本期《自然》《科学》精选

　　

3月19日Nature

封面故事：引导花粉管生长的化学引诱剂
本期封面所示为一个花粉管在一种新发现的化学引诱剂LURE1引诱下按“N-形”形状生长。精确的花粉管引导是开花植物成功受精的关键。花粉管引诱剂的概念是十九世纪末提出的，当时人们发现花粉管朝介质上被切除的雌蕊组织的方向生长。2001年，助细胞（英文名synergid cell，其位置在卵细胞旁）被发现分泌一种可溶因子，该因子引导花粉管向胚囊生长。现在，这些花粉管引诱剂终于被识别出来了。助细胞是从名为“蓝猪儿”（Torenia fournieri）的植物中分离出来的，这种植物的独特之处是有一个突出的胚囊。所分泌的引导因子被发现是富含半胱氨酸的多肽，属于类似防卫素的蛋白，被命名为LUREs。

核小体的分布和组织方式
核小体是真核染色质的基本重复单元，核小体的组织对于基因调控极为重要。Kaplan等人通过测量基因组范围内所存在的聚集在纯化的酵母基因组DNA上的核小题，而对核小体对于DNA序列的内在偏好的重要性进行了测试。他们获得的分布图与活体中核小体分布图惊人地相似，表明活体中核小体的组织在很大程度上是由生物体内基因组DNA 序列决定的。

LTP过程中各突触内CaMKII激发的跟踪
CaMKII（依赖于Ca2+/钙调蛋白的激酶-II）是一种信号分子，是诱导“长期增强作用”（LTP）的关键。LTP指的是，被认为是某些形式的学习及记忆之基础的成对神经元之间通信的增强。杜克大学Ryohei Yasuda小组开发出一种新的成像技术，能够在LTP过程中跟踪单一突触内CaMKII的激发。该论文中的图片所示为，发生突触可塑性变化的突触中CaMKII的激发，这种激发是瞬时的、具有通道特异性的和分区进行的。

一种简单的非天然氧输送蛋白
从原理上来讲，对承担指导细胞中化学反应如何进行这项“繁重”工作的蛋白，可用工程方法改变其结构，以使其能够进行很多其他有用的化学反应。实践中，天然蛋白往往会通过自然选择积累复杂性和脆弱性，使得对其进行工程再造、以适应新用途的工作变得极为困难。从一个含有谷氨酸盐、赖氨酸和亮氨酸重复片段的、能形成螺旋结构的简单序列开始，Koder等人利用“从头蛋白设计法”生成了一种简单的非天然氧输送蛋白，很像人神经球蛋白。所生成的“四螺旋束”在关键位置含有组氨酸残基，用来结合一个血红素辅因子，使该非天然蛋白能够结合及释放氧。氧的结合率、释放率和离解常数与人神经球蛋白及其他天然球蛋白的相似。

手性分子“电影”将成为现实
手性分子与左手方向和右手方向的圆偏振光发生不同的相互作用，所产生的旋光性长期被用来了解分子结构。能够以可分辨时间的方式确定旋光性的圆二色谱学的发展，使人们有可能对涉及手性分子的重要化学或生物过程的结构变化进行直接对比分析。Rhee等人发现，尽管存在由非常弱的信号及非常强的背景噪音所造成的困难，红外波段的旋光性仍可通过外差光谱干涉测量法以飞秒时间分辨率被检测到。这意味着，从手性角度来观看的关于基本化学或生物过程的“分子电影”很快就可能成为现实。

西南极冰层的变化周期
地球轨道的变化已知会影响气候从寒冷的冰河期变成温暖的间冰期。巨大的西南极冰层怎样对这些波动做出反应尚不清楚，但由于其溶化可能会使海平面上升约5米，因而人们对这个问题非常感兴趣。Naish等人对从Ross Ice Shelf下面取出的AND-1B海洋沉积芯（钻取该沉积芯的工作是ANDRILL钻探项目的一部分）进行了分析，发现了该冰层在上新世早期（距今300万-500万年前）发生周期性坍塌的证据，当时的大气二氧化碳水平与今天的相似或稍高一些。坍塌的模式显示，地球转动轴的倾斜度所具有的大约为4万年的周期对此产生了一个影响。

含金属环的杂合型Rotaxane分子
Rotaxane分子含有联锁的组成部分：环形的亚单元围绕着由分子哑铃构成的轴心。这些环可围绕轴心旋转和沿着轴心滑动，所以人们提出Rotaxane分子可能是分子机器的部件。迄今为止，大多数Rotaxane分子都是有机的。这可能会是一个问题，因为分子机器中人们最期望的物理性能如磁性或导电性大多都是在无机化合物中发现的。现在，Chin-Fa Lee等人报告了杂合型的Rotaxane分子，在它们当中，无机混合金属环围绕着有机哑铃轴心。这些杂合型Rotaxane分子比纯粹的有机Rotaxane分子预计会为分子工程工作者提供一系列范围更广的有用物理性能。

早期长有羽毛状结构的一种“鸟臀目恐龙”
此前，人们所发现的所有长羽毛或类似皮肤衍生物的恐龙都是兽脚类，即今天以鸟类形式存在的肉食性两足动物。与它们有远亲关系的“鸟臀目恐龙”一直没有发现长有羽毛结构，但鹦鹉嘴龙可能是个例外，现在人们知道这种恐龙的尾巴上长有少见的羽管状结构。Zheng等人在本期Nature上介绍了一种全身覆盖有羽毛状结构的“鸟臀目恐龙”，它们更像兽脚类恐龙身上所见的那种结构。该恐龙属于原始“鸟臀目恐龙”的一个类别，被称为“heterodontosaurs ”，所以该发现表明，羽毛状结构在这类恐龙当中是普遍存在的，并且在这类恐龙演化历史上很早就形成了。

不同酵母之间的关系及酵母的驯化
酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是被研究最彻底的模型生物之一，数千年来都与人类活动有关。2009年3月19日的Nature上发表的两篇论文，为其种群结构及其与其他酵母的关系描绘了一幅画面。Liti等人将酿酒酵母分离菌种中基因组的变化与其野生近亲奇异酵母（S. paradoxus）（后者从未与人类活动联系起来）进行了对比。他们发现，奇异酵母中所发生的变化与地理界线密切相关；酿酒酵母所发生的分化较少，说明进行杂交的机会、而不是少数几次明显的驯化事件才是人类活动所产生的主要影响。Schacherer等人对来自不同小生境和地理位置的63个酿酒酵母分离菌种进行了对比。他们根据菌种的分离场所发现了三个不同子类群发生基因分化的证据，这些场所分别是：葡萄园、日本清酒及相关发酵物和实验菌种。他们的数据支持这样一个假设：这些类群代表着不同的驯化事件；酿酒酵母作为一个整体没有被驯化。

果蝇也能产生一种系统性RNAi反应
果蝇和其他昆虫已知能够发起涉及RNA干涉（RNAi）的局部抗病毒防卫。以前人们认为，果蝇不能系统性地展开RNAi反应，依据是所表达的内生RNA发夹不会从一个细胞向另一个细胞展开。但现在用涉及“辛德毕斯病毒”和果蝇C-病毒发起的挑战所做实验表明，果蝇也能产生一种系统性的RNAi反应。这说明，脊椎动物和无脊椎动物免疫系统中的RNA沉默成分的保守程度可能比以前所认为的更高。

3月20日Science

逐渐揭开寒武纪的一种超级掠食动物的面纱
  
  
据3月20日的《科学》杂志报道说，大约在5亿4000年到5亿年前，一种叫做Hurdia 的节肢动物及其近亲在寒武纪的海洋中占据着统治的地位，它们的体型长得要比其它生物更大，可能还猎食了许多其它的生物。 通过分析了数百个寒武纪的化石（其中包括某些新近才从一个博物馆中获得的材料）之后，研究人员现在已经拼接出了一幅较为清晰的Hurdia 的图像以及它在其它奇虾类系谱图中的位置。该种动物的相对较大的体型及其多齿的口腔使得它们获得了一个绰号：“寒武纪的霸王龙” Hurdia 是加拿大Burgess Shale化石带中最常见的奇虾类动物，但其在早期节肢动物进化中的意义的许多方面仍然不为人知，因为其许多部位的分类在横跨至少8个属中都是不正确的。 新的分析澄清了Hurdia 的身体特征以及它们与其它奇虾类动物的异同点。 Hurdia 的引人注目的大头甲可能是独特的，它的腮部结构为人们了解节肢动物的肢体和呼吸器官的起源提供了线索。

你将有何感受？请问你的邻居
据3月20日的《科学》杂志报道说，一项对闪电约会所作的新的研究提示，人们倾向于依赖他们自己的感受和情绪，尽管一位陌生人的建议可能对其会更有帮助。 无论是在约会时，在食品店中，或是在工作场合，人们常常会误判他们将如何对某种社交场合进行反应，有的时候他们的错误会产生严重的后果。 Daniel Gilbert、 Timothy Wilson及其同僚以为，如果人们对即将发生的事件本身毫无所知的话，他们可能会对他们将如何对未来事件进行反应做出更为精确的预测（并在生活中做出更好的选择）。 他们对哈佛大学的学生开展了2项试验。结果表明，尽管我们每个人之间存在着差异，其他人对各种社会处境的反应比我们倾向意识到的要更类似于我们自己所做出的反应。 在第一个试验中，研究人员请一组妇女来评估与某一位男性之间的５分钟“快速约会”的遭遇。 接着，研究人员给另外一组妇女有关前一位妇女的评估或只是该男子的一张照片或是对其的书面描述。 绝大多数的妇女认为，该照片和描述本身就能使她们会如何享受该约会做出最精确的预测。 然而，研究人员发现，那些接到另外一位妇女评估报告的那些妇女对她们将对该约会做出怎样的反应会作出更好的预测，而那些仅根据照片和描述所作的反应预测则不如前者精确。 在第二项试验中，男女大学生对他们在接到来自其他人的一份同侪评估报告时会作何感受来进行预测时。相同地，当参与者知道一位陌生人以前是如何反应之后，他们会更加精确地预测他们的反应。 这些发现表明，人们认为，他们自己的最佳猜测是对他们未来反应的最可靠的指针 — 但是，实际上，他们在知道其他人是如何反应的时候才会做出更为精确的预测。

 

在啮齿类身上测试对帕金森氏病的脊髓治疗
 

  
据3月20日的《科学》杂志报道说，对啮齿类动物的新的研究表明，用电来刺激脊髓可能在某一天能够帮助治疗帕金森氏病的症状，并可能给该病的深部脑刺激提供一种替代的疗法，因为前者需要用到高度创伤性的手术方法。 Romulo Fuentes及其同僚是根据早先的发现来设计他们的研究的。在先前的研究中，他们发现，刺激外周神经系统（相对于脑来说）会减少癫痫样发作。 为了调查用类似的方法是否也可对帕金森氏病有效，他们用了一组植入性电极来刺激具有帕金森样症状的大鼠和小鼠的脊髓神经元。 在被刺激的时候，这些动物的运动变得更为频繁而且较少出现运动迟缓的现象 – 即，比刺激之前其表现更像一种正常的动物。 之所以会出现运动迟缓这种效应是因为帕金森氏病的运动神经元陷入一种神经元同步放电的故障状态。 这种电刺激可能是通过将这种放电过程进行去同步化而奏效，即，将关键性的脑区域转移到一种更适合于运动的状态。 目前，在帕金森氏病的早期，人们一般使用多巴胺替代药物来治疗损害的运动功能，尽管这种治疗的长期效果不佳。 脑深部电刺激是药物治疗的一个有用的补充治疗方式，但它要求将植入电极小心精确地放置在脑部的各区域。 如果未来的研究显示这种方法在人体中也是安全有效的话，那么在本研究中所描述的硬膜外手术可能会是一种受欢迎的备选治疗方法。