本期《自然》《科学》精选

　　

7月23日Nature

封面故事：南北极的极光可以不对称
新的证据表明，通常认为北极光（发生在北半球）和南极光（发生在南半球）是互为镜像的观点并非总是正确的。极光的确往往同时在北极和南极区域出现，其出现的地点由地磁场线连接，这种联系预计也许会将两个极光的图案、位置和时间关联起来。2001年5月12日，两个地球观测飞船“IMAGE” 和“Polar”处在对两极同时进行观测的较好位置，当时对南极来说是黄昏，对北极来说是黎明。此次观测获得的图片现已得到分析，它们所提供的清楚证据表明，两个极光可以是不对称的。这种不对称性可能是由因导电性差异而产生的半球间电流引起的，但以前这一点并没有得到证明。本期封面图片上部为北半球（来自“IMAGE”），下部为南半球（来自“Polar VIS Earth Camera”）。

黑猩猩所患的艾滋病
超过40种不同类型的“猿免疫缺陷病毒”（SIV）影响非洲灵长类动物，其中两种跨越了物种障碍而在人体中产生了艾滋病病毒HIV-1 和 HIV-2。现在，对在“贡贝国家公园”中自由漫游的黑猩猩所做的一项全面的自然史研究，推翻了关于SIVcpz（HIV-1的前体）的一个常见假设。人们曾经普遍假设，所有SIV病毒在它们的自然宿主身上都是非致病性的。但这项新的研究（该研究对94只黑猩猩进行了超过9年跟踪）表明，SIVcpz感染与黑猩猩身上与艾滋病相似的症候相关，其中包括死亡风险增加10倍、生育能力降低、以及渐进性CD4+ T细胞耗竭等。通过对人类和黑猩猩身上这些相关的逆转录病毒的致病机制进行比较，也许有可能识别出用于预防和治疗HIV感染的药物和疫苗的开发人员所感兴趣的病毒及宿主因子。

p53和miRNA之间的联系
p53肿瘤抑制因子是一种具有很多生长抑制目标的众所周知的转录激活因子。p53功能的破坏在多数癌症的发展过程中是一个根本性事件。微RNA（miRNA）已成为肿瘤抑制中的重要因子，在这项研究工作中，p53 和miRNA之间一个出乎意料的联系被发现。在一个独立于它在调控转录中所扮演角色的相互作用中，作为对DNA损伤的反应，p53增强几种生长抑制性miRNA的转录后成熟过程，其中包括miR-16-1、miR-143和miR-145。这表明，p53调控miRNA生物生成的能力可能会有助于提高其致癌潜力。

禁食过程中的体内反应及CRTC2的功能
在禁食的哺乳动物中，循环的胰高血糖素会刺激肝脏中葡萄糖的产生，该功能部分是通过CREB共活化剂CRTC2/TORC2实现的。现在研究表明，CRTC2的功能是充当禁食信号和肝脏中内质网（(ER）压力的一个双重传感器。禁食和ER压力通道之间在这个转录共活化剂层面上的交汇，有助于消瘦条件下葡萄糖体内平衡及肥胖症中多糖症的形成。

成熟精子中核小体的作用
在精子发育过程中，正常情况下与DNA结合、将其包裹进染色质中的组蛋白大部分被交换成鱼精蛋白，后者是形成正常精子功能所需的紧凑DNA结构的小蛋白。于是，核小体（染色质中含组蛋白的重复单元）在精子中明显罕见。虽然罕见，但根据一项利用高分辨率基因组技术来定位人成熟精子中所保留的核小体的研究工作，它们却有潜在重要性。保留下来的少数核小体所含具有极为重要发育功能的基因显著增多，而且具有鲜明的组蛋白修饰模式。这一发现提出一个可能性：它们之所以被保留下来，是为了在胚胎中执行一种表观遗传功能。

miRNA和mRNA之间的相互作用
由抑制性微RNA（miRNA）诱导的基因沉默在调控基因表达中的重要性现已非常明显。但因为一个信使RNA（mRNA）的miRNA调控在它们的序列中只需要有一个短的匹配段（长度为8个核苷酸或更少），所以事实证明，要明确确定所预测的很多mRNA结合点中哪个是每个miRNA在活体中的目标几乎不可能。现在，对HITS-CLIP方法所做的一种改进（这种改进的方法以miRNA和 mRNA与Argonaute蛋白的相互作用为关注点；Argonaute蛋白是普遍存在的核酸内切酶，它们形成由RNA诱导的沉默复合物的一部分），被用来解析miRNA与大脑mRNA转录体的结合点的一个精确分布图。该方法具有普遍适用性，应能为了解miRNA在生物学中的作用提供了一个新手段。另外，这种分布图可让研究人员确定具有临床意义的mRNA上用于RNA干涉（RNAi）疗法的目标作用点。

7月24日Science

人类气道的守护者
据7月24日的《科学》杂志报道说，我们的舌头能够探查到有害的化合物，保护我们不要误吞有害的东西；我们的肺也同舌头一样能够感觉到我们吸入的令人不快的物质并对其作出反应。 Alok Shah及其同僚开展了一系列的有关运动纤毛（这是衬覆于人类气道的极小的细胞器，它能帮助肺脏咳出有害的吸入性物质）的试验，他们发现，这种毛发样的突起除了有其机械性的功能外，它们还扮演着一种感官的角色。 过去，人们仅仅认为原发性纤毛才具有这种化学感受器的性质。 研究人员对人类气道组织的培养进行了感受器相关基因的筛检，他们发现，这些组织中会表达数种被称为T2R的苦味受体家族中的成员。 他们还观察到，在对运动中的纤毛施加苦味物质（如香烟的烟雾）时会触发其细胞内钙的增加并加速这些纤毛的“摆动”。 Shah及其同僚提出，这些苦味受体可探查到进入气道的有害物质，并启动纤毛的防卫反应以清除这些讨厌的物质。 由于纤毛结构和功能的缺陷与多种遗传疾病（如囊性纤维化）有关，因此他们的发现可能会在将来为人类气道疾病的治疗带来裨益。

鲜亮闪耀的甲虫
  
 
据7月24日的《科学》杂志报道说，“镶宝石的甲虫” Chrysina gloriosa之所以有着美丽的金属般绿色光泽是因为其外骨骼中的细胞的复杂排列类似于某些高科技合成的晶体。 这种甲虫在被非偏振光（如普通的日光）或左旋偏振光（即光波的盘旋方向是左手螺旋的方式）照耀的时候会显出绿色。 但是，当这种甲虫被右旋偏振光照射的时候，其绿色光泽便消失了。 Vivek Sharma及其同僚现在向人们描述了该甲虫外骨骼的基础细胞结构，该外骨骼主要是由六边形的细胞所组成的，但根据局部的曲度，人们也可看到5边形和7边形的细胞。 每一个细胞都含有一连串的向上盘旋的同心圆层，这种结构导致了不寻常的光偏振现象。 文章的作者报告说，这种致密装载的嵌套螺旋层排列与手征向列相液晶中的分子排序类似。 这些晶体在光子装置中的可能用途已经被人们做了广泛的研究。文章的作者预测，他们的发现将为新的光学装置的设计提供灵感。 在一篇相关的Perspective中，作者对这些发现进行了详细的描述。

 

巨嘴鸟用其喙来保持凉爽
     
 
据7月24日的《科学》杂志报道说，一项新的研究提示，如同大象的耳朵一样，巨嘴鸟的喙可像一个相当有效的散热器一样运作，即在该鸟需要降低体温的时候将身体的热量排放出去。 托哥巨嘴鸟 [ toco toucan ] 的喙在动物奇观堂中占有一席特殊的位置。 该鸟的喙占了其整个身长的约1/3，相对于其身体大小来说，它的喙是所有鸟中最大的。 研究人员在几个世纪以来一直对该鸟喙的功能感到困惑，有人提出，其功用可能与吸引配偶或处理果实有关。 Glenn Tattersall及其同僚对一种替代性的解释进行了调查。他们用红外热成像（即热感应摄相机）来监视接触不同环境温度时的巨嘴鸟。 研究人员观察到，该鸟喙的表面温度在其环境变热或变冷时会快速地改变。 例如，在日落的时候，当巨嘴鸟即将入眠的时候，其鸟喙会在几分钟内降温约10摄氏度。 这种鸟因此看来是在用它们的喙（该鸟喙上有许多血管，可使其体热被携往该鸟喙的表面附近）来散发体热，这样，它们可以在睡眠的时候降低其体温。 文章的作者猜测，其它的鸟类（由于无法出汗）可能也是用它们的喙来达到这一目的的。

 

云与气候，一种恶性循环
   
   
据7月24日的《科学》杂志报道说，一项有关太平洋东北地区的新的研究提示，在过去的数十年中，气候的变暖减少了云层的覆盖，而这又使得天气变得更为温暖。低空云层对是如何影响气候的，这是对全球气候变化进行更令人信服的预测的最大障碍之一。低空云层通常是由水珠所组成的，其中包括那些在多云的时候人们看到的较为黑暗和平坦的云。 某些模型预测，气候变暖可能会增加这种类型的云。 但是，云本身会通过阻挡入射的太阳辐射而造成降温（这是一种“负反馈”）。 另一方面，如果气候变暖削减了这种云，那就会带来更多的太阳辐射，这时云就为气候提供了一种“正反馈”效应，在这种效应中，气候变暖会导致气候进一步变暖。Amy Clement及其同僚对数组数据进行了分析，这些数据记录了在过去50年中云层覆盖的情况，它们是通过人的眼睛和卫星仪器对太平洋东北地区所做的测量而获得的。 他们发现，低空云层在十年际的时间尺度上确实会产生一种正反馈效应。 那个地区云层覆盖的变化看来与当地海洋表面的温度以及大范围内的大气循环的变化有关联。 文章的作者接着对最主要的气候模型进行了测试并发现，只有一种模型切实地模拟了这种正反馈的效应。 该模型还预测，气候系统会对大气二氧化碳浓度的加倍相对敏感。