《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03月25日～2010年04月22日）：

先有鸡还是先有蛋的问题
Nature 464 (25 Mar 2010)

鸡在几千年时间里的驯化及其后来向产肉鸡和产蛋鸡的分化，是一个可以提供关于驯化问题及基因型演化问题的很多信息的模型。用大型并行测序方法对家鸡及其野生祖先红原鸡所做的一项研究，显示了若干“选择性片段”，在这些片段上，与一种大大增强存活能力的突变相联系的有利基因变异相对于其他等位基因在频率上有所增加。这些变异中最引人注目的一个（见于所有家鸡），是位于为刺激甲状腺的荷尔蒙受体编码的一个位点上的变异，它在代谢及脊椎动物生殖时间中起一个关键作用。这个片段也许与被驯化动物的一个典型特征相关：没有野生种群中所见的对季节性生殖的严格调控。在肉鸡中所检测到的几个选择性片段上，与生长、食欲和代谢调控相关的基因重叠在一起。

触发“新仙女木事件”的洪水
Nature 464 (1 Apr 2010)

我们目前的气候突变概念，受有关诸如“新仙女木事件”（Younger Dryas）等气候事件的很有说服力的古气候证据的强烈影响，在这些事件中，气候的巨大变化基本上是即刻发生的。人们一般认为，“劳伦太德冰盖”退缩产生的淡水注入改变了“大西洋经向翻转环流”，触发了“新仙女木事件”，但迄今为止支持这一理论的令人信服的地质证据却难以找到。现在，Julian Murton及其同事终于发现了一个在年代上与“新仙女木事件”一致的主要洪水事件。在加拿大西北一个侵蚀表面之上所发现的砾石，与穿过麦肯思河流入北冰洋的主要洪水路径是一致的，而不是与沿密西西比河向南或穿过五大湖向东的路径一致。

人脑发育过程中的关键环节
Nature 464 (25 Mar 2010)

人大脑皮层与其他哺乳动物相比是大而复杂的，这些特点决定了我们的认知能力。那么造成所产生的神经细胞数量大大增加的发育过程是什么呢？哺乳动物脑中的“脑室下区”(SVZ)产生神经先祖细胞，它们迁移到脑中靠上的各层中。这个区域在人脑中范围大大增加，产生一个“外SVZ” (OSVZ)区域，该区域也许对整个皮层大小和复杂程度有贡献。对发育中的人体组织进行的活细胞成像表明，OSVZ具有与SVZ非常像的特点，有大量先祖细胞以一种依赖于“notch信号作用”的方式倍增。一个非脑室先祖细胞群的形成，也许是向人脑发育的过程中一个重要演化步骤。

精神分裂症的深层病因
Nature 464 (1 Apr 2010)

“22q11.2微缺失（微删除）”是精神分裂症最可靠的已知遗传风险因素之一。相应染色体区域有一处中断的小鼠会有工作记忆问题，这是精神分裂症 的一个特征。Sigurdsson等人发现，这些小鼠前额皮质和海马神经元之间的同步激发也有中断，这种同步激发是一个已被与学习和记忆联系在一起的现象，而且它在精神分裂症患者中也受到破坏。这些发现表明，脑中这些区域之间沟通的破坏可能是精神分裂症发病的深层原因，而试图修复这种破坏的工作可能会导致新疗法的问世。

封面故事：观察表面结构中单个原子的成像方法
Nature 464 (25 Mar 2010)

能够在一个一般性表面结构中识别所有单个原子（包括缺陷）的成像方法，对于材料分析将是非常有用的工具。Ondrej Krivanek及其同事已开发出这样一种方法。他们在一个为低电压操作进行了优化的经过像差校正的扫描透射电子显微镜中采用了“环形暗场”(ADF)成像。该方法能以原子分辨率成像，还能识别原子的化学类型。这个系统被用来检查单层的氮化硼，显示了三种类型的取代，涉及碳和氧杂质原子。对观测数据进行仔细分析，使研究人员能够构建原子结构的一个详图，并识别出四种不同类型的原子。本期封面所示为对氮化硼表面所做的离散傅里叶变换模拟，所观察到的取代杂质叠加在实验图像上。原子的代号为B红色、C黄色、N绿色和O蓝色。


太古代海洋温度非常适宜
Nature 464 (15 Apr 2010)

过去人们曾认为，太古代早期（距今约35亿年前）海洋温度在55摄氏度和85摄氏度之间。但最近一项研究表明，太古代海洋温度不超过40摄氏度。南非“Barberton Greenstone Belt”保存完好的岩石含有关于早期生命及32亿到35亿年前海洋化学的一个地球化学记录。对Barberton沉积物中磷酸盐的氧同位素组成所做的一项新的研究，为认为太古代海洋温度较低、约在26摄氏度至35摄氏度之间的观点提供了支持。该研究所取得的发现表明，在太古代地球上有一个很发达的磷周期，同时也涉及生物活动。


真正随机性的实验演示
Nature 464 (15 Apr 2010)

真正的随机性在经典物理中不存在，因为在经典物理中，随机性必须是也许不知道、但的确存在的力的一个结果。然而，量子世界从内在来讲是真正随机的。这一点难以证明，因为它不易与噪音和其他不可控制的因素区分开来。现在，Pironio等人提供了关于量子力学两个基本概念之间一个定量关系的证据，这两个概念分别是纠缠粒子的随机性和非局域性。他们首先在理论上发现，一个“贝尔不等式”的破坏证明新的随机性的产生，它独立于任何实现细节。为了阐释该方法，他们随后进行了一个实验，在该实验中，正如用他们创建的理论工具所证实的那样，产生了42个新的随机位。除了有概念上的意义外，这项工作对于密码术、对于物理和生物系统的数值模拟都有实践意义。


封面故事：鸟群中的尊卑顺序
Nature 464 (8 Apr 2010)

俗话说“物以类聚，人以群分”，但一大群动物到底是怎样协调一致地运动的却没有得到完全解释。它们是跟着一个领头的跑，还是遵守一套简单的行为规则？此前，这个问题在很大程度上一直是通过数值模拟来研究的，但随着重量仅16克的微型背包式GPS记录仪的问世，现在有可能对一群鸟中的每一只进行跟踪，并根据直接测量结果来验证相关模型。利用一群最多达10只的信鸽所做实验显示，一只鸟在飞翔中的位置取决于它在一个明确定义的社会等级中的位置——这种等级体系就相当于空中的“啄序”，即长幼强弱次序。有趣的是，鸟对其主要用左眼看到的“队友”能更快地做出反应，这进一步证明它们具有取决于其在鸟群中位置的具体角色。本期封面的组合图片所示为鸟的实际飞行轨迹，是根据它们在鸟群中的领导地位的排列顺序着色的：在谱图红色端附近者居等级体系顶端；在紫色端附近者居等级体系末端。


“弱阳吊诡” 气候悖论可能本不存在
Nature 464 (1 Apr 2010)

Carl Sagan 和 George Mullen 在1972年提出的有关早期或“年轻”太阳亮度较弱的悖论（亦称“弱阳吊诡”）指出，太阳亮度在太古代约为其今天的70%，所以该理论认为，当时的温度会太低，无法让液体海洋在地球上存在。然而，地质记录表明，当时的液态水是存在的。这种现象通常被解释为因大气中高浓度二氧化碳和/或甲烷的存在造成的温室效应所产生的后果。Minik Rosing等人提出，并不需要用温室效应变暖来解释，也不存在气候悖论。他们证明，太古代沉积物的矿物构成与高温室气体浓度以及当时“产烷生物”的代谢限制因素并不一致。他们假设，早期地球的低反照率（大陆上几乎什么也没有），和在面积上占绝对优势的深色吸热海洋的存在，再加上生物诱导的云冷凝核的缺失，足以将温度维持在冰点以上。


在基因型与表现型之间搭建桥梁
Nature 464 (25 Mar 2010)

基因（基因型）与一种生物的成年形式（表现型）之间的联系并不是一对一匹配的一个简单问题。非线性的发育过程会产生干预，这取决于各种不同的基因输入及细胞间的相互作用。利用一个已经得到很好研究的体系（哺乳动物牙齿），Isaac Salazar-Ciudad和Jukka Jernvall建立了一个计算模型，来在基因型与表现型之间搭起一个桥梁。基于来自海豹牙齿的数据（海豹牙齿表现出广泛的形态变化），他们发现，牙齿变化很多都可以由单一模型参数来解释。这项工作可能会成为在了解基因和发育对变化、进而对演化所做贡献方面所迈出的一步。