本期《自然》《科学》精选

　　

1月28日Nature

封面故事：光脚的不怕穿鞋的
在带衬垫的现代跑鞋于上个世纪70年代问世之前以及在人类进化史上的大部分时间里，人类都是要么光脚跑、要么脚上穿最少的东西跑。现在，Daniel Lieberman及其同事对习惯穿鞋跑者和习惯光脚跑者的生物力学所做比较表明，光脚跑者典型的无碰撞着地方式不仅舒服，而且还有助于避免一些与碰撞相关的重复性压力损伤。运动学及动能分析表明，现代化鞋子允许跑步者脚跟着地，就像他们走路时一样。不穿鞋子的跑步者脚落在脚掌上或脚板心的机会更多。这意味着，他们在着地时经常弯曲他们的脚踝，比穿着鞋子、脚后部着地者所产生的碰撞力小——大家可以比较一下自己跳起着地时在脚后跟上所产生的碰撞力与在脚趾上所产生的碰撞力。本期封面所示为参加本项研究的肯尼亚青少年的脚。他们从不穿鞋，有时一天能跑20公里。他们的脚是健康的、强壮的，而且在不久前每个人的脚都像这样。

让血液系统保持年轻
间接证据表明，在衰老过程中造血干细胞和前体细胞功能衰退受来自微环境或干细胞小环境的信号的影响，但一直没有支持这一假设的实验证据。现在，用小鼠所做的一项研究证实，干细胞支撑环境中的细胞所发生的与年龄相关的变化的确能够引起造血干细胞丧失功能。小环境细胞跟年龄相关的缺陷，是通过暴露于一个年轻的循环系统、或通过对保守型长寿调控因子的中和来系统性地调控和逆转的，该保守型长寿调控因子即骨髓微环境中的“胰岛素样生长因子-1”（IGF-1）。所以，衰老动物血液中的相关因子是通过局部小环境细胞来诱导干细胞与年龄相关的破坏的。这表明，以循环环境为目标来维持小环境细胞和干细胞的功能，也许可以延长老化血液系统的年轻功能。

自然帮手细胞的一个新亚类
自然杀手（NK）细胞是先天免疫细胞，通过产生Th1-型细胞因子对病毒和细菌感染做出反应。Moro等人报告，他们在肠系膜淋巴结中发现了产生TH2、作为B1细胞的帮手发挥作用的先天淋巴细胞的一个以前未被识别出的亚类。这些自然帮手细胞也许在通过杯状细胞激发粘液的产生来防范寄生虫中扮演一个角色。

细菌VKOR的X-射线晶体结构被确定
哺乳动物维他命K环氧化物还原酶（VKOR）催化对维他命K苯二酚的生成，这是维他命K循环中的决定性一步，是血液凝固所必需的。现在，VKOR 的一个细菌同源分子的X-射线晶体结构已被确定。该结构所反映的VKOR 存在于跟其氧化还原伙伴（一个与硫氧还蛋白相似的区域）形成的一个复合物中，它相应于电子转移的抑制状态。这个发现为VKOR 利用来自新合成的蛋白还原苯醌指出了一个可能的机制。这项工作可帮助解释VKOR 发生的突变何以能够引起对“华法令”（或称“华法林”）的抵抗力，后者是通过抑制VKOR发挥作用的普遍使用的抗凝血剂。

Y-染色体实际上是在迅速演化
随着黑猩猩Y-染色体雄性特定区域的测序完成，现在已有可能将其与人类Y-染色体序列进行对比，了解关于人类Y-染色体最近演化的更多情况。两个序列在结构上和基因含量上显著不同，它表明过去600万年存在着迅速演化。这一发现与以下常见观点相悖：Y-染色体是基本上静态的结构，只通过基因丢失非常慢地演化。相反，革新和重塑在人类和黑猩猩Y-染色体的演化中居主导地位。造成这一巨大分歧的可能原因包括基因“搭便车”效应、物种特定的交配行为以及Y-染色体在精子生成中所起作用。

Hsp70能够挽救溶酶体
名为 Hsp70 (即热激蛋白70) 在演化过程中保留下来的侣伴蛋白，通过抑制溶酶体膜的“透化作用”来促进细胞存活。对这一过程的机制所做的一项新的研究显示，Hsp70向溶酶体的定位是其细胞保护效应的关键。Hsp70与一种被称为BMP 的“阴离子类脂”结合，这种互动导致酸性神经磷脂酶的活性被激发。Niemann–Pick病（一种严重的溶酶体存储失调症）的患者酸性神经磷脂酶活性降低，用重组Hsp70处理这种患者的细胞，能够纠正这个基因型和恢复发生问题的溶酶体。这项研究为溶酶体失调症的新疗法提供了一个可能的途径。

用大肠杆菌生产生物燃料
植物油和动物油是制造很多生物燃料、表面活性剂、溶剂和润滑剂的原材料。对这些油料的不断增长的需求以及它们有限的供应正在导致粮食竞争、价格上涨和与它们的生产相关的环境问题。通过发酵从丰富的、高性价比的可再生资源来直接生产这些产品是一种具有可持续性的替代办法。Jay Keasling及其同事研究出一种很有希望的方法，它正好能够做到这一点。他们通过基因工程方法对大肠杆菌进行改造，让它直接从简单的糖来生成更复杂的生物燃料——脂肪酯和脂肪醇。他们进而又让大肠杆菌来分泌半纤维素酶，它是来自植物的生物质的一个主要成分。

免疫系统的自我/非自我识别机制
吸收外源DNA的细菌和古细菌配备有宿主免疫系统，该系统能识别和清除外来DNA。其中一个这样的系统是由CRISPR基因调控的，它们编码小RNA（crRNA）。CRISPR位点由重复序列和间隔序列组成。当crRNA间隔序列与互补性的入侵DNA成对时，它便被标记为要清除掉。Luciano Marraffini 和 Erik Sontheimer解决了以下问题：CRISPR位点本身内的间隔DNA怎样不被当成外来的；间隔DNA之外的序列能够与crRNA完美配对，而入侵DNA则无法匹配。这种类型的差异互补性可能是很多自我/非自我识别（所有免疫系统中的一个关键功能）的机制。

1月29日Science

血小板会激化类风湿性关节炎
   
  
据1月29日的《科学》杂志报道说，血小板所脱落的极为细小的颗粒可能进入到关节液中，并会加剧与类风湿关节炎有关的炎症。 文章的作者还发现了一种叫做GPVI的蛋白，该蛋白会刺激这些粒子的产生。这些现象提示，阻断该蛋白可能是治疗这类关节炎的一种新的途径。 尽管血小板最出名的是它们在血凝块形成中所起的关键作用，但它在炎症过程中也扮演着一种角色的证据也在不断地增加。 来自血小板的微小颗粒是血小板被激活时所释放出的小囊泡，这些小囊泡可将生物分子运送到身体的各个部位。 Eric Boilard及其同僚如今发现，这些颗粒可能会促进造成类风湿性关节炎的炎症过程。类风湿性关节炎是一种自身免疫性疾病。 他们发现，这种颗粒存在于不同类型的炎症性关节炎患者的关节液中，但它们在骨关节炎患者的滑液中则阙如。骨关节炎没有牵涉到与炎症性关节炎相同的那种炎性过程。 在一种炎症性关节炎的小鼠模型中将血小板耗尽也能够抑制该疾病的进展。 一篇相关的Perspective讨论了这些发现，其中包括这些微小颗粒是如何进入到关节液中的问题。

新发现的两足恐龙阐释了恐龙-鸟类之间的联系:  研究人员报告说，有着长长的后肢以及短粗前臂的阿瓦拉慈类龙是恐龙的一个特别组群中的一个新成员：它比该组中的其它已知成员都要早6300万年，这使它成为恐龙世系中的一个重要的早期成员。这些成员包括鸟类及与其最接近的兽脚亚目食肉恐龙亲族。 阿瓦拉慈类龙是体型相对要小的双足恐龙，而且在此新发现的化石之前，所有已知的该类恐龙都生活在晚白垩纪。 这些白垩纪阿瓦拉慈类龙的最为不同寻常的特征之一是它们的每只手上都有一个可能是用来刨掘的巨大的爪子。 Jonah Choinere及其在美国和中国的同僚如今所描述的Haplocheirus sollers是来自晚侏罗纪（比白垩纪要早）的一只阿瓦拉慈类龙。 这些发现提示，阿瓦拉慈类龙世系比人们先前所认为的出现时间还要早，它们可追溯到早期的手盗龙（该分化枝包括有鸟类和与它们关系密切的兽脚类恐龙亲族）时期。 Haplocheirus是已知的最大的阿瓦拉慈类龙，这意味着随着时间的推移，该类恐龙出现了一种小型化的模式。 另外，Haplocheirus的手有三根手指，中间的那根比另外两根要长得多。 文章的作者提出，随着时间的推移，这些手指融合成为巨大的爪子，而这种爪子成为白垩纪阿瓦拉慈类龙的一种标志。

水汽 — 全球暖化的一个祸根?: 
一项新的研究提示，在地球同温层中水汽含量的下降可能促进了最近的地球表面温度上升速度的减缓。 水汽是一种强力的温室气体；它会吸收太阳光，并将热重新散发到地球的大气层。 这些发现披露，同温层中的水汽是在过去的十年中导致全球气候变化的一个重要的驱动因素。 应用数据结合模型，Susan Solomon及其同僚显示，同温层中水汽浓度在大约2000年时的下降对在2000到2009年期间地球表面的平均温度具有影响。 尤其是，较低的同温层水汽浓度可能是造成自2000年开始的全球平均温度曲线平化的一个重要因素，这使得全球温度的暖化速度减缓了约25%。 此外，文章的作者显示，在同温层中的水汽含量可能在1980-2000年期间有所增加，而该阶段正是全球暖化速度变快的时期。 尽管人们仍然不清楚为什么水汽含量会在最近有所下降，这些研究结果发出了这样的信号，即同温层中的水汽浓度对我们的气候是多么地重要。