本期《自然》《科学》《PNAS》精选

　　

2月5日Nature

封面故事： NIH的“R01研究课题基金”
“R01 Research Project Grant”是美国国家卫生研究院（NIH）的原始资助机制，并且仍然是最重要的资助机制之一。R01对卫生方面的研究工作提供支持。相关研究工作既可以是由研究人员自己发起的，也可以是应NIH的要求进行的。但一项R01资助并不是永久性的，失去这样一项资助会意味着一个实验小组或研究小组的结束。本期Nature上所讲的两个故事与此有关。

关于跨膜蛋白Ire1的两项研究
误折叠蛋白的积累会在内质网中激发非折叠蛋白反应。跨膜蛋白Ire1是这一通道中的一个主要角色，起一种激酶和一种内切核糖核酸酶的作用。它切去HAC1 mRNA的一个内含子，导致转录因子Hac1的转译，这样反过来又会激发目标基因。本期Nature报告了关于Ire1的两项研究。Korrenykh等人解决了Ire1激酶的晶体结构，发现它能自发组装成一个杆状低聚体。这为磷酸根转移确定了激酶区域，安排了核糖核酸酶（RNAse）区域，同时为mRNA基质结合生成了一个相互作用点。Aragón等人发现，在被激发时，Ire1分子集结成离散的核，它们含有分布于内质网膜上的高阶低聚体。HAC1 mRNA通过其3´未转译区域中的一个序列被吸收进这些核中，并在这些点上被处理。这样，HAC1 mRNA便被输送到了一个点上，并在这个点上被处理，从而确保只有当非折叠蛋白反应被激发时它才被转译。

AMOC的历史行为
“大西洋经向翻转环流”（AMOC）是对全球气候的一种调控，通过将温暖的、含盐量高的表层海水向高纬度输送（在那里它们冷却、下沉并在深处向南返回），帮助使欧洲西北部的气候保持温暖。人们对表层海水这一北向流动过去的行为并不是很了解。Thornally等人对整个全新世表层海水流入一个深水组（deepwater formation）区域的水流的温度和咸度的变化进行了研究。他们发现，流入的水流在温度和咸度上经历了千年尺度的变化，这些变化与以前所报告的迅速气候变化的时期相关联。流入的水流在淡水向近极北大西洋的流出量增加期间咸度增大。模型研究预测，AMOC因北极淡水流量增加而减弱，尽管流入水流可通过增大咸度来在十年时间尺度上对其进行补偿。新的数据表明，这样一个负反馈机制可能曾在过去的气候变化期间发挥作用。

世界已知最大的蛇
世界上已知最大的蛇（生活在距今大约6000万年前的热带南美洲）的发现，对于我们认识全球气候演化有重要意义。在哥伦比亚东北发现的这一化石是蟒蛇的一个近亲，长度为13米（见诸报道的现今最长的蛇约为10米长），重量可能会超过1吨。这样大的一条蛇要求年平均气温在30到34摄氏度之间，高于今天热带的气温。这一发现对认为气候系统有一个“恒温器”来调节热带气温的观点提出了质疑。

世界上最早的后生动物
在安曼沉积岩中发现的化学化石，为动物生活提供了迄今所发现的最早证据。这一化石类固醇（24-isopropylcholestanes，为寻常海绵纲的海绵所特有）来自距今约6.35亿年或更早以前的马林诺冰期，这是新元古代末期大冰期中的最后一个。这表明，在寒武纪大爆炸期间两侧对称动物迅速分化之前至少1亿年，一些晚成冰期海盆中的浅水中就含有浓度大到足以支持简单多细胞生物的溶解氧。

通过节食延长寿命
饮食限制可延长不同物种的寿命。在哺乳动物中，间断性的节食也可延长寿命和减少与年龄有关的疾病的发生，即使热量摄取很少或没有减少。在关于与间断性节食的好处相关的分子机制的一项研究中，Honjoh等人建立了一个可延长线虫寿命的节食体系，并且发现，低分子量的GTPase RHEB-1在寿命调控中有双重作用。它是间断性节食诱导的长寿命所要求的，而RHEB-1抑制则能模仿热量限制的效应。RHEB-1部分是通过胰岛素/胰岛素生长因子类信号作用效应物DAF-16来在间断性节食中施加其影响的。这些发现可能有助于旨在提高健康水平而不产生毒副作用的节食性拟态药物的开发。

沙眼衣原体获取类脂的一个机制
同很多其他细胞内病原体一样，沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis）也依赖于宿主的类脂来生长。现在，研究人员已在被感染的HeLa上皮细胞中发现了沙眼衣原体获取其类脂的一个机制。在正常细胞中，高尔基体的作用是，修饰新合成的蛋白和类脂，供在细胞内或细胞外分配。沙眼衣原体的细胞内复制触发高尔基体分解，通过基质蛋白golgin-84的解理产生功能完好的高尔基体小堆栈。这些高尔基体小堆栈（它们在细菌内含物周围排列）似乎可提供一个渠道，病原体通过该渠道可获得类脂的供应。这项工作表明，炎性“半胱天冬酶”（caspases）和“钙激活酶”（calpains）在机制上是有所参与的，它们也许可用作抗衣原体药物的新颖的分子目标。

2月6日Science

预报生物热区
  

  
据2月6日的《科学》杂志报道说，研究人员已经通过应用气候的历史纪录来模拟进化过程并研发出了一种预报生物多样性热区的方法。这种方法能够为人们提供资讯并对未来的自然资源保护管理措施有所助益。Ana Carnaval及其同僚将这种预测方法应用于巴西的大西洋雨林，它是地球上最具生物多样性的地区。他们用的是在所有雨林中都很常见的3种树蛙的mtDNA（即线粒体DNA）序列，他们应用了系统发生和回溯分析来发现诸如它们的遗传多样性、距离隔离、地区内和地区间的分化等情况。这时，一幅该种蛙类的进化史的图片就开始浮现出来。研究人员观察到，该雨林某些地区在整个冰川期的消长过程中仍然保持稳定的生物多样性，而其它有些地区仅仅是在近至晚更新世时才被植入生物物种的。他们得出结论：大多数的保护措施聚焦于该雨林的南部地区，但其中部地区却一直是生物的庇护所，而且它比自然资源保护学家所意识到的生物多样性要多得多。而且，由于巴西大西洋雨林的中部地区与南部地区相比经历了更高速率的森林采伐，因此研究人员警告说，许多独特的生物多元性可能会在那里丧失，而正在发生的生物栖息地的破坏会迅速消抹掉这一预测方法所需要的生物学特征标志，从而进一步阻碍未来保护措施的实施。多年以来，巴西大西洋雨林已经缩小至不到其原先地理分布的8%。

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Article #21: "Stability Predicts Genetic Diversity in the Brazilian Atlantic Forest Hotspot," by A.C. Carnaval; C. Moritz at University of California, Berkeley in Berkeley, CA; M.J. Hickerson at Queens College and the Graduate Center, City University of New York in Flushing, NY; C.F.B. Haddad at UNESP in Rio Claro, Brazil; M.T. Rodrigues at Universidade de São Paulo in São Paulo, Brazil.

假冒的毛毛虫获得蚂蚁的贵宾待遇
  
 
 
  
据2月6日的《科学》杂志报道说，寄生性的蓝蝶（Maculinea rebeli）毛毛虫会通过模仿蚁后的声音来哄骗工蚁给予它们皇室般的对待。蓝蝶的幼虫能够舒适地生活在蚂蚁的群落中，它们在蚁群中会像蚂蚁幼虫那样乞讨，并能分泌类似蚂蚁幼虫那样的化学物质。于是，工蚁们会像对待自己的幼蚁那样给蓝蝶的幼虫喂食。但是，无论是乞讨或是化学物质都不能解释为什么这些毛毛虫实际上可以获得比工蚁幼虫更好的待遇这一事实，例如在蚂蚁群落遭到侵扰之后的救援活动或是当食物变得稀少的时候。Francesca Barbero 及其同僚如今报告说，这些毛毛虫是通过发出蚁后般的声音来获取这一高贵身份的。研究人员记录了这些毛毛虫的噪音并分析了它们的节拍的长度和频率。文章的作者发现，它们所发出的声音与蚁后的声音更像，而非更像工蚁的声音。这种声学上的模仿可能也是其它1万多种欺骗蚂蚁群落的群居性寄生虫所使用的伎俩。

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Article #20: "Queen Ants Make Distinctive Sounds that Are Mimicked by a Butterfly Social Parasite," by F. Barbero; S. Bonelli; E. Balletto at Universita degli Studi di Torino in Turin, Italy; F. Barbero; J.A. Thomas at University of Oxford in Oxford, UK; J.A. Thomas; K. Schönrogge at Centre for Ecology and Hydrology in Oxfordshire, UK.

披着狗皮的狼?
 
 
  
据2月6日的《科学》杂志报道说，在我们的童话及恐怖电影中，那些体形最大、最坏、最贪婪的狼往往被描绘成黑色或深色毛皮的狼。如果人们得知狼群中或土狼中的深色皮毛基因实际上是一种在相当近期的时候才添加到这些动物的基因组中的基因的时候，他们会因此而感到惊讶。这些基因最有可能是它们通过与家犬交配而进入狼的基因组中的。深色毛皮的颜色在狼和土狼中实际上是相对罕见的，尽管这种颜色在黄石公园的狼群中是不同寻常地常见的颜色。研究人员最近发现了造成家犬中深色皮毛的基因变异，而Tovi Anderson及其同僚现在显示，这一变异在狼和土狼中具有相同的影响。研究人员还对多种个体的狼、土狼和犬只的这一基因以及某些该基因的比邻DNA（称作单倍体型）的序列进行了比较。他们的结果提示，该基因变异最先发生在犬只中，后来才通过杂交扩散到狼和土狼的基因中。居住在冻原的狼往往长着浅色的毛皮，而深色毛皮则在生活于森林中的狼群中较为常见。研究人员注意到，冻原的可供栖息的地方正在不断地减少，因此，在基因中介入驯化动物的一个基因（通常被认为具有负面的影响）可能在本例中对狼群的环境适应和生存具有帮助。

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Article #25: "Molecular and Evolutionary History of Melanism in North American Gray Wolves," by T.M. Anderson; S.I. Candille; H. Tang; G.S. Barsh at Stanford University in Stanford, CA; B.M. vonHoldt; D.R. Stahler; R.K. Wayne at University of California, Los Angeles in Los Angeles, CA; M. Musiani at University of Calgary in Calgary, AB, Canada; C. Greco; E. Randi at INFS in Ozzano Emilia, Italy; D.R. Stahler; D.W. Smith at Yellowstone Center for Resources, National Park Service in Yellowstone National Park, WY; B. Padhukasahasram; C.D. Bustamante at Cornell University in Ithaca, NY; J.A. Leonard at Uppsala University in Uppsala, Sweden; E.A. Ostrander at National Human Genome Research Institute in Bethesda, MD.

2月3日PNAS

统计取样优于民族轮廓

一个统计学模型显示民族或国籍的轮廓（profiling）不是一个发现可能的恐怖分子有效方式，而且在发现犯罪者方面不优于完全的随机安全检查。William Press设计了一个称之为方根有偏抽样的优化方法，它让检查分布得更广泛，不仅仅局限于拥有最可能轮廓的嫌疑者身上。尽管围绕着种族轮廓方法存在社会和伦理的争议，它在发现可能的恐怖分子方面的统计有效性仍然相对未经检验。Press提出，种族轮廓方法的问题之一是它很可能在每个安全检查点上对同一批人重复选择进行检查。这组作者得出结论说，由于被选择进行额外的安全检查程序的大多数个体是清白的——无论选择方法如何——方根有偏抽样可以帮助减少不必要的、重复的检查，并有效利用稀缺的安全资源。

论文 #08-13202: "Strong profiling is not mathematically optimal for discovering rare malfeasors," 作者William H. Press

媒体联系人：William Press，德克萨斯大学奥斯汀分校计算机科学和综合生物学系

Departments of Computer Science and Integrative Biology, University of Texas at Austin, Austin, TX

电话：512-232-4022

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巧克力到达美国

根据在新墨西哥一个遗址发现的新证据，饮用巧克力的做法在公元1000年左右从墨西哥传到了美国西南部。Patricia Crown 和Jeffrey Hurst分析了查科峡谷的考古学遗址Pueblo Bonito的高柱瓶陶片上发现的化学残留物，并发现了痕量的可可碱——可可的化学标记。根据这些容器的装饰风格，考古学家测出这些瓶子的年代大约是公元1000年到1125年。这组作者指出，这一发现是在美国-墨西哥边界北部已知最早的可可的存在。类似的陶瓶被认为和仪式有关，而此前发现中美洲各地存在饮用可可的做法。这些陶瓶的存在，再加上可可碱的残留物，证实了美国西南部与中美洲原住民之间的商品和仪式的长距离交换。

论文 #08-12817: "Evidence of cacao use in the prehispanic American Southwest," 作者 Patricia L. Crown and W. Jeffrey Hurst

媒体联系人： Patricia Crown，新墨西哥大学人类学系

Department of Anthropology, University of New Mexico, Albuquerque, NM

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体外受精帮助解开产前影响vs遗传影响之谜

对非亲缘母亲产出的体外受精（IVF）儿童的分析让科学家可以区分基因和产前环境对胎儿产生的影响。科学家长久以来知道子宫环境是胎儿发育的一个关键，而且在子宫内的经历——诸如产前暴露在母亲吸烟的环境下——可能对胎儿产生永久性的影响。Frances Rice及其同事分析了779名通过IVF出生的儿童，以确定产前暴露在吸烟环境下的影响。低出生体重和反社会行为已经与孕妇吸烟联系在了一起，但是这组科学家证明了反社会行为只与有亲缘关系的母亲产出的婴儿有联系。体外受精应用的不断增加带来了一个研究非亲缘关系母亲产出的婴儿的结果的机会。这组科学家说，这些发现有可能让科学家区分基因和环境对各种其他疾病的影响。

论文 #08-08798: "Disentangling prenatal and inherited influences in humans with an experimental design," 作者 Frances Rice, Gordon T. Harold, Jacky Boivin, Dale Hay, Marianne van den Bree和 Anita Thapar

媒体联系人： Frances Rice，伦敦大学学院心理和语言科学系

Division of Psychology and Language Sciences, University College London, UNITED KINGDOM

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媒体联系人：Anita Thapar，加的夫大学医学院

School of Medicine, Cardiff University, Wales, UNITED KINGDOM

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纤维素乙醇生产的收益

一项新的研究发现，用纤维素而不是玉米进行乙醇的商业生产有可能造福公众健康，而且可以减少已经增长的生物燃料部门的环境影响。David Tilman及其同事指出，除了比汽油和玉米乙醇释放的温室气体水平更低，来自农业废弃物和草的下一代纤维素生物燃料还可能改善空气质量。这组作者比较了汽油、玉米乙醇和纤维素乙醇生产和使用时温室气体和微粒物质（空气污染的成分之一）的释放量。这组作者利用由美国能源部和美国环保署开发的模型，估计了当美国的生物燃料生产增加10亿加仑的假想情况下，排放以及微粒物质的健康影响，并确定这些污染物对人类健康和福利产生的货币成本。这组作者说，尽管纤维素乙醇生产尚不是成熟技术，它可能带来其他潜在的环境优势，例如减少地表和地下水的杀虫剂和硝酸盐含量。伴随这些环境效应的还可能有从汽油和玉米乙醇过渡到更可持续的替代能源的经济收益。

论文 #08-12835: "Climate change and health costs of air emissions from biofuels and gasoline," 作者Jason Hill, Stephen Polasky, Erik Nelson, David Tilman, Hong Huo, Lindsay Ludwig, James Neumann, Haochi Zheng和Diego Bonta

媒体联系人： Jason Hill，明尼苏达大学应用经济学系

Department of Applied Economics, University of Minnesota, St. Paul, MN

电话：651-248-4150

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媒体联系人： David Tilman，明尼苏达大学生态学、进化和行为系

Department of Ecology, Evolution, and Behavior, University of Minnesota, St. Paul, MN

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异位性皮炎和哮喘的分子联系

科学家利用小鼠模型发现了一种把异位性皮炎（AD）和哮喘联系起来的蛋白质。患有AD的人常常在后来出现过敏性哮喘，而且尽管这两种病都涉及到异常炎症，两者之间的准确联系尚未得到充分理解。Zhikun Zhang及其同事发现，通过在皮肤中过度制造被称为胸腺基质淋巴生成素（TSLP）的AD炎症调控因子从而触发小鼠的AD，这导致了这些小鼠比暴露在更少剂量的TSLP下的小鼠在后来更容易出现哮喘样症状。这组科学家用了一种已知可以引发TSLP过度制造及实验室小鼠的耳出现AD的化合物，结果发现这些用TSLP诱导化合物处理的小鼠在接触过敏原后的肺部比对照组小鼠出现了远远更加严重的炎症反应。这种哮喘样反应的加重甚至出现在小鼠的任何AD外部症状被治愈的时候。这组科学家说皮肤细胞制造的TSLP很可能进入了一般循环，并加重了哮喘免疫应答。

论文 #08-12668: "Thymic stromal lymphopoietin overproduced by keratinocytes in mouse skin aggravates experimental asthma," 作者 Zhikun Zhang, Pierre Hener, Nelly Frossard, Shigeaki Kato, Daniel Metzger, Mei Li和Pierre Chambon

媒体联系人：Pierre Chambon，法国分子细胞及遗传学研究所功能基因组系

Department of Functional Genomics, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, FRANCE;

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媒体联系人：Philip Munday，澳大利亚詹姆斯·库克大学海洋和热带生物学系

School of Marine and Tropical Biology, James Cook University, Townsville, AUSTRALIA

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媒体联系人：David Strait，奥尔巴尼大学人类学系

Department of Anthropology, University at Albany, Albany, NY

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媒体联系人： Rhea Coler，传染病研究所

Infectious Disease Research Institute, Seattle, WA

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