《Nature》本月最受关注的十篇论文

　　

英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊，自从1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众，让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章（2010年06月14日～2010年07月12日 ）：

Skyrmion晶格的真实空间图像
Nature 465 (17 Jun 2010)

Skyrmions是稳定拓扑质地，具有与粒子相似的性质，它是一个最初用来描述核粒子的数学概念，但过去十年却在从微观到宇宙的所有尺度上都得到了应用。事实证明，Skyrmions对于描述磁体中新颖的自旋构形尤为有用，而且去年Skyrmions在磁性化合物MnSi 和 Fe1-xCoxSi中的存在也通过中子散射实验得到证实。现在，Yu等人利用透射电子显微镜获得了后一种化合物的一个二维skyrmion晶格的真实空间图像，其形式为涡旋自旋结构的一个六边形排列。该晶格被发现在一系列不同温度和磁场下都是非常稳定的。本文作者们猜测，所观测到的纳米尺度的自旋拓扑也许会导致有趣的、新的电磁效应的发现。


植物茎干细胞的控制
Nature 465 (24 Jun 2010)

植物在其顶端分生组织中不断保持着干细胞，植物的茎系统和根系统就是从顶端分生组织产生的。在经典植物模型拟南芥中，茎顶端分生组织中的干细胞命运由植物生长素和细胞分裂素等激素来控制。现在，对这些激素之间的交流所做的一项研究表明，两个A-型“拟南芥响应调控因子”基因对细胞分裂素和植物生长素信号进行集成，并将这些输入与茎顶端分生组织中的核心调控机制联系起来。这项工作为植物生长素和细胞分裂素在设置茎干细胞小生境中的协同活动提出了一个机制性框架，并且突显了根和茎干细胞系统在对植物激素响应方面的差别。


“终止密码子”终止mRNA的方式
Nature 465 (17 Jun 2010)

蛋白合成的终止在细菌中能以很高的保真性实现，这个时候mRNA上的“终止密码子”与释放因子RF1 和 RF2结合，而不是与另一种带有一个氨基酸的tRNA相结合，同时一个新合成的蛋白被释放出来。随着最近几种终止复合物的晶体结构的发表，现在有可能对“终止密码子”能量状态的读出结果进行计算分析，同时搞清释放因子结合的这种高准确性的起源。对14种不同终止复合物进行的分子动态模拟显示，“终止密码子”的读出结果取决于几个以前没有被识别出的互动和识别开关，这些开关不能用三肽反密码子“tRNA mimicry”模型来描述。


假基因所起的作用
Nature 465 (24 Jun 2010)

微RNA已知通过与一个目标信使RNA中的不完全互补序列相互作用来调控基因表达。但真实情况是否相反呢？即mRNA表达是否会影响微RNA的分布呢？一项新的研究表明，一个假基因（肿瘤抑制因子假基因PTENP1）的3΄未翻译区域(UTR)能与相关的蛋白编码基因PTEN结合相同的微RNA。这表明，假基因具有一个作为“诱饵”的生物功能：螯合微RNA，从而影响它们对所表达的基因的调控。


病理性心脏肥大的发病机制
Nature 466 (1 Jul 2010)

在病理性心脏肥大中，心脏获得更多肌肉组织，但却不能获得更多供血能力。成年的、阿尔法形式的ATP酶分子发动机肌浆球蛋白重链的表达减少，胎儿的、贝塔形式的表达增加。这种改变了的平衡损害心脏功能，会导致心脏衰竭。Hang等人确定了调控这种表达切换的机制。用小鼠所做实验表明，当成年心脏受到压力时，将心肌细胞维持在一种胚胎分化状态的机制（由发育染色质修饰复合物Brg1/BAF调控）被重新激发，心肌细胞回归到胎儿形式。在患有肥大型心肌病的人类患者中，Brg1水平与疾病严重程度相关，与肌浆球蛋白重链的变化相关，说明这种后生发育调控因子在人类疾病中扮演一个角色。


封面故事：科学度量体系的科学性问题
Nature 465 (17 Jun 2010)

科学家今天已经习惯用数字标准来评估他们的表现。“科学度量体系”从上个世纪60年代“科学引文索引”（SCI）的推出起步，此后人们尝试了很多新的评估方法。但度量体系的应用是否像那些被度量者所认为的那么广泛呢？Nature杂志对全世界的研究机构所做的一项调查（见860页）显示，这个问题是复杂的。很多研究人员感觉，研究机构对“可疑”的度量体系太过信任，尽管很多管理人员提出，个人推荐等传统方法一般要好于数字指标。不过，并非所有度量测试都是一样的，而且如果它们得到改进的话，也许能够代替旧的方法。Richard Van Noorden报告了现有的大量方法以及它们到底度量什么这样一个棘手的问题


极为缓慢的蛋白演化过程
Nature 465 (17 Jun 2010)

蛋白演化只是在缓慢地发生，因为大部分氨基酸替换都可能是有害的，而且选择性将有利于功能的保持。Inna Povolotskaya 和 Fyodor Kondrashov试图搞清楚这个过程到底有多慢，他们的办法是，提出这样一个问题：古老的现存蛋白——即那些存在于“最后普遍共同祖先”(LUCA)身上的蛋白——是否在继续从先祖序列分化？他们所采用的方法是Edwin Hubble在其关于宇宙中星系退行的研究中所用的方法，其结论表明，现存蛋白序列仍然在从相互之间扩展，因此也在从共同祖先扩展。分化的速度是非常慢的：35亿年左右，因为LUCA的时间还没有长到达到序列分化极限的程度。这种缓慢性是序列空间中的功能性蛋白序列稀少以及蛋白适应性非常强所造成的：98%的点不能在一个给定的时刻接受一个氨基酸替换，而当其他互补性变化发生时，大多数点最终会被允许发生演化。


物种生态互动的遗传性
Nature 465 (17 Jun 2010)

调控物种互动的特征在很大程度是遗传的，所以认为亲缘关系较近的生物比亲缘关系较远的生物更有可能有相似的生态互动似乎是符合逻辑的。有关这一关系已经进行的研究工作很少，而且少量这样的研究也往往关注专门化的生物，如寄生虫或食草昆虫。对包括专门化生物和非专门化生物、无细胞生物、单细胞生物和多细胞生物在内的各种不同互动类群（包括所有互动类型）中的宿主利用方式的演化所做的一项 新的分析，支持认为所有物种的生态互动都具有遗传性（即在演化过程中被保留了下来）这样一个观点。同样规则似乎也推动着大多数生态互动的演化，并且对于地球生物多样性的组织也有很大贡献。


电子隧道效应引起的振动
Nature 466 (1 Jul 2010)

当电子或光子被用来检测一个机械谐振器的运动时，它们每个都会在该谐振器上施加一个微小的力，从而微妙地改变其运动。这种“反作用”是可以观察到的，例如在碳纳米管谐振器中，单个电子被发现影响纳米管的机械运动。Stettenheim等人报告了这一现象的一个甚至更为令人震惊的例子，在其中，通过一个半导体量子器件的电子隧道效应被发现引起主晶体的振动，这种振动相对于电子来说是巨大的。本文作者认为，这种效应就相当于一只跳蚤引起珠穆朗玛峰发生尺度达到一米的振动。

封面故事：最早的多细胞生命形式
Nature 466 (1 Jul 2010)

西非加蓬弗朗斯维尔附近黑色页岩内一大化石层中一系列保存完好的厘米尺度的化石，让我们能有机会一瞥也许是迄今所发现的最早的多细胞生命形式。关于中元古代（距今16亿-10亿年前）之前多细胞生物的证据很稀少、有争议。这些新发现来自距今21亿年前的沉积物，是在大气氧浓度上升后不久，在被称为“寒武纪爆炸”的多细胞生命形式迅速扩大之前约15亿年。这些化石大小和形状各不相同，是具有很好结构的软体生物的残留物，其中一些有褶皱，说明它们可能具有柔性的层状结构。它们的形状和规则的质地反映了其组织的多细胞程度。这些化石可能代表着目前所报道的关于在大生物尺度上细胞-细胞信号作用及协调的生长行为的最早证据。本期封面所示为用显微断层摄影成像方式所显示出的一个大化石（macrofossil）标本的结构。