本期《自然》《科学》精选

　　

11月5日Nature

封面故事：细菌也知道“风险对冲”
在自然界，表现型之间的随机切换（“风险对冲”）是生物在变幻无常的环境中求生存的常见现象。对暴露于一个与脊椎动物免疫系统等环境有相似性的波动体系中的“荧光假单孢菌”所做的一项研究，实时显示了这种行为何以能够发生。本期封面所示为一个“荧光假单孢菌”菌种的菌落，这个菌种已形成了在不同菌落类型之间随机切换的能力。这种“风险对冲”策略使它们能够在一个不断变化、以对不同菌落有利的人工环境中存活。“风险对冲”在实验室中的形成以及其中所涉及突变的识别，反映了动态环境是怎样推动这种“风险对冲”行为之形成的。

评估大陆地震风险的常见方法可能不可靠
对大陆内的地震风险进行评估在很大程度上依赖于这样一个假设：历史记录中小地震的地点反映了将会引起未来大地震的连续变形。然而，这一假设正在开始受到怀疑。2008年5月的汶川地震表明，最近有低度地震活动的断层并非不会发生大地震。现在，Seth Stein 和Mian Liu提出，很多最近的板块内地震很可能是数百年前发生的大地震的余震，所以并不表示未来大地震的地点。Stein 和 Liu提出的一个简单模型预测，余震序列的持续时间与断层加载速率成反比变化。因此，将大陆地震当作稳定态地震活动的常见做法，可能会高估当前活跃地区的地震风险、低估其他地区的地震风险。

T-细胞在自体免疫中的作用
用实验性自体免疫脑脊髓炎（多发性硬化的一个模型）对大鼠所做的一项双光子荧光显微镜研究表明，触发自体免疫疾病的血液T-细胞先是直接附着在脊髓脑膜脉管内表面上，然后在对其内表面进行扫描，有时还会逆血流方向爬行。一旦穿过血-脑障碍，这些T-细胞便会与表现抗原的吞噬细胞结合，后者又会刺激它们进一步的分化和组织渗透。与T-细胞的这些相互作用中所涉及的结构，有可能成为自体免疫脑病治疗方法的潜在候选目标。

HMGB蛋白的“哨兵”角色
这项研究表明，染色体HMGB (high mobility group box)蛋白HMGB1、 HMGB2 和HMGB3是所有由核酸受体调控的先天免疫反应的激发所必不可少的。HMGB蛋白与所测试的所有产生免疫反应的核酸相结合（不管它们被认为是Toll样受体的配体还是细胞溶质配体），说明它们可能有一个生理作用，即充当细胞内核酸的普适性“哨兵”。

TBK1可能是一个癌症治疗目标
RAS家族基因的突变在大约20%的人类癌症中是预先设置好的，这使得RAS蛋白成为癌症治疗的首选潜在目标。以RAS蛋白直接作为目标的做法迄今一直效果不好，但本期Nature上发表的两篇论文让我们看到，在RAS下游的一个信号通道中的其他目标比较有希望。Barbie等人利用合成致死性RNAi筛查发现，TBK1是NF-κB信号通道中的一种激酶，它是被KRAS-改变的细胞存活所必不可少的。TBK1诱导反凋亡信号，可能是一个癌症治疗目标。在关于由Kras突变和p53丧失所造成的肺癌的一个精巧的小鼠模型中，Meylan等人发现NF-κB信号作用是被这两种改变的协同作用激发的，是肿瘤初发和维持所必需的。

天青蛋白还原电位可大幅度调整
很多金属蛋白（在它们活性点上含有金属原子的蛋白）是涉及电子转移的生物反应的关键。现在，Marshall等人发现，将一个铜氧还蛋白分子（被称为天青蛋白的砷酸盐还原酶）的还原电位调整到远远超过自然范围是有可能的。他们是通过改变金属结合点近端或远端的关键氨基酸来做到这一点的。希望从这项研究工作以及未来研究中获得的经验，可用来设计非天然光合作用中心或用于能量转换的人工燃料电池催化剂。

动物可能并不懂得利他
自从Robert Trivers关于“互惠利他行为”（reciprocal altruism）的奠基性论文于1971年发表以来，有关互惠及“囚徒困境”资源分享游戏的模型，一直是解释不相关个体之间合作行为的主导性理论框架。然而，几乎没有证据证明，在自然条件下，除人以外的动物通常会交换资源或服务。在一篇Review文章中，Tim Clutton-Brock对在非人动物自然种群中的“互惠利他行为”进行了分析。他的结论是，这方面的证据很薄弱，而且非亲个体之间明显合作的很多例子很可能是互惠互利（mutualism）或操纵（manipulation），而非利他。

11月6日 Science

基因治疗技术减缓了脑部疾病的发展: 
法国、德国和美国的研究人员发现，一种将基因疗法与血液 干细胞疗法相结合的策略可能成为治疗某种致命性脑部疾病的有用的工具。 在一则对监护2 年之 久的2 名患者的前驱性研究中，一个国际性的研究团队用一种慢病毒载体将一种治疗性基因导入到 患者的血细胞之中来减缓一种令人日益衰弱的脑部疾病的发作。这种疾病叫做X-连锁性肾上腺脑 白质营养不良症（ALD）。 该疾病曾经出现在电影“Lorenzo’s Oil”中。ALD 是一种严重的遗传性疾 病，它是因一种叫做ALD 的蛋白质的缺乏而引起的。该蛋白质与脂肪酸的降解有关。 罹患此病者 的髓鞘在不断地丧失。髓鞘是包裹脑中神经纤维的保护层。 如果没有髓鞘的话，神经将失去其功 能，导致患者身体和精神能力的日益丧失。 X-连锁的ALD 是该类疾病中的最常见的形式，它在6- 8 岁的时候开始对男孩造成伤害，并通常在患者进入青春期之前死亡。 骨髓移植通常能够减缓该病 的进程，但寻找到一个匹配的骨髓捐赠者可能深具挑战而且过程冗长，该术疗还有着相当大的风 险。 在本研究中，病人的血液干细胞从患者的体内被分离出来，并在实验室中用一种慢病毒载 体将一个具有功能的ALD 基因拷贝导入到这些细胞之中以纠正其基因上的缺陷。 在这些患者接受 了摧毁骨髓的治疗之后，人们接着把这些改良的细胞重新注入回这些患者的体内。 2 年之后，健康 的ALD 蛋白仍然可以在这两位病人的血细胞中被探查到。 令人鼓舞的是，这两位患者的神经学症 状得到了改善，而该治疗对疾病进展的延迟堪比骨髓移植疗法的效果。 尽管需要在更大群组的患 者中进行研究，但这些结果表明，应用慢病毒载体的基因疗法（该慢病毒载体来源于丧失功能的人 类免疫缺陷性病毒，即HIV）可能会成为治疗范围广泛的人类疾病的工具。
   
操控马的基因组:
研究人员成功地为一匹名叫Twilight 的灰色的研究用马做了基因组的测序。研究 人员说，这一工作阐述了驯化的过程，并显示了其与其它的像牛这样的被测序的胎盘类哺乳动物之 间存在着相当大的相似性。Claire Wade 与全世界各地的同僚一起报告了Equus caballus 基因组的高 质量测序草案初稿。他们说，该项研究的重大发现之一是一个位于马的第11 条染色体上的看来像 是正在形成的一种崭新的着丝点（着丝点是染色体的中央区域，它在细胞分裂过程中起着某种重要 的作用）过程中的区域。文章的作者写道，大约53%的马的染色体上的基因看来与在人的染色体中 所发现的基因序列相同（这种现象叫做种系间的保守同线性），它们也许可以在未来作为人类疾病 的模型。该基因组的序列测定已经使得人们可以研发对某些马的遗传性疾病的遗传学测试，例如多 糖沉积性肌病、遗传性马局部皮无力及周期性高血钾性瘫痪。然而，尽管人与马之间存在着很大程 度的保守同线性，但在第11 条染色体上的看来是新的着丝点却没有在任何其它的种系中被发现， 从而提示它在进化上是新出现的。文章的作者说，该着丝点具有功能而且稳定，但由于它过于新 近，所以还没有获得其它哺乳动物着丝点的典型标记。该马的基因组还表明，马最初的时候是从一 个母马数量相对较大的但公马非常少的马群中被驯化的。

   
 蝎蛉将最早的授粉时间向前推移:
研究人员报告说，在开花植物以及为其授粉的昆虫进化之前很 久，被称作蝎蛉的昆虫可能已经通过其长长的管状吻突啜吸着蕨类植物、针叶植物以及其它裸子植 物的琼浆。开花植物（或称被子植物）与蜜蜂、黄蜂和其它主要的为花授粉的昆虫的共同进化及多 元化是进化生物学中的经典故事之一。这一过程发生在白垩纪的晚期，距今大约9960 - 6550 万年 之前。正如一则相关的Perspective 文章所解释的，科学家们一般假定，尽管动物授粉的时间可能比 开花植物的进化要早，但这种情况与白垩纪晚期之后相比则显得罕见而且不具特殊性。然而， Dong Ren 及其同僚现在显示，有三个蝎蛉科的昆虫的特殊化的口器可吸食裸子植物的琼浆，其时 间可最早出现在侏罗纪的中期，距今大约1 亿6000 年之前。文章的作者对11 个种系的欧亚蝎蛉的 头和口器结构进行了分析；它们看来属于在侏罗纪中期至早期白垩纪之间的6200 年中灭绝的关系 密切的三种蝎蛉科昆虫。文章的作者提示，这些昆虫具有长长的管状口器，它们可能会用其吸取富 含花粉的植物汁液。这些昆虫可能因此而给植物授粉。

    
人体微生物群落的定位:
我们的身体是无数微生物的居所。研究人员说，最近对人的整个身体所进 行的多元微生物群落的分析结果将最终揭示这些群落的变化将如何引起（或防止）疾病的发生。 Elizabeth Costello 及其同僚对多达27 个身体部位的微生物进行了调查，其中包括肠道、口腔、耳 朵、鼻子以及多达18 个区域的皮肤表面。这些调查的部位是在4 个不同的场合取自一些健康的成 人。 他们的基于先前发表在《科学》杂志上的发现揭示，身体的部位对居留在那里的微生物群落 的组成具有最大的影响，其影响远远大于时间的推移或个体之间的差异。 这些研究人员还发现， 某些皮肤部位，如食指或膝盖的背侧常常比肠道或口腔能容留更为多元的微生物。 他们的数据所 强调的事实是，我们身体的个体化的微生物随着时间的推移仍然保持着相对的稳定，而且它们展现 了在我们身体各个位置生长的可预测的模式。 在接下来的实验中，研究人员将身体某一部位的微 生物群落移植到身体的另外一个部位，或从某人身上移植到另外一个人身上。他们发现，环境因素 在油脂分泌多的皮肤部位比在皮肤干燥的部位对塑造微生物群落的影响力要更强。 例如，前臂的 微生物在前额上的生长就不甚好，但前额的微生物在前臂上的生长则依然很好。