本期《自然》《科学》精选

　　

4月22日Nature

封面故事：动物身体彩色图案揭秘
动物身体上复杂彩色图案（如贝壳、热带鱼和豹子身上的图案）的形成，对发育生物学家来说是一个经典谜题。大多数试图解释图案信息的工作都是理论上的，着重于反应-扩散机制，按照这样的机制，可扩散性本地激发因子（形态发生素）与长距离抑制因子之间的互动被假设产生稳定的图案。但此前一直没有形态发生素或抑制因子的候选对象被识别出来。现在，Sean Carroll及其同事以果蝇Drosophila guttifera翅膀上的圆点图案为模型发现，翅膀上的斑点是由无翼形态发生素诱导的，这种果蝇翅膀上精致的斑点图案很可能是通过在新的地方选择无翼形态发生素的表达而从更简单的图案形成的。在本期封面的合成图片中，左翼所示为这种果蝇16个与条纹相关的点及4个条纹间的阴影；右侧图案将条纹点与条纹间阴影顺势调控元素的活性融合在这种果蝇一只双转基因个体蛹期翅膀中。

李斯特菌的感染机制
在感染过程中，食源性病原体“单核细胞增生李斯特菌”能利用宿主细胞的大量功能，包括涉及泛素化和磷酸化的、专门修饰关键蛋白活性的转录后修饰。致病细菌对被称为“SUMOylation”的泛素样修饰（真核细胞中一个重要过程）的效应在很大程度上仍不清楚。现在，对被“单核细胞增生李斯特菌”感染的人类细胞和对一个小鼠模型所做的一项研究表明，其毒性因子listeriolysin O (LLO)通过触发Ubc9（“SUMOylation”机制中一种必要的酶）的降解诱导细胞中被SUMO化的蛋白水平下降。这项工作说明，李斯特菌（可能还包括其他病原体）通过降低关键调控蛋白的“SUMOylation”水平来抑制宿主对感染的反应。

血液流动与血管生成的互动
在胚胎形成过程中，血管响应血流而被重塑。Nicoli等人介绍了一个基因通道，它能解释这种机械传感刺激是怎样被与早期发育信号相结合来重塑斑马鱼主动脉弓血管的。血流诱导的转录因子klf2a是一种内皮细胞特异性微RNA（即miR-126）的感应所必需的，这种诱导通过抑制Spred1（VEGF信号作用的一个抑制因子）来促进VEGF信号作用和血管形成。这个发现反映了血流是怎样调控内皮细胞信号作用通道的，也表明一种微RNA是这个过程当中的一个中央集成点。

tau蛋白纠结是敌是友？
人们主要以从对脑组织尸检获得的证据为依据认为，tau蛋白的异常纤维性沉积（该蛋白在正常发挥功能时其作用是稳定微管）在阿尔茨海默氏症和tau-相关额颞痴呆症中引起细胞凋亡和神经退化。现在，对过度表达一种人类tau基因的转基因小鼠中的这些神经纤维纠结所做的活体多光子成像研究，显示了一个大相径庭的情形。半胱天冬酶激发（细胞凋亡的一个已知标志）是所观察到的第一个异常，发生在纠结形成之前数小时至数天。有纠结的神经细胞不是遭受死亡，而是好像寿命还很长，同时半胱天冬酶活性降低。因此真实情况可能是这样的：引起神经退化的是可溶性tau，而不是纤维性tau。就以破坏纠结为目标的药物在对抗神经退化中的价值而言，这项工作的意思在很大程度上取决于神经纤维纠结是一种保护性因子、与疾病无关、还是与慢速作用的神经毒性相关。

胰腺α-细胞可以自发变成β-细胞
胰腺中产生胰岛素的β-细胞寿命长，在其生命周期中几乎不复制，但在受伤时或有代谢需求时则会复制。对β-细胞几乎被完全去除的一个转基因小鼠模型所做研究表明，成年α-细胞（正常情况下负责产生肽荷尔蒙升血糖素）可以被自发地重新编程为β-细胞。关于胰腺细胞弹性的这一意外发现，让我们看到了糖尿病的可能治疗方法：要么通过差异化环境来在体外生成细胞；要么在体内诱导细胞再生。而且，关于选择性杀死细胞及非选择性地全部杀死细胞的新模型的建立，可能会显示其他器官中以前未被识别出的细胞弹性。

 

4月23日Science

孪生儿研究---教师确实很重要
据4月23日的《科学》杂志报道说，良好的教导可使孩子们天然的阅读能力表现出来。相反，在那些教师素质很差的教室中，学童们所表现出的是一种较为均一的低水平，即使他们的与基因有关的能力差异可能非常大。阅读能力在多大的程度上是遗传学抑或环境所造成的结果一直是有着许多争议的话题。Jeanette Taylor及其同僚如今对学童的阅读技能进行了分析，该技能反应在佛罗里达州小学中的同卵双生儿及异卵双生儿的Oral Reading Fluency的测试中。通过比较这些孪生儿的分数（这些孪生儿的基因或是有50%的相同性，或是具有100%的等同性），研究人员可对其阅读测试分数的差异中有多少是由遗传因素造成的，有多少是由环境因素（即这些双胞胎所共同接触的环境，或是每对双胞胎所接触的不同的环境）造成的进行估计。研究人员应用这些双胞胎的同学在一年中的成绩的改善来作为对教师素质的一种测定。他们的研究结果显示，因为遗传学所造成的测试分数上的差异在那些有好老师的班级上的学童之间，其差异要比那些教师素质差的班级中的学童之间的差异要更大。因此，基因与环境似乎是以这样一种方式进行相互作用的，即其既可限制又可允许孩子们达到他们天然的阅读能力。

预测亚洲季风
  
 据4月23日的《科学》杂志报道说，一种有证据的说法是，亚洲季风是全世界最重要的反复发生的气候系统，其影响面达到全球人口的一半以上。但是，由于缺乏长期性的气候数据限制了我们对其真实本质的了解。 如今，研究人员报告了一个历时700年长的在整个亚洲范围内的季风变化纪录，它是根据在300多个不同地点的树木年轮来测定的。Edward Cook及其同僚称他们的详尽的研究为Monsoon Asia Drought Atlas, 或称 MADA；他们说，人们可用其与其它相关的气候记录进行比较以更好地了解过去和未来的季风的变动性。他们的气候重构涵盖了在过去的一千年中的3个关键性的气候事件：中世纪气候异常（Medieval Climatic Anomaly）的靠后部分、小冰期（Little Ice Age）以及当代的人为的气候变化时期。MADA还记录了没有发生亚洲季风的许多年，以及曾经给人类带来灾祸的严重的超大旱灾。该记录披露了自1300年以来在地球上的亚洲季风的“指纹”；在未来，人们可用它来将海洋表面温度的模式与季风降雨量进行比较，并改善对大部分世界的气候模型的设计。在一则Perspective中，Eugene Wahl 和Carrie Morrill更为详细地解释了MADA的含意。