绕。这表明，“nodal”信号通道对所有两侧对称动物都是原始的，并不像人们
曾经怀疑的那样是后口动物所特有的。（Letter p. 1007）

基于谷歌搜索引擎的流感预测模型（Google-driven epidemiology）
Detecting influenza epidemics using search engine query data
去年10月Nature杂志网上发表的一篇论文，借助来自“谷歌流感趋势”（Google Flu
Trends）搜索引擎一个早期版本的数据来估计当前流感的水平。现在，该论文已在
Nature杂志的印刷版中发表。这篇论文介绍了一个计算模型，它可将原始搜索查询数据
转化成一个分成不同地区的实时监测系统，该系统可准确估计流感活动，滞后约一天时
间，比各“疾病预防控制中心”所发布的传统报告快一到两星期。（Letter p. 1012;
Nature News http://tinyurl.com/5pjf9）

可模仿“核孔复合体”的人造纳米孔膜（Artificial nanopores: across the nuclear
barrier）
Artificial nanopores that mimic the transport selectivity of the nuclear
pore complex
“核孔复合体”（NPCs）是一个细胞的细胞核及其细胞质之间的通道，只让所选择的大
分子穿过核被膜。基于对这一复合物的架构和机制所做的一个阐述，
Jovanovic-Talisman等人设计和生成一种可模仿其选择性的人造纳米孔膜。这种膜有两
个由天然复合物组成的至关重要的成分——一个简单的通道和一个蛋白衬里，其中的蛋
白包括苯基丙氨酸-氨基乙酸-核孔蛋白，其更为人们所知的名称为“FG-nups”。同在
天然复合物中一样，人造纳米孔也只允许运载专门与“FG-nups”结合的“货物”的运
输因子通过。这项工作为研制一系列能够检测和分类具有医学和工业用途的分子的、从
自然界得到启发的纳米器件打开了通路。（Letter p. 1023）

“隐秘不稳定转录体”（CUTs）的检测与分析（Small RNAs: making the CUT）
Bidirectional promoters generate pervasive transcription in yeast /
Widespread bidirectional promoters are the major source of cryptic
transcripts in yeast
本期Nature上两篇论文揭示了酵母基因组中隐秘或隐蔽转录的普遍存在。“隐秘不稳定
转录体”（CUTs）是芽殖酵母中的一大类RNA聚合酶-II型转录体，在合成之后立即被降
解。因此，在不久之前，人们一直未能检测到它们。 在本期的这两篇论文中，高分辨
率基因组分析显示，CUTs主要是从启动子区域中和在反义方向上产生的。因此，酵母中
普遍存在遗传上的双向启动子，表明这些非编码转录体可能有一个调控功能。
（Letters pp. 1033, 1038; News & Views）

2月20日Science

需氧氮素循环之古老发端
  
 
据2月20日的《科学》杂志报道说，在一个有25亿年历史的澳大利亚页岩中所测到的氮和碳同位素也许可以捕捉到现代需氧氮素循环的最初日子，该循环是由远古的微生物活动所驱动的。这个氮素循环的中心是微生物，这一化学旅程将氮素从其大气形式转变为所有生命体所使用的形式。Jessica Garvin及其同僚检验了这些同位素的证据后提出，现代的氮素循环（即在此循环中，能加工氧的细菌帮助产生了硝酸盐和亚硝酸盐。）可能在氧气于23亿年前开始积累之前就已经形成了。这些发现提示，至少有一个主要的氮素加工细菌组在地球的大气变得富含氧气之前就已经演化而成了。

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Article #11: "Isotopic Evidence for an Aerobic Nitrogen Cycle in the Latest Archean," by J. Garvin; R. Buick at University of Washington in Seattle, WA; A.D. Anbar; G.L. Arnold at Arizona State University in Tempe, AZ; A.J. Kaufman at University of Maryland in College Park, MD.

抗病能力更强的小麦之基因线索

 
  
据2月20日的《科学》杂志报道说，对保护小麦不染上真菌疾病的基因的新的了解可以帮助植物育种工作者研发出抗病能力更强的小麦品种。Simon Krattinger及其同僚说，真菌疾病是全世界各地种植的小麦和其它谷类作物的一个主要威胁。对农夫来说，利润最大而且最为环保的策略就是种具有抗病基因的小麦品种。某些小麦品种携带一些天然的抗病基因，而两项新的研究发现了某些这类基因的分子学基础。Krattinger及其同僚利用与其它禾本植物基因组进行比较的方法来克隆并分析Lr34基因，该基因已知可以赋予植株抵抗三种破坏力最强的小麦真菌性致病原，即小麦叶锈病、条锈病和白粉病。Daolin Fu及其同僚也以类似的方法克隆了Yr36基因，该基因帮助野生小麦抵御条锈病，但该基因却在用来制作面包和意大利面食的人工种植的小麦中丧失了。这2种基因或多或少提供给植株抵抗某些真菌性致病原的能力，而真菌看来却无法演化出相应的反应。

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Article #16: "A Putative ABC-Transporter Confers Durable Resistance to Multiple Fungal Pathogens in Wheat," by S.G. Krattinger; E. Bossolini; L.L. Selter; B. Keller at University of Zurich in Zurich, Switzerland; E.S. Lagudah; W. Spielmeyer; H. McFadden at CSIRO Plant Industry in Canberra, ACT, Australia; R.P. Singh at CIMMYT in Mexico City, Mexico; J. Huerto-Espino at INIFAP in Chapingo, Mexico;H. McFadden presently at Department of Innovation, Industry, Science, and Research in Canberra, ACT, Australia; E. Bossolini presently at University of Bern in Bern, Switzerland.