本期《自然》《科学》精选

　　

03月12日Nature

封面故事：“北京人”化石年龄被重新确定
以“北京人”为人们所熟知的“直立人”（Homo erectus）头盖骨在古人类学及公众想象中都占据一个重要位置，这不仅是因为它是最早发现的“人族”（hominin）化石之一，而且是因为它的发现地。“北京人”化石是上个世纪30年代在周口店村附近龙骨山遗址发现的。自那时起，关于这些化石的年龄一直存在激烈争论，但这个问题现在利用最近开发的一项技术已经解决，该技术通过测量所埋藏的、来自宇宙的铝-26和铍-10元素来确定洞穴沉积物的年代。计算结果表明，它们的年龄约77万年，比人们通常所想的早近30万年。这一结果表明，原始人类在一些相当寒冷的时期就在那里生活；该结果还对认为早期原始人类只在温暖的间冰期向北迁移的某些已被人们接受的观点提出了疑问。

大型非编码RNA的功能
哺乳动物基因组被转录而产生无数大型非编码RNA，但它们的功能不清楚，主要是因为这些转录体很少或没有演化保守性的证据。现在，一种对这些神秘分子进行定性的新方法推动了这一领域的发展。该方法不是以RNA分子本身为目标，相反，它们的存在表现为四种小鼠细胞类型的DNA中的染色质修饰或表观基因组标记。用该方法进行的搜索工作产生了超过1000个多外显子转录单元，它们与已知的蛋白编码位点不重叠，具有高度保守性。这些“大型干涉性非编码RNA”（lincRNAs）中的每一个，都可能有从胚胎干细胞多能性到细胞增殖在内的一定功能。特定lincRNAs是由在包括p53、NFKB、Sox2、Oct4和Nanog在内的过程中起关键作用的转录因子调控的，而且这些lincRNAs中大多数在不同哺乳动物中都保留了下来。

控制抗菌素的核糖开关
核糖开关（Riboswitches）是结构性RNA元素，它们与特定配体结合，来控制它们所结合的基因的表达。核黄素和相关化合物的输送及合成中所涉及的几个细菌基因由一个与黄素单核苷酸（FMN）结合的核糖开关调控。Serganov等人报告了与FMN、核黄素和一个抗生素相结合的代谢物传感区域的异乎寻常的结构。这一相对来说比较开放的袋状配体结合区域表明，我们有可能设计基于FMN的抗菌素。

机械传导的调控机制
机械传导（机械力向神经脉冲中的传导）是包括引力的听、触和感在内的若干感觉的基础。人们知道，Johnston’s organ（果蝇触须中一组近500个传感神经元）能探测触须在由一个潜在配偶的求偶歌声诱导下所产生的振动。现在，两个实验室发现了这一系统所调节的其他感觉：Martin Göpfert 和 Kei Ito发现，它能探测由引力所造成的触须偏转；Yorozu等人发现，它还能探测由风所造成的触须偏转。然而，对这三种刺激的行为反应却是不同的，因为在每种情况下被刺激的是不同亚组的神经元。这些截然不同的机械感觉在一个器官中由不同神经通道来处理的方式，让人联想到人内耳的前庭分隔，这种分隔使内耳能够处理声音和平衡。因此，这些研究结果为将果蝇作为一个探测机械传感刺激的、具有广泛适用性的模型体系来进一步进行遗传研究开辟了道路。

汶川地震由地壳收缩造成
作为喜马拉雅山东缘的龙门山山系，比青藏高原上任何地方的地形起伏都大。它是2008年汶川7.9级大地震的发生地。在这次地震之前，无论是测地学还是地质学测量工作都没有测出该山系前端有明显收缩现象，从而引发了关于产生该山系之地形的作用力的激烈争论。现在，Judith Hubbard 和 John Shaw发表了来自平衡的地质横断面的证据，该证据表明，地壳收缩是龙门山和青藏高原隆起的一个主要作用力，2008年汶川地震是这一收缩过程的一个结果。

用PD-1阻断方法治疗HIV感染
PD-1（程序性死亡-1）是B7/CD28家族的一个免疫受体分子，抑制对慢性病毒感染的免疫反应。研究表明，PD-1阻断能提高被SIV感染的猕猴的抗病毒免疫反应，而不会产生副作用。这种治疗方法（采用一种对人PD-1有特异性的抗体）还能延长存活时间。PD-1阻断在没有抗逆转录病毒药物的情况下是有效的，这说明，一种类似的治疗方法对于HIV/AIDS患者可能也是有效的，也许还可结合药物治疗或疫苗治疗来进行。

病原体宿主特异性的改变
了解细菌与动物之间的互利关系，对于包括病原微生物学在内的生物学的几个领域来说越来越重要。很多病原体对某一种宿主或组织具有特异性，但这种特异性的分子基础基本上还不清楚。现在，对名为Euprymna scolopes的乌贼与生物发光细菌Vibrio fischeri之间的互利关系中的宿主特异性所做的一项比较基因组研究表明，一个细菌基因（即调控基因rscS）的存在可改变宿主范围。当这个基因在该细菌通常在日本松毬鱼身上寄生的菌种中表达时，它足以形成一个共生生物膜，这个膜是细菌在乌贼身上生存的关键。这项工作提出一个可能性：为了治疗之目的，也许可对人病原体的特异性进行类似操纵。

有丝分裂过程中引起基因沉默的原因
基因转录在细胞分裂期间会停止，人们知道这一事实已超过40年了。对这一点的解释一直是：染色体凝缩限制了RNA聚合酶的活性，但对芽殖酵母所做的一项研究表明，事实并不是这样的。真实情况是，保守磷酸酶CDC14（核仁分离和有丝分裂退出所需的一种有丝分裂调控因子）通过阻止RNA聚合酶-I（Pol-I）在分裂后期向核糖体DNA定位而引起基因沉默。如果核糖体转录不关闭，那么转录体的存在将会阻止凝缩蛋白的加载和阻断染色体凝缩及分离。

3月13日Science

一种隐性的阿尔茨海默基因
据3月13日的《科学》杂志报道说，根据一项新的研究披露，对一种造成阿尔茨海默病的基因的变异来说，如果某人从其双亲那里遗传了该种变异的基因的话，其罹患阿尔茨海默病的机会比仅从父母中一个人那里遗传该变异基因的机会要小。 文章的作者说，这种由单个基因变异而产生的保护性作用可能为治疗阿尔茨海默病提供新的途径。 这些发现还表明有这样的可能，即其它的被认为无害的基因变异如果被遗传了双份的话就可能会引起疾病。这进而表明，在一个具有该种疾病历史的家族中有必要进行遗传学的筛检。 在所有的阿尔茨海默症病例中，只有非常小的比例是因为遗传造成的，但这些病例常常会在生命的相对较早的时期出现并比该病的其它形式会更快地进展。 现在发现的是遗传性阿尔茨海默病的第一个已知的隐性基因变异；其它类型的已知基因变异都是显性的，即只要遗传有一份这样基因就足以引起该种疾病。 所有这些变异都发生在淀粉样蛋白前体（或称APP）之中，该蛋白前体会被多种酶切割成“β-淀粉样蛋白”片断，该蛋白片断会在阿尔茨海默病患者的脑中积聚。 Giuseppe Di Fede及其在意大利的同僚现在描述了一种叫做A673V的APP变异，它会导致β-淀粉样蛋白产生的增加并增加了β-淀粉样蛋白积聚的可能性，从而形成淀粉样的纤维。 但是，在杂合子患者中，正常蛋白与变异蛋白之间的相互作用有时会阻断这一变化，从而在实际上阻止了β-淀粉样蛋白的产生。 这一发现可能可以解释为什么杂合子基因携带者即使在非常老的年龄也不会得该种疾病。

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Article #17: "A Recessive Mutation in the APP Gene with Dominant-Negative Effect on Amyloidogenesis," by G. Di Fede; M. Catania; M. Morbin; G. Rossi; S. Suardi; G. Mazzoleni;' M. Merlin; A.R. Giovagnoli; S. Prioni; A. Erbetta; C. Falcone; F. Tagliavini at "Carlo Besta" National Neurological Institute in Milan, Italy; M. Gobbi; L. Colombo; A. Bastone; M. Beeg; C. Manzoni; M. Salmona at Istituto di Ricerche Farmacologiche "Mario Negri" in Milan, Italy; B. Francescucci; A. Spagnoli at Centro Sant'Ambrogio Fatebenefratelli Cernusco sul Naviglio in Milan, Italy; L. Cantu; E. Del Favero at University of Milan in Milan, Italy; E. Levy at New York University School of Medicine in Orangeburg, NY; E. Levy at Nathan S. Kline Institute in Orangeburg, NY.

抹掉害怕的记忆
据3月13日的《科学》杂志报道说，研究人员已经找到了一个与小鼠的害怕记忆有关联的特别的神经元亚群，这一发现将有助于阐明我们的人脑是如何储存记忆的。 这些发现可能还会有一天给试图战胜恐惧的人们带来治疗效果的改善。 Jin-Hee Han及其同僚用听觉惊吓训练的方法来训练小鼠，接着又将其外侧杏仁核的特殊神经元亚群毁掉，该神经元亚群的被称作CREB的转录因子的表达水平会在惊吓训练之后增加。 他们观察到，这些神经元的消失损害了小鼠的经过听觉训练时所产生的惊吓的回忆能力，但是随机性的毁掉类似数目的外侧杏仁核中的其它神经元（即没有CREB高度表达的那些神经元）则不会防止这些惊吓记忆的重新浮现。 那些缺乏富含CREB神经元的小鼠的遗忘症是持续性的，而且对那些在惊吓训练中所获得的某些记忆具有特异性。 这些结果提示，外侧杏仁核中的那些CREB水平增加的神经元对在那些经过惊吓训练之后的时日中的记忆的表达是至关重要的。而且消除这些神经元会永久性的消抹掉有关的惊吓记忆。 他们还找到了一个记忆“踪迹”（或称通路）的关键性的组分，并暗示这些特别的神经元在一个更为广泛的惊吓记忆神经网络中扮演着一个至关重要的角色。

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Article #21: "Selective Erasure of a Fear Memory," by J. Han; S.A. Kushner; A.P. Yiu; H-L. Hsiang; P.W. Frankland; S.A. Josselyn at Hospital for Sick Children in Toronto, ON, Canada; J-H. Han; A.P Yiu; H-L. Hsiang; P.W. Frankland; S.A. Josselyn at University of Toronto in Toronto, ON, Canada; S.A. Kushner at Erasmus University Medical Center in Rotterdam, Netherlands; T. Buch at University of Zurich in Zurich, Switzerland; A. Waisman at Johannes Gutenberg-Universitat Mainz in Mainz, Germany; B. Bontempi at CNRS in Talence, France; B. Bontempi at University of Bordeaux in Talence, France; R.L. Neve at Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, MA.

南极生产力不断缩小的动态变化
  
 
 
  
据3月13日的《科学》杂志报道说，西侧南极半岛（或WAP）冰盖的急剧丧失一直伴随着影响磷虾和诸如企鹅等脊椎动物的初级生产能力的重大转变。Martin Montes-Hugo及其同僚使用长达30年的卫星和实地数据来证明海洋生物性生产力的变化是如何随着时间的推移而沿着WAP大陆架发生显著变化的。他们发现，叶绿素a（它是生物性生产力的一个指标）的水平在WAP的北部地区呈显著下降，但却在WAP的南部有所增加。研究人员指出，WAP北部快速消失的冰盖与该地区云层覆盖的增加是相伴出现的，而后者降低了到达初级生产者（即浮游生物）的光线量。光线的减少以及来自冰块融化的淡水的减少意味着WAP北部大片浮游生物增殖的减少。与此形成对照的是，在WAP的南部，冰盖较为完整，那里的天空更长时间地维持着较为清朗的状态。此外，在WAP的南部，Antarctic Current已经增加了其流速，带来了更多的有利于浮游生物增殖的养分并增加了那里初级生产能力。Montes-Hugo及其同僚强调了理解大气、冰及海洋介导过程在了解其对整个生态系统的影响的重要性。

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Article #16: "Recent Changes in Phytoplankton Communities Associated with Rapid Regional Climate Change Along the Western Antarctic Peninsula," by M. Montes-Hugo; O. Schofield at Rutgers University in New Brunswick, NJ; S.C. Doney at Woods Hole Oceanographic Institution in Woods Hole, MA; H.W. Ducklow at The Ecosystems Center, Marine Biological Laboratory in Woods Hole, MA; W. Fraser at Polar Oceans Research Group in Sheridan, MT; D. Martinson at Lamont-Doherty Earth Institute, Columbia University in Palisades, NY; D. Martinson at Department of Earth and Environmental Sciences, Columbia University in New York, NY; S.E. Stammerjohn at University of California-Santa Cruz in Santa Cruz, CA.

自1973年以来天空变得暗淡了
  
   
  
据3月13日的《科学》杂志报道说，世界上大部分地区的天空的能见度在最近几十年中降低了，其原因可能要归咎于空气中的烟灰和其它细小颗粒的浓度变得更高了。Kaicun Wang及其同僚对空气中悬浮颗粒浓度以及“视觉深度”（这是一个描述清朗天空能见度的一个术语）的记录（这些记录是自1973年以来就开始被人搜集了）进行了分析。他们发现，在那段时间中，世界上大部分地区的天空（并非所有地区的天空）的透明度降低了。这一大体趋势的例外是欧洲，因为欧洲天空的能见度自1980年代中期就开始增加了。这些结果与先前的报告具有良好的对应性，因为此前的那些报告显示，照射到地球表面的太阳光量在至1980年代中期这段时间中下降了，但此后欧洲的阳光照射量却增加了。尽管许多类型悬浮颗粒浓度的增加都可能促进这一效应，但迄今为止，有记录的浓度改变最大的悬浮颗粒来自那些因为化石性燃油使用的增加而产生的悬浮质，特别是那些会在燃烧后释放二氧化硫的煤及其它的燃料。

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Article #15: "Clear Sky Visibility has Decreased over Land Globally from 1973 to 2007," by K. Wang; S. Liang at University of Maryland in College Park, MD; R.E. Dickinson at University of Texas in Austin, TX.