本期《自然》《科学》精选

　　

11月6日《Nature》

不同人种之间的基因差异
本期Nature介绍的两项重大协作研究工作，展示了最新大规模并行合成DNA测序技术的威力，这两项研究为了解基因组随种族变化而变化的性质提供了线索。第一篇论文描述了对来自西非Yoruba族群的一个人的基因组定性研究。第二篇论文报告了一个汉族人的个人基因组，汉族占世界人口总数的30%。现在，这些新的资源可与Venter、Watson 和NIH的参考序列结合起来使用。（Articles pp. 53, 60; News & Views）另一项单独的研究工作，根据来自超过30个欧洲国家的1,387人的数据，在大陆尺度上对遗传种族问题进行了研究。总体上来说，国与国之间几乎没有遗传差异，但的确存在的差异与地理位置有密切对应关系。对该基因组数据所做统计分析表明，这些人中50%在他们自己所说的起源地的310公里之内。这项工作除了对验证遗传世系有参考意义外，对于评估将基因与疾病联系起来的基因组范围内的关联研究也有意义。

一个癌症基因组的首次全面测序
使我们有可能对非洲人和中国人的个人基因组进行定性的技术，在生物医学领域有广泛应用。对这类技术在医学领域能够做到什么的一个演示，是对一个癌症基因组的首次全面测序，这个人是一个急性髓细胞白血病患者。通过比较来自同一人的癌症组织和正常组织的DNA，研究人员识别出可能与发病相关的10个突变。除了指出可能会对相关疗法产生响应的基因外，这项工作还是向确定该突变的疾病关联性（这个过程将涉及对大量更多个人基因组的分析）这一长期目标所迈出的一步。

研究人员对旅鼠种群周期有了更清楚了解
挪威旅鼠以其种群周期而知名，这种周期在其高峰时被认为会影响生态系统的其他构成部分。事实上，物理环境（气候也包括在内）在决定啮齿类周期动态中所起作用，在很大程度上仍然是一种猜测。现在，通过将关于啮齿类密度、鸟类密度和对积雪状态的野外估计等的长期（1970-2007年）观测数据与气象数据结合起来所做的一项研究，研究人员获得了关于旅鼠周期的一幅更为清晰的画面。从该画面可以看出，旅鼠的周期存在一个显著的变化，从人们所熟悉的3-5年的啮齿类周期变为一种非周期性的、基本上为低幅度的状态，这种现象可由冬季气候的年际变化来解释和预测。关于气候对啮齿类动态的影响被传递到生态系统其他部分的假设，有非常可信的证据。

长时间尺度的节律活动
计时对感知和认知的很多方面都是非常重要的。研究表明，几个神经回路只能在非常短（微秒到毫秒）的时间尺度上处理时间信息。现在，Sumbré等人报告，斑马鱼视觉系统中的神经活动，能以几秒钟的规则性间隔记录相对较慢的闪光，记录保持的时间可在刺激消除之后长达20秒。在如此长时间尺度上的这种类型的节律活动，可能是一种可调节的神经“节拍器”，它是节律性感官体验的短期感知性记忆的一种机制。

有可能用于基因疗法的“归巢核酸内切酶”
“归巢核酸内切酶”或“（兆碱基）大范围核酸酶”是一种切割得非常罕见的核酸内切酶。它们可以识别的DNA序列要比“经典”限制酶可以识别的大得多，所以它们在人类基因组中产生解理的频率低。这使得它们有可能用于基因疗法，作为具有高度针对性的分子刀来瞄准特定的基因。在一项原理证明实验中，Redondo等人设计出的“归巢核酸内切酶”有可能修复在“着色性干皮病”中发生突变的基因。“着色性干皮病”影响核苷酸切除修复机制，削弱身体消除紫外线损伤的能力。“着色性干皮病”患者发生突变的频率高，因此患皮肤癌的可能性大。新设计的酶名叫Amel3-4 和 Ini3-4，是“归巢核酸内切酶” I-CreI的衍生物，这种内切酶在体外和体内都能解理XPC人基因。结构分析表明，它们的解理催化机制与野生型homodimeric I-CreI的相似，Amel3-4 和 Ini3-4在哺乳动物细胞中都能诱导高水平的基因定向。这项工作展示了一种基因修复技术，该技术有可能修复“着色性干皮病”中产生其他单亲遗传疾病的基因。

11月7日《Science》

神经修复的新途径
据11月6日的《科学》杂志报道说，脑或者脊柱（即中枢神经系统）中的受到损伤或被切断的神经与身体其它部位的神经不同，它们不会自我修复。有关这一问题的2则新的研究探索了这一使得中枢神经系统的神经无法再生的分子学机制。这可能会为人们提出可最终帮助那些因为中枢神经系统创伤而出现严重残障和瘫痪者的神经修复途径。在小鼠的实验中，Kevin Kyungsuk Park及其同僚展示，在去除mTOR 生长通路中的2个蛋白抑制物后，发生损伤的视神经中的神经元会在数周内重新长出来。中枢神经系统中神经元的再生还受到包裹每个神经元的髓鞘中的蛋白的抑制。这些蛋白与NgR受体相互作用从而阻断修复过程。现在，Jaswinder Atwal及其同僚发现，PirB小鼠蛋白是髓鞘蛋白阻止神经再生的另外一种受体。Woo-Yang Kim 及 William Snider在一则相关的Perspective中就这些研究将如何推动人类脊髓的治疗进行了讨论。

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ARTICLE #26: "Promoting Axon Regeneration in the Adult CNS by Modulation of the PTEN/mTOR pathway," by K.K. Park; K. Liu; P.D. Smith; C. Wang; B. Cai; B. Xu; L. Connolly; I. Kramvis; M. Sahin; Z. He at Harvard Medical School in Boston, MA.

ARTICLE #4: "Overcoming Inhibitions," by W.Y. Kim; W.D. Snider at University of North Carolina, School of Medicine in Chapel Hill, NC.

蠕虫燃烧油脂以增长寿命
据11月6日的《科学》杂志报道说，一项新的研究表明，燃烧油脂可以使寿命延长，至少在蠕虫中是如此。Meng Wang及其同僚说，在C. elegans （或译：秀丽小杆线虫）中，当该蠕虫的生殖干细胞停止增生之后，一种可以燃烧油脂的酶的活性会增加，结果是其寿命得以延长。Ting Xie在一则有关的Perspective 中提出，他们的发现对代谢调节、寿命和生殖是如何互相纠缠的机制提供了一个进一步激发人们兴趣的一瞥。Wang及其同僚显示，成年蠕虫的生殖干细胞会活跃地控制脂酶K04A8.5的水平，而这种酶会减少肠脂的水平。当干细胞停止增生的时候，脂酶的水平显著上升并开始消耗油脂。研究人员发现，那些肠脂酶被激活的蠕虫的寿命比其同属的蠕虫增加了24%。

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ARTICLE #24: "Fat Metabolism Links Germline Stem Cells and Longevity in C. elegans," by M.C. Wang; E.J. O'Rourke; G. Ruvkun at Harvard Medical School in Boston, MA; M.C. Wang; E.J. O'Rourke; G. Ruvkun at Massachusetts General Hospital in Boston, MA.

Horton是如何听到他的who？
据11月6日的《科学》杂志报道说，人们会在任何的地方识别出一个他们所爱的人的声音，但这是怎么做到的呢？人们的脑子是如和断定他们所听到的是谁的声音并从听到的话来辨别该声音的呢？荷兰的研究人员通过发现脑子的可帮助聆听者对语音和说话者身份进行解码的有关信号（这两者都来自一个单一的声音流），他们距离找到这些问题的答案已经更加接近了。 Elia Formisano及其同僚应用功能性核磁共振成像术来监控自愿者听觉皮层的活动，这些自愿者会聆听录自三个不同说话者的3个元音的声音。研究人员接着用一种数据挖掘的运算法则来分析这些数据中出现的模式。研究人员报告说，无论说话者是谁，与某一元音相关的模式都是相同的，而且无论某特别语音是什么，与某说话者相关的模式也保持相同的状态。这些结果还显示，听觉皮层与语音和说话者的身份的识别有部分的关系，这一发现挑战了一种被广泛认可的假设，即这一过程仅仅发生于专门化的、更高水平的脑子的区域。

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ARTICLE #28: "Who" Is Saying "What"? Brain-Based Decoding of Human Voice and Speech," by E. Formisano; F. De Martino; M. Bonte; R. Goebel at University of Maastricht in Maastricht, Netherlands.

气候、文化及亚洲的季风
  
  
据11月6日的《科学》杂志报道说，从中国的万象洞（Wanxiang Cave）中发现的一根石笋所重新构建的一个长达1810年的有关亚洲季风的纪录为人们就季风强度是如何与北半球气温、冰川周期及太阳的波动发生联系的提供了独特的一瞥。Pingzhong Zhang及其同僚的分析还突显了季风与数个中国的朝代的兴亡之间的关系。几个世纪以来，亚洲的季风为农作物的灌溉提供了十分需要的水源。在季风强烈的时期，如北宋等王朝，它们享有稻米耕作增加以及人口急速发展的美好时光。Zhang及其同僚说，但是，微弱及其后来的干旱季风时期则与唐、元及明朝的衰亡在时间上一致。他们注意到，在1960年前后，在气温和亚洲季风变化之间的相关性表明，温室气体和悬浮颗粒可能是现在处于支配地位的对季风的影响力。

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ARTICLE #21: "A Test of Climate, Sun, and Culture Relationships from an 1810-Year Chinese Cave Record," by P. Zhang; F. Chen; X. Yang; J. Liu; C. An; Z. Dai; J. Zhou; D. Zhang; J. Jia; Liya Jin at Lanzhou University in Lanzhou, China; H. Cheng; R.L. Edwards; X. Wang at University of Minnesota, Minneapolis in Minneapolis, MN; Y. Wang at Nanjing Normal University in Nanjing, China; J. Liu at Chinese Academy of Science in Nanjing, China; M. Tan at Chinese Academy of Science in Beijing, China; K.R. Johnson at University of California, Irvine in Irvine, CA.