《Nature》本月最受关注的十篇论文

【字体: 时间:2010年01月18日 来源:生物通

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  英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊,自从1869年创刊以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。

  

英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊,自从1869年创刊以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章(2009年12月18日-2010年01月15日 ):


封面故事:2009年度新闻人物
Nature 462 (24 Dec 2009)

圣诞节前夕出版的Nature杂志的封面是美国总统奥巴马大胆提名的能源部长人选朱棣文,这位曾经获得过诺贝尔奖的物理学家受命推动世界最大经济体及其能源行业的变革,以适应21世纪的需要。除了朱棣文这位年度新闻人物,Nature在同期中还推出了“2009 Review of the Year”(年度回顾)。

这一回顾包括Newsmaker of the year: The power player(年度新闻人物),New 2009(年度新闻),2009 Gallery: Images of the year (年度图片),Method of the Year 2009(年度实验技术)等,对2009年的科技进展、科技政策及一些重要人物进行了评点。

其中年度新闻人物是Nature于2007年新推出的年度系列回顾之一,今年入选年度新闻人物是朱棣文——2007年年度新闻人物是2002年以来一直担任“政府间气候变化专门委员会”(IPCC)主任的拉津德·帕乔里,以及IPCC其他人士和2007年诺贝尔和平奖获得者、美国前副总统阿尔•戈尔;2008年年度新闻人物是欧洲大型强子对撞机项目负责人Lyn Evans。

Nature评点朱棣文当选年度新闻人物的理由是,这位曾经获得过诺贝尔奖的物理学家受命推动世界最大经济体及其能源行业的变革,以适应21世纪的需要。朱棣文曾在劳伦斯伯克利国家实验室工作4年时间,在这期间,他将该实验室重塑为替代能源研究的一个领先机构。担任能源部长后,他也不忘将该实验室在“曼哈顿项目”中所开创的战时精神移植过来。朱棣文说,如果美国要动员其科学与技术资源应对气候变化的话,那么它将需要在上个世纪40年代推动原子弹早期研究工作的那种紧迫感。


细菌DNA的转移机制
Nature 462 (24 Dec 2009)

DNA通过接合从一种细菌转移到另一种是细菌演化中的一个主要因素,并且作为抗生素抗性和毒性基因交换的一个机制也有实用意义。人体的多数致病细菌是革兰氏阴性的,在其中IV-型分泌体系调控这种DNA转移。该体系由三个蛋白组成,它们结合在一起,形成跨越内膜和外膜的一个核心。现在,一个IV-型分泌体系的外膜复合物的晶体结构已被确定。该复合物的大小为0.6兆道尔顿,它是结构已知的最大外膜复合物。它的结构显示了DNA穿过细菌细胞膜的机制,并为开发以IV-型分泌体系为作用目标来抑制抗生素抗性和毒性因子扩散的药物提供了一个步骤。


单分子晶体管已成功实现
Nature 462 (24 Dec 2009)

电子器件小型化的终极目标将是制成由单个分子组成的电路元件。过去,利用分子轨道能量的静电调制的单分子晶体管只是在理论上具有可能性。现在,Hyunwook Song及其同事报告,这样一种器件已成功变成现实。该成果是对这一概念的一种证明,它将使分子工程电子器件的实用前景更加光明。


选择进行基因组测序之物种的方法
Nature 462 (24 Dec 2009)

迄今已被测序的细菌和古细菌基因组之所以被选择测序,主要是考虑到它们的生理问题。这种选择依据并没错,但却导致了明显的系统发育偏颇。在“细菌和古细菌基因组百科全书”(GEBA)项目中,研究人员采用了另一种方法,该方法主张根据生物的系统发育位置来选择基因组,其目的是填补在生命树的细菌和古细菌分支测序中所存在的空白。这一方法的价值已被一项示范研究的成果证实,即选择用来扩大系统发育覆盖面的56个可培育物种基因组序列的发布。对这些序列进行分析,可提供系统发育、蛋白功能和基因组注解等方面的信息。


“旅行者2号”传回的新数据
Nature 462 (24 Dec 2009)

“旅行者2号”探测器于2007年8月进入日鞘(目前该探测器正处在星际旅行阶段),即太阳系之外过了“太阳风终端激波”的区域。这里的磁场强度和方向在确定银河系气体云的演化中是重要因素,来自“旅行者2号”的一组新数据,为亚音速太阳风等离子流在日鞘中的偏转提供了首次原地测量结果。该区域星际介质中的场强大于以前的估计,为3.7 到 5.5微高斯。这个磁场与星际介质流的方向成20–30º角,与银河系的主平面(银道面)成约30º角。


乳腺癌中的染色体重排
Nature 462 (24 Dec 2009)
来自英国Wellcome Sanger研究所,荷兰伊拉斯默斯大学医学中心,美国哈佛医学院的研究人员通过基因测序技术发现乳腺癌不是单一的一种疾病,而至少包含5种疾病,这些疾病的症状和治疗方法各不相同。这一研究成果公布在Nature杂志上。

领导这一研究的是著名的癌症研究专家:Wellcome Trust Sanger研究所的Michael Stratton,他曾提出目前先进行癌症外显子测序比较有意义,他认为很多非编码区,比如转录子区,转录的RNA可能对基因的表达具有重要的意义,长远来看,全基因组测序还是必要的。

早在几十年前,科学家们就知道很多肿瘤包含基因组重排,但对它们的原因和影响却知之甚少。Stratton博士领导的研究组对24个乳腺癌样本进行测序,分析了2000个染色体重排的问题,包括序列重复分析,序列缺失分析和序列交换分析,从而确定了人类乳腺癌中的染色体重排分布情况。

研究人员通过对比24个乳腺肿瘤的基因组发现,这些基因组中包含多种不同类型的脱氧核糖核酸缺陷。每一种DNA缺陷都体现出某种癌症亚种的特征。这24个肿瘤中出现的基因重排现象,这些现象包括大量基因组断裂、错接而导致基因紊乱。 研究人员还发现不同肿瘤情况不同,有些几乎未出现任何错乱,但有些则出现200多处基因重排现象。

Stratton博士说,“乳腺癌的类型非常多。实验中这24个肿瘤并不能包含乳腺癌的全部情况” ,“我们通过基因研究发现,乳腺癌至少包含5至10种情况”。

在这项研究中采用的技术是一种称为配对端点测序技术(paired-end)的方法,这种方法可以对测序产生的contigs进行排序并决定它们的相对位置,从而获得高质量、完整的拼装。比如说,细菌基因组中有很多重复序列,用这种测序技术可跳过3Kb重复序列。目前罗氏454公司推出新一代超高通量基因组测序系统 GS FLX就采用了此类技术。

一些实验室采用了这一技术也陆续发表了一些文章,比如发表在Science杂志上的三篇突破性的基础研究成果,这三篇文章的研究对象和领域完全不同,分别涉及了对人类基因组变异的研究,蜜蜂社会性的进化讨论以及灭绝的古生物线粒体全序列的测定。这三篇文章使用的分析数据和实验结果都采用了罗氏454公司研发的高通量测序技术平台GS系列产品。



气候变化速度快于物种迁移速度
Nature 462 (24 Dec 2009)

发生气候变化时,物种若要继续呆在具有相同平均温度的一个地区,它们就必须迁移:因此,它们的存活机会取决于它们跟气候迁移保持同步的能力以及温度和其他气候因素变化的程度。为了在具体环境中来说明物种所承受的这种压力,研究人员建立了设计用来对下一世纪气候变化进行量化的一个新指数。该指数值给出了维持温度不变所需的沿地球表面迁移的局部速度,是从以距离和时间为刻度的温度梯度(单位分别为ºC per km和ºC per year)得出的。这个指数对地形在缓冲气候变化对植物和动物影响方面所起作用做出了定量描述:在政府间气候变化专门委员会(IPCC)的A1B排放情景中,该指数的全球平均值为0.42 公里/年,而其对山地森林生物群落和淹没草地两种环境的极端值分别为0.08 和1.26公里/年。结果表明,气候变化速度相对于物种迁移速度和受保护生境大小来说是比较大的。这些数据还表明,在一些生态系统中,通过生境走廊或新的保护区来帮助物种更快迁移,对保护工作可能会是一个重要贡献。


X-射线天文观测成果综述
Nature 462 (24 Dec 2009)

过去十年,X-射线天文学家从现有两个在轨道上运行的X-射线天文观测装置获得大量成果,这两个装置分别是美国国家航空航天局的钱德拉和欧洲航天局的XMM-Newton。本期的一篇综述文章对它们所取得的成果进行了汇总。宇宙X-射线是以高能量产生的(比如说由中子星及黑洞周围的引力场和磁场产生),来自钱德拉和XMM-Newton的数据使得人们有可能对宇宙X-射线的能量进行精确测量,同时获得一些精彩图片。这篇综述文章也收录在“国际天文年”专题中,网址为go.nature.com/Z35PCw。


消除恐惧记忆的新方法
Nature 463 (7 Jan 2010)

再巩固是人类记忆的一个自然机制:再巩固阶段允许记忆提取时所有的新信息被结合到旧记忆中。虽然人们曾通过再巩固的药理阻断来在动物模型中防止恐惧的再现,但这些操纵中很多都涉及对人类有毒的化合物。现在,Elizabeth Phelps及其同事报告了一种重写恐惧记忆的非损伤性方法,该方法可避免使用药物。这种方法基于一种成熟的方法:对创伤性事件的记忆可通过在一个安全环境中反复暴露于创伤性提示而被消除。这项工作在一定程度上是成功的,但记忆只是被掩盖,而不是被消除,并且能够再现,比如说经过一段时间之后或受到压力影响时。新方法的关键在于时机的选择:如果“安全”信息是在旧恐惧记忆再巩固的时间窗口内导入的,那么恐惧不会再现。这项工作表明,创伤后压力失调和其他焦虑症等也许对新型非损伤性治疗方法会有反应。


“白矮星”形成超新星的观点得到新的支持
Nature 463 (7 Jan 2010)

Ia-型超新星作为宇宙距离的指示器具有潜在重要价值,但如果要让它们提供对宇宙扩张历史及暗物质性质的可靠度量,将需要关于它们是基本上为均质的天体群的更多证据。Ia-型超新星的一个亚类,即“‘sub-luminous 1991-bg-like”天体,被证明很难提供这种证据,因为当前模型不能预测它们是怎样从假设中的超新星前身“白矮星”形成的。人们早就猜测,两个“白矮星”的合并应触发这种事件,而现在一组新的数值模拟又对这一观点提供了支持。两个等质量“白矮星”的合并将导致一次“次明亮的”(即sub-luminous)爆炸,前提有两个:1)如果涉及一个“共同包层”(common-envelope)相的话;2)如果所涉及的两颗星每颗质量都约为0.9个太阳质量的话。


 

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