《Nature》本月最受关注的十篇论文

　　

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（2010年01月11日－2010年02月08日）：

让血液系统保持年轻
Nature 463 (28 Jan 2010)

间接证据表明，在衰老过程中造血干细胞和前体细胞功能衰退受来自微环境或干细胞小环境的信号的影响，但一直没有支持这一假设的实验证据。现在，用小鼠所做的一项研究证实，干细胞支撑环境中的细胞所发生的与年龄相关的变化的确能够引起造血干细胞丧失功能。小环境细胞跟年龄相关的缺陷，是通过暴露于一个年轻的循环系统、或通过对保守型长寿调控因子的中和来系统性地调控和逆转的，该保守型长寿调控因子即骨髓微环境中的“胰岛素样生长因子-1”（IGF-1）。所以，衰老动物血液中的相关因子是通过局部小环境细胞来诱导干细胞与年龄相关的破坏的。这表明，以循环环境为目标来维持小环境细胞和干细胞的功能，也许可以延长老化血液系统的年轻功能。

封面故事：光脚的不怕穿鞋的
Nature 463 (28 Jan 2010)

在带衬垫的现代跑鞋于上个世纪70年代问世之前以及在人类进化史上的大部分时间里，人类都是要么光脚跑、要么脚上穿最少的东西跑。现在，Daniel Lieberman及其同事对习惯穿鞋跑者和习惯光脚跑者的生物力学所做比较表明，光脚跑者典型的无碰撞着地方式不仅舒服，而且还有助于避免一些与碰撞相关的重复性压力损伤。运动学及动能分析表明，现代化鞋子允许跑步者脚跟着地，就像他们走路时一样。不穿鞋子的跑步者脚落在脚掌上或脚板心的机会更多。这意味着，他们在着地时经常弯曲他们的脚踝，比穿着鞋子、脚后部着地者所产生的碰撞力小——大家可以比较一下自己跳起着地时在脚后跟上所产生的碰撞力与在脚趾上所产生的碰撞力。本期封面所示为参加本项研究的肯尼亚青少年的脚。他们从不穿鞋，有时一天能跑20公里。他们的脚是健康的、强壮的，而且在不久前每个人的脚都像这样。

“红色皇后”假说得到验证
Nature 463 (21 Jan 2010)

Leigh Van Valen著名的“红色皇后”（Red Queen）假说在演化生物学教科书中牢固确立了自己的地位。该假说认为，物种在积累小的变化，以便与不断变化中的环境保持一致。正所谓“你要保持在原位，就必须不断地跑才行。”按照该模型，当积累了足够的变化时，物种形成便会以一个恒定的速度发生。奇怪的是，这个观点从未通过与其他模型进行比较而被验证过，这些模型能够做出几乎相同的预测，但所依据的过程不同，所认为的物种形成速度也是变化的。现在，一个基于超过100组不同物种的系统进化树的分枝长度的验证方法，被用来将传统“红色皇后”假说与其四个他模型进行比较。令人吃惊的是，认为物种形成速度恒定不变的最简单模型不仅能对系统进化树中80%的分枝长度做出最好的描述，而且其好的程度也让人惊讶。这一新模型提供了一个与认为物种进化赶不上环境恶化（自然选择的压力）之说（即有关物种在与恶化环境的竞争中败北的“隐喻”）不同的观点，它将物种形成与引起生殖隔离的罕见随机事件联系在了一起。

为睾丸激素正名
Nature 463 (21 Jan 2010)

荷尔蒙已知调节动物之间的社会互动，其中睾丸激素传统上被认为诱导侵略性行为。虽然这种归类方式被外推到了人类（于是便会有“由睾丸激素刺激的”行为这样为人们所熟悉的概念），但睾丸激素是否真的能促进反社会行为则不清楚。在一个讨价还价的博弈中，施用睾丸激素被发现会增加公平行为、减少冲突和增强社会互动。但当让实验对象相信他们被施用了睾丸激素、而不管是否真是这样时，他们的行为则会被那些认为自己所接受的是安慰剂（同样不管是否真是这样）的实验对象更为不公平。所以，人们以为睾丸激素增加所产生作用是负面的、反社会的，这种认识之强烈足以诱导负面社会行为，即便生物学结果实际上是相反的。

Y-染色体实际上是在迅速演化
Nature 463 (28 Jan 2010)

随着黑猩猩Y-染色体雄性特定区域的测序完成，现在已有可能将其与人类Y-染色体序列进行对比，了解关于人类Y-染色体最近演化的更多情况。两个序列在结构上和基因含量上显著不同，它表明过去600万年存在着迅速演化。这一发现与以下常见观点相悖：Y-染色体是基本上静态的结构，只通过基因丢失非常慢地演化。相反，革新和重塑在人类和黑猩猩Y-染色体的演化中居主导地位。造成这一巨大分歧的可能原因包括基因“搭便车”效应、物种特定的交配行为以及Y-染色体在精子生成中所起作用。

“英仙座”双星系统Algol的星冕延时图像
Nature 463 (14 Jan 2010)

我们关于星冕的形态及时间演化的知识几乎全部基于对太阳的观测。现在，对“英仙座”中近距双星系统Algol (Beta Persei)所做观测，首次提供了除太阳之外的一颗恒星之“磁气圈”的详细延时图像。Algol由一颗“radio bright K”亚巨星和一颗主星序B8星组成，这两颗星同在一个距离非常近、速度非常快的轨道中运行。理论预测，星冕等离子体应局限于一个磁环结构中：观测结果显示存在一个大冕环，比所预测的要大，高度约为一个亚巨星直径，其底部横跨在该亚巨星上，其顶点朝向B8星。

封面故事：大熊猫“晶晶”基因组完成测序
Nature 463 (21 Jan 2010)

北京奥运会吉祥物大熊猫“晶晶”基因组利用短序列测序技术完成测序，这在如此复杂的基因组中还是第一次。该基因组由24亿DNA碱基对组成（人类基因组为30亿），约含2.1万个蛋白编码基因（与人类基因组相似）。该序列所反映的基因组多样性水平很高，这让人们看到一个希望：尽管大熊猫种群数量只有约2500只，但保护工作可以使该物种不致灭绝。有趣的是，虽然大熊猫似乎有食肉动物消化系统所需的全部基因，但却缺少消化纤维素的基因。因此，它们可能依靠自己的肠道细菌来消化其喜食的、品种有限的竹子。味觉可能是一个饮食限制因素：T1R1基因功能的失活意味着，大熊猫可能尝不到高蛋白食物的鲜味。这项研究工作所取得的技术成就为将下一代测序技术用于大型真核基因组的快速从头组装铺平了道路。


亚洲向北美的污染输出
Nature 463 (21 Jan 2010)

人类活动产生的臭氧前体（主要是氮氧化物和挥发性有机物）的排放，自十九世纪末以来已造成下层大气中臭氧浓度的广泛增加。在大气臭氧层的最靠下部分，是对植物和动物有有害影响的一种温室气体。目前，东亚这种排放的增长速度最快，其污染大部分向北美输出。现在，对整个北美西部春季臭氧测量结果所做分析整理，为1995–2008年间臭氧混合比的强劲增长提供了证据。当测量数据受来自亚洲的污染物直接输送影响较大时，臭氧混合比的增长速度最大。这一现象（以前曾被怀疑、但未证实）也许使得美国实现其自己的臭氧空气质量标准更加困难。


“间充质细胞”表现型的主调控因子已确定
Nature 463 (21 Jan 2010)

一些具有高度侵略性的人类“成胶质细胞瘤”表达具有“间充质细胞”表现型特征的基因，该特征已知与不良预后相关。现在，利用一种生物信息学方法，研究人员已将转录因子Stat3 和 C/EBP-beta确定为这种“间充质细胞”表现型的主调控因子。它们相互配合来促进肿瘤生成和入侵，而这两个因子的剔除会导致“间充质细胞”基因表达的瘫痪，降低肿瘤的侵略性。这种识别调控肿瘤恶性主调控因子的系统生物学方法也许可帮助预测临床结果，并且还有可能为新的治疗策略打开大门。



基因时钟让大肠杆菌细胞同步
Nature 463 (21 Jan 2010)

合成生物学的基因回路研究方法利用计算机模拟来设计能在活细胞中发挥功能的小基因网络。在其首次成功（合成振荡器和拨动开关）不到十年之后的今天，Jeff Hasty 及其同事又通过设计自然的“群体感应”（quorum sensing）基因培养出一批同步的大肠杆菌细胞。 利用微流体和延时荧光显微镜技术，他们试图总结有关控制同步振荡或波传播的因子的普遍规律。这项工作将有助于关于更复杂自然振荡的研究工作。在这一模型体系中，基因时钟产生了同步的闪光，但类似的基因开关则有可能触发与胰岛素分泌和生物节律等相关的事件。