本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

生物通综合：

7月5日《Nature》

封面故事：“多世界”理论的现代追随者

本期Nature封面图片由David Parkins为纪念量子物理学上重要的一个年份而创作：50年前，Hugh Everett III首次提出了后来被称为“多世界”（many worlds）的假设。Everett认为量子物理理论从表面上看是正确的，因为它能满足很多相关的方程式。于是，他开始探究真实情况到底是什么。他试图通过让每个事件的每个可能的结果都在其自己的世界中来定义或存在的办法来解决量子理论所存在的矛盾。在一篇News Feature文章中，Mark Buchanan报告了现代人们对“多世界”观点的反应.虽然对于上个世纪50年代的大多数物理学家来说太荒诞，但“多世界”理论现在却赢得了很多追随者，尽管正如Max Tegmark在一篇Commentary文章（page 23）中慨叹的那样，他们当中很多人并没有读过原始论文。作为Everett方法的一个铁杆追随者，Tegmark对他自己为什么相信并行宇宙做了解释。Gary Wolfe在Books & Arts栏目（page 25）中解释说，所有这些对科幻作家来说都是好素材。

用siRNA治疗脑炎的动物试验

自从基因沉默通过自然出现的小RNA分子被发现以来，认为小干涉RNA（siRNA）也许可用于治疗的观点就一直在流传。近年来，科学家已经发表了几篇关于系统性注射siRNA的研究报告，但大脑仍然不在注射的目标中，原因仍然是那个老问题，即血液和大脑之间所存在的障碍。现在，在美国和韩国实验室之间的一个合作项目中，研究人员找到了跨越这个障碍来输送siRNA的一种方法。这种方法除了适用于siRNA外，还可能适用于其他类型的药物，它利用从狂犬病病毒中提取的一个短肽作为RNA的输送工具。除了将RNA输送进细胞培养中的神经细胞中外，一种抗病毒的siRNA也被特定地输送进感染了脑炎的小鼠脑中：正常情况这种感染是致命的，但注射siRNA后大约80%的小鼠存活了下来。如果将这种方法用在人身上，那么就有可能找到一种治疗神经疾病的非入侵性静脉治疗方法。

“卡西尼”飞船对土星卫星Hyperion的最新观测结果

土星的卫星Hyperion是在一个翻腾的轨道中运行的一个形状不规则的天体，看起来有点奇怪：当“卡西尼”飞船于2005年9月掠过该天体时，发现它有一个独特的海绵质表面。本期Nature上两篇论文介绍了“卡西尼”飞船所获得的初步结果。首先，成像和了射电数据表明，海绵外表是由一个多孔天体被碰撞造成的。因此，以前声称海绵质表面是由与冰川上所发生的因来自阳光的热量积聚而使冰川表面凹陷加深的类似过程造成的观点就站不住脚了。第二，近红外和紫外线光谱显示了覆盖该天体大部分表面的高反照区域的表面组成的细节，也显示了低反照区域（大部分在碰撞坑的底部）的表面组成的细节。所获光谱与存在被一种有机固体物质污染的水冰的猜测是一致的。低反照材料在光谱属性上与在土星的另外两个卫星（Iapetus 和 Phoebe）上所发现的物质类似，含有水冰、复合有机物、二氧化碳和腈的混合物。这种混合物与彗星中的物质、很可能也与柯伊伯带天体中的物质相似。 

一种新型等离子被发现

在一种金属的表面上，电子的集体激发如表面等离子（surface plasmon）是有可能发生的，在显微镜和光子学的一系列应用中都可以利用它们。现在，研究人员观测到一种新型的等离子，它以前被认为在一种金属表面上是不可能出现的。它的能量要比传统类型的等离子低得多，过去科学家认为，它将被金属中大量的下层电子破坏。但这种新的等离子（有声学色散或线形色散现象）具有一个能与大量电子的连续体共存的电子结构。这种声学等离子（acoustic plasmon）很可能存在于很多金属表面上，它对于纳米光学和光子学应用将具有特别的意义。 

火星原始大气层的组成

有大量证据证明，火星表面上曾经有液态水。今天的火星大气层太薄，不能维持有可能产生温暖到足以支持液态水的气候的那种温室效应，但一种理论认为，火星过去可能有一个富含二氧化碳的大气层。然而，火星上明显缺少碳酸盐，而且二氧化碳逃逸率又很低，这些事实都是与该解释相悖的。现在，对由搭载在“火星特快”飞船上的OMEGA光谱成像仪器最近所发现的粘土材料所做的一项热力学研究，为火星上原始的地化条件提供了一幅更清晰的画面。从这项研究可以看到，火星大气层二氧化碳含量本来非常低，因此其他温室气体（最有可能是甲烷）可能参与了在火星上维持一个温暖而湿润的气候。

拟态理论的实验验证

防卫性拟态（物种在演化中所形成的为躲避捕食者而模仿其他物种的行为）在动物界非常普遍。在拟态行为中有两个极端的例子，分别是贝氏拟态（Batesian mimicry）和缪氏拟态（Müllerian mimicry）。贝氏拟态会产生与被模仿的物种类似的信号（比如说视觉提示），但却没有采用使其成为捕食者无利可图猎物的属性；缪氏拟态既在外形上与要模仿的物种相似，又分享其防捕食属性——即让自己看起来对捕食者具有危险性或味道不是很好。这些不同类型的拟态是一个世纪以前发现的，但关于在防卫程度不同的猎物之间所发生的拟态现象是怎样进行的问题却仍然没有解决。在一项设计用来对各种不同的、相互竞争的理论进行直接验证的实验中，Rowland等人发现，两种类型的拟态对双方都是有利的。在基于实验室的“新世界”实验中，研究人员所采用的是人造猎物（用纸包裹的几粒杏仁）和真正的捕食者（大山雀）。防卫程度不同的猎物之间的模仿（包括那些可食的猎物）因其与另一种猎物之间的联系而获得了生存好处。这个结果与人们普遍接受的观点是相悖的，后者认为，一种适度防卫的物种也许会淡化对另一种防卫更好的物种的保护，所以相关的教科书以及“维基百科”中的几个条目可能需要进行修改。

研究人员发现“腓骨肌萎缩症”基因

在美国密执安大学一个研究实验室中，小鼠的一种自发突变的出现，使研究人员发现了造成一种形式的被称为“腓骨肌萎缩症”（Charcot–Marie–Tooth）的遗传性神经退化疾病的基因。这种被称为“pale tremor”的小鼠（发生了一种多器官神经退化）在酵母基因Fig4的一个等位基因上发生突变，该基因是维持正常水平的信号作用类脂PI(3,5)P2所必需的。在这项工作之前，一直没有证据表明含量较低的信号作用化合物PI(3,5)P2在神经维护中有某种具体的作用。

一种新的神经营养因子——CDNF

目前用于治疗帕金森氏症的药物只治疗症状，而不能阻止脑中多巴胺神经元的退化和死亡，从而引起与这种疾病有关的运动缺陷。用“胶质细胞源性神经营养因子”（GDNF）治疗能获得有限的成功，但却有安全方面的问题。Lindholm等人报告，他们发现并纯化了一种新的神经营养因子，被称为“保留型多巴胺神经营养因子”（CDNF），它在帕金森氏症的一个大鼠模型中也能阻止多巴胺神经元的退化。在患有帕金森氏症的大鼠身上，CDNF甚至还能诱导多巴胺功能在一定程度上得到恢复。上周Nature杂志上的一篇论文识别出钙拮抗剂是恢复多巴胺神经元功能的一种可能途径，所以似乎最终有几个方面的研究工作都有可能导致真正有效的抗帕金森氏症药物的问世。

7月6日《Science》

古老DNA揭示过去的动植物多样性
用来自从最深的冰芯中提取的古老植物和昆虫的DNA，研究人员勾画出一幅格陵兰岛过去100万年中某个时候的深林生命图像。在这些冰形成之前，格陵兰南部被一个富有生物多样性的北极森林所覆盖，包括松树、云杉、赤杨和紫杉。蝴蝶和蛾子在树中飞来飞去，与甲虫、苍蝇、和蜘蛛的祖先共同生活。Eske Willerslev和一个国际小组通过从床岩之上的深度冰芯的silty段中提取的古老DNA调查了格陵兰岛一公里厚的冰架下面有什么东西。化石不能告诉人们这里有什么，因为它们或者藏在冰架中、或者被冰川的扩展而冲刷掉了。虽然冰芯样品的年代还不确定，但是这些保存在冰下的DNA至少来自13万年前、甚至可能是100万年前。
英文摘要：Ancient Biomolecules from Deep Ice Cores Reveal a Forested Southern Greenland,Eske Willerslev, Enrico Cappellini, Wouter Boomsma, Rasmus Nielsen,et al.

男女同样爱说话
新研究推翻了认为女性比男性爱说话的一个流行的文化神话。这个首次对几百个人几天的自然对话的系统记录揭示，被录音的女性每天共说了16,215个单词，而男性说了大约15,669个。这些数据与女性每天说20,000个单词而男性只用7,000个这个流行的观念有很大的不同。在本期一篇简报中，Matthias R. Mehl和共同作者报告了他们对美国和墨西哥的400位男女性各半的大学生日常的单词使用情况。这些心理学家在1998年到2004年之间分别录音了6组学生最短2天、最长10天的对话。被录音的学生携带简称EAR的被声音激活的数字录音机，录音机不被人注意地跟踪学生每天醒时大约17小时的对话。两性每天用的单词数的微小差异不具有统计意义。
英文摘要：Are Women Really More Talkative Than Men?,Matthias R. Mehl, Simine Vazire, Nairán Ramírez-Esparza, Richard B. Slatcher, et al.

超级火山爆发后地球没有明显变冷？
地球历史上最大的火山爆发之一也许没有给全球气候和人类进化造成灾难性的影响，虽然有些科学家曾提出该可能性。大约7万年前印度尼西亚Toba的火山爆发，是最近200万年来最大的一次爆发。按照某些情景，这次后山爆发导致了地球气候的明显变冷，而且可能造成人类数量的急剧下降。但是人们一直没有足够的能用来评价这些有争议想法的证据。现在一个国际小组在印度南部一个考古地点发现了一系列的石器制品，表明当地居民在火山爆发后没有离开该地区。Michael Petraglia和同事在夹着Toba爆发产生的火山灰两边的沉积层中发现了石制工具。不同灰层的工具表现出一点进化、但基本上很类似。这些发现也许能帮助揭示该时期人类迁徙的某些侧面，因为这些工具的复杂提示它们是现代人类制造的、而不是更早的祖先制造的。
英文摘要：Middle Paleolithic Assemblages from the Indian Subcontinent Before and After the Toba Super-Eruption, Michael Petraglia, Ravi Korisettar, Nicole Boivin, Christopher Clarkson, et al.

海葵基因组带来的惊讶
研究人员报告说，海葵的基因组比果蝇或线虫的基因组更复杂、也更接近脊椎动物。虽然人们一般认为在进化过程中随着新进化系的发展，基因组变得越来越复杂，但是这些发现提出，所有现在活着的动物的最后一个祖先实际上已经具有相对复杂的基因组、包括许多过去认为只有脊椎动物才有的基因。Nicholas Putnam和同事指出，果蝇和线虫的基因组可能通过DNA丢失和重组变得简单了。这些研究人员报告说，星状海葵Nematostella的基因组包含4.5亿个碱基对，估计有1.8万个编码蛋白质的基因，这些基因的识别、结构(包括其编码和非编码组成部份)、它们在基因组内的组织等，与人类基因组有极为类似之处，包括这两个基因组在几百个基因段的类似之处。
英文摘要：Sea Anemone Genome Reveals Ancestral Eumetazoan Gene Repertoire and Genomic Organization, Nicholas H. Putnam, Mansi Srivastava, Uffe Hellsten, Bill Dirks, Jarrod Chapman, et al.