本期《自然》《科学》精选

　　

8月28日《Nature》

封面故事：病毒在深海沉积物生态系统中所起作用
深海沉积物含有大量以微生物质形式存在的碳，这一生态系统的动态只是到现在才正在被确定。上期Nature上的一篇论文指出，在一个大面积的沉积物真核生物群落中，古细菌相对于细菌来说居支配地位。在本期Nature上，Danovaro等人报告了病毒感染在这一生态系统中的影响。来自232个沉积样品的数据表明，病毒的产量是非常高的。病毒感染能使真核生物质产量减少80%以上（在1000米深度之下接近100%），从而将大量溶解的有机碳释放进深海中。在因其他原因缺乏资源的水域，营养物的这种注入尤为重要。因此，病毒在全球生物地球化学循环、深海代谢和我们生物圈最大生态系统的总体功能方面似乎扮演一个重要角色。本期封面图片所示为深海病毒和细菌之间的争斗，在这一争斗中，被病毒破坏的细菌为其他细菌提供食物。

误折叠蛋白的处理方式
尽管能够催化将多肽折叠成其最终天然构象的反应的分子伴护系统很复杂，但蛋白误折叠仍会出现。细胞的健康状况取决于它怎样剔除误折叠的蛋白。Kaganovich等人发现，酵母和哺乳动物细胞有一个细胞质量控制通道，该通道能够将可溶的和不可溶的蛋白聚合体区分开来，并将它们引导向两个包裹体当中的一个。 能够被蛋白酶体降解的或能够被重新折叠的可溶误折叠蛋白，将被作为目标，引导到一个并列核质量控制腔中；包括与疾病相关的亨廷顿蛋白和锯蛋白在内的不可溶的蛋白聚合体，将被封存在一个与自噬性通道相关的胞液包裹体中。

造成上新世大范围冰川形成的因素
尽管从气候变化角度讲冰层稳定性很重要，但我们对控制冰层体积的机制的认识仍有很大空白。北半球被认为在直到晚上新世大规模冰川形成过程开始之前（距今约300万年前）有超过3000万年几乎没有冰层。人们曾提出几个假设来解释当时格陵兰冰层的增长。现在，利用一个完全耦合的大气-海洋环流模型和一个冰层模型所做的一次新的模拟表明，格陵兰冰层在上新世的增长的主要驱动因素为大气二氧化碳浓度的下降。其他的假设（巴拿马海洋通道的闭合、厄尔尼诺的终止和构造隆起等）在这一模型中不足以触发大范围的冰川形成。

“地球发电机”的超级计算机模拟
地球磁场是由电流在地核中流动产生的。计算机模拟在提高我们对这一“地球发电机”体系认识中曾经扮演了一个重要角色，但在与地核直接相关的参数范畴内进行数值模拟却超出了当今超级计算机的能力。现在，一台名为“Earth Simulator”的计算机（世界上最快的计算机之一）被用来运行一个“地球发电机”模拟程序，该模拟是迄今与实际情况最接近的模拟。在该模拟中，研究人员发现，对流和磁场结构都与在低分辨率模拟中所获得的发现在定性上有所不同，其中对流的形式为层柱形或呈辐射状分布的层状喷射流，而不是像以前所观察到的柱形蜂窝状结构。

乙酰胆碱可增强排除干扰的能力
如果你发现自己需要重新阅读这段内容，那么也许它写得并不好；或者说，你也许不能集中注意力和缺乏乙酰胆碱。皮层感觉处理由选择性注意力进行重要的调制，但这种调制是怎样调控的却是一个长期未能解决的问题。在用恒河猴进行的训练让猴子探测一个闪烁的物体而忽略附近另一个闪烁的物体的实验中，向视觉皮层中施用神经传输物质乙酰胆碱，可增强猴子的表现。施用毒蕈碱（而不是尼古丁）拮抗剂，会产生相反的效应。这表明，该实验也许确定了让我们能够排除其他刺激、同时集中注意力于某一特定事项的大脑机制。

生殖能力和寿命长短由类似的小分子调控
加州理工学院的一个研究小组发现，由三种小分子组成的一个混合物在低浓度时对线虫起性激素的作用，而由这三种化合物中的两种所组成的较高浓度的混合物却能诱导一种休眠的幼虫状态，被称为“多尔阶段”（dauer stage）。性生殖和“多尔”形成（一种能够增加幼虫寿命和韧性的种群控制机制）都是重要的生命史特征。关于它们是由在很大程度上相互交叠的小分子家族调控的发现，既表明线虫生命周期的这些方面之间存在密切联系，同时也与一个普遍现象相关，即对很多生物来说，生殖能力和寿命长短的变化是呈负相关的。

禽流感病毒聚合酶的晶体结构
流感A病毒聚合酶由三种蛋白组成——PA、PB1和PB2，是转录和复制的关键。现在，两个小组报告了禽流感病毒H5N1 PA 的C-端区域在与PB1的PA结合区域所形成的复合物中的晶体结构。这项结构研究对于新型抗病毒药物的设计可能会有用。

延长人类寿命是否可行
关于酵母、蠕虫和小鼠等实验生物的研究工作使人们越来越相信，寿命是有弹性的，是可以通过遗传手段、通过药物或通过营养调节来操控的。问题是，这样的研究成果怎样才能或是否能够用来操控人的寿命。在一篇综述文章中，Jan Vijg和Judith Campisi讨论了我们当前对限制人类寿命的因素的认识。他们得出的结论是，现在说是否能够将人体衰老和自然死亡延迟几十年还为时过早。而且，他们还提出了未来研究工作需要回答的几个问题，如果我们要制定能够提高人类健康水平和延长寿命的综合策略，这几个问题就必须回答。

“赝能隙”和超导状态之间的关系
高温铜氧化物超导体一个长久未解之谜是“赝能隙”（pseudogap）的存在。所谓“赝能隙”，是指一个与超导状态的特征能隙相似、但也在非超导状态中出现的能隙。Kohsaka等人对与超导现象和“赝能隙”状态相关的电子激发进行了详细研究，发现了两个非常不同的行为类型： 一个类型为在动量空间的状态，它们相应于对超导现象负责的、预期存在的离位电子对；另一个类型为局限于真实空间的一些异常状态，它们相应于“赝能隙”。这两种激发类型之间的关系，为“赝能隙”和超导状态之间仍然神秘的关系提供了一个新视角，强化了与绝缘母化合物性能的概念联系（在绝缘母化合物中，真实空间的电子局域化是它们行为的关键）。

人类利他和合作行为形成的时间
小孩子在特殊设计的测试（比如说游戏）中进行互动的方式，可以帮助了解人类利他和合作行为背后的机制。Fehr等人提供的证据表明，小孩子们替他人着想的偏好（在一个分享游戏和一个嫉妒游戏中，研究人员用不同糖果作为奖赏）表现为一个特别的形式——对不平等的反感。这种行为模式在3岁和8岁之间形成。3、4岁的小孩大多数都行为自私，而到了7、8岁，他们绝大多数都更愿意接受可消除不平等的资源分配。但如果对自己有优势的不平等现象的消除涉及到高成本分享的话，那么他们选择平均分配的机会就会减少，就会倾向于选择对其自己的社会群体成员有利的分配方式。这些发现表明，平均行为和狭隘行为都有着很深的发育根源。

 

8月22日《科学》杂志精选 

黑洞存在时的恒星诞生
 
研究人员说，一种新的电脑模拟显示了巨型星球是如何在一个巨大的黑洞周围形成的，这种结果挑战了传统的看法并向人们提供了有关恒星形成的一种新的解释。Ian Bonnell和William Rice所开发出的这种电脑模拟，展示了气云是如何与巨型黑洞进行相互作用并形成偏心星盘，以及它接着如何崩解成为维持偏心形状的巨型星球的。他们的发现与在我们银河星系的实际观察是一致的，这些观察表明，银河星系中有一个巨大的黑洞，其四周有着巨大且偏心的星球。以前，研究人员认为，黑洞的重力和高能性力量会破坏任何如分子云一样脆弱的东西，并在它能够形成任何星球样实体之前就会遭遇彻底的毁灭。但是，这一新的电脑模拟提出了气云即使是在黑洞存在的情况下仍然可以形成星球的证据，而且，如果该气云足够巨大的话，那么，它们形成的星球可能也会是极端巨大的。一则由Philip Armitage撰写的Perspective以我们的星系作为背景对这一发现的涵义进行了讨论，并且还提出了关于气云起源的有关问题。
 
大气环流的新观点
 
研究人员报告说，中纬风暴通过将温暖湿润的热带空气提升到较高的对流层而在全球大气环流上起着重要的作用。文章的作者Olivier Pauluis及其同事说，这一从前在大气环流中不受重视的成分在一个更加温暖和潮湿的世界中甚至可能会扮演更为重要的角色。有关大气如何将热从赤道传送到南北两极的传统构想是：空气主要是在热带的一个被称为Hadley Cell的体系中上升，并在高海拔的地方开始朝两极移动。然而，那种观点是建立在忽略空气中水汽的能含量所做出的计算。Pauluis及其同事如今在纳入大气湿度效应后显示，在中纬地区上升的空气比以前认识到的要多得多。在这一新的构想中，有几近两倍之多的空气质量通过地球的大气进行环流，而有高达一半的上升至上对流层的空气发生在中纬地带。