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Nature要览[08.11.20]  

2008-11-22 17:35:40|  分类: 在此读书 |  标签: |举报 |字号 订阅

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[自然要览]
(选自英国Nature杂志,2008年11月20日出版)

本期《自然》杂志的完整目录以及中文内容提要可免费在《自然》杂志的中文网站http://www.natureasia.com/ch 获得




封面故事:Nature要览[08.11.20] - 樊 - 期待一场美梦
Cover caption

2009年2月是达尔文诞辰200周年,他也许是近代最有影响的科学家。而2009年11月则是历史上最有影响的著作之一《物种起源》发表150周年。在两个世纪的时间里,没有一个科学家对科学、政治、宗教、哲学和艺术的影响能与达尔文相比。本期Nature(请看295页的导言和281页的编者按)是纪念《物种起源》发表150周年专辑,内容包括关于达尔文、其生活、及其科学和传奇的新闻、研究和分析。达尔文将眼睛(它是如此复杂,似乎又毫无用处,其任何一个组成成分都只是部分形成)看作是接受自然选择的一个障碍。今天,我们知道它是进化当中最辉煌的成就之一。本期Nature发表了一篇配有插图的插页特写文章(p. 304)和当前的研究论文(p. 395),后者提到了达尔文所假设的“原始眼睛”。在其后期的著作(Descent of Man ,1871)中,达尔文触及了一个目前在演化生物学家中仍存在分歧的话题——群体选择。自然选择是否是以牺牲群体利益的方式进行的?这种观点是否是一个历史错误?我们对这个争论及其重要性进行了报道(News Feature)。灭绝是随着演化(进化)发生的,但它是否是永久性的?随着早已灭绝的长毛象基因组序列的发表(pp. 387, 330),一些研究人员甚至声称长毛象将来有一天也将会再生(News Feature p. 310)。生物学家倾向于将演化出的活生物系统看成是精密的机器,如果其中一个部件发生故障,整个系统就会失灵。但是,正如Tanguy Chouard所揭示的,真实世界中的情形并不是这样的(News Feature)。有很多东西让生物学家去纪念,也有很多地方让他们去进行纪念活动:我们对全世界纪念达尔文生平和工作的活动进行了搜索(p. 322),也对出版商相关纪念活动的书目进行了搜索(Books & Arts p. 323)。并不是每个人都想进行庆祝活动,虽然我们所采访的科学家大部分都想进行庆祝(Commentary p, 317),不过对过去的庆祝活动也要进行认真研究(Essay p. 324)。本期Nature上与达尔文相关的内容以及其他仅在网上发布的内容可通过以下网址访问:www.nature.com/darwin


Rhcg因子与氨代谢的关系(Getting rid of ammonia)
A role for Rhesus factor Rhcg in renal ammonium excretion and male fertility
关于包括Rh血型抗原(RhCE和 RhD)在内的Rhesus (Rh)因子与微生物氨运输载体在序列上有远亲关系的出乎意料的发现意味着,这些蛋白可能有一个尚未发现的生物功能。现在,Biver等人报告说,缺少肾Rhcg因子的小鼠氨分泌受损,应对酸压力的能力减弱。Rhcg还是附睾流体平衡所需要的,与雄性生育能力有明显关系。这项工作与认为氨穿过收集管道上皮的运输完全通过类脂相扩散发生的常见假设是矛盾的,并且表明,Rhcg在肾脏和雄性生殖道内的氨处理和pH值平衡中都起一定作用。(Article p. 339;News & Views)


成人睾丸干细胞(Adult testis stem cells)
Generation of pluripotent stem cells from adult human testis
虽然成人睾丸细胞仅限于在正常发育过程中产生生殖细胞,但来自几个方面的证据都表明,它们在适当条件下可成为多能细胞。现在,这些条件已被发现。从来自成人睾丸的未成熟人精子细胞开始,Conrad等人确定了可像人胚胎干细胞一样被操纵和分化的细胞系。这些细胞可被稳定地分化成为分泌胰岛素的细胞或肌性细胞系、成骨细胞系和与神经细胞相似的细胞系。当在皮下移植时,这些细胞会在小鼠身上形成畸胎瘤,这是它们具有多能性的进一步证据,也反映了这些细胞在再生治疗中所具有的潜力。(Articlep. 344)


哺乳动物“霍利迪连结体”解离酶被发现(Late Holliday junction)
Identification of Holliday junction resolvases from humans and yeast
在减数分裂和同源DNA修复中,会形成一个被称为“霍利迪连结体”(Holliday junction)的四链DNA中间体。这个结构以共价键方式连接两个DNA分子,因此必须将其拆解,才能让染色体正确分离和复制。1991年,研究人员发现,大肠杆菌中的ruvC基因的产物为细菌“霍利迪连结体”解离酶。不过,哺乳动物相应的酶却并不好寻找,但经
过17年之后,它们终于被发现了。人体中的这种酶是一种被称为GEN1的蛋白,酵母中的这种酶是其直系同源蛋白,即Yen 1。二者都是结构特异性核酶的Rad2/XPG家族的成员。(Article p. 357)


高能宇宙射线的来源(High-energy cosmic rays)
An excess of cosmic ray electrons at energies of 300–800 GeV
ATIC(高级稀薄电离热量计)宇宙射线天文学实验将氦气球送到南极洲上空35公里以上的高度,每次持续时间长达15天。这些实验活动探测到了大量来自银河系的宇宙射线电子,其能量约为300–800 GeV,这表明我们附近有一个高能电子发射源。这个发射源有可能是一个我们没有看到的天体,该天体将那些电子加速到如此高的能量;这些电子也可能来自“Kaluza-Klein”暗物质的湮灭。“Kaluza-Klein”暗物质是由涉及“紧致额外维度”的宇宙理论所预测的一个奇异概念。(Letter p. 362; News & Views)


非传统超导体中产生超导性的电子成对机制(Superconductivity: unlikely pairs)
Twinning superlattices in indium phosphide nanowires
在大多数超导体中,对无电阻导电性负责的电子的成对是由固体晶格中的振动驱动的。但是也有其他超导材料,在其中,将电子结合在一起的“胶水”被认为有一个很不相同的起源:自旋或电荷的量子波动。现在,研究人员已在非传统超导体CeRhIn5中发现了这种成对机制的一种异常“猛烈”的共性(自旋和电荷的不稳定性相加起来的机制)。这些紧密耦合的波动显著扰乱电子在其正常非成对状态下的流动,但也为产生超导电子对提供了必要的量子力学“胶水”。(Letter p. 369)


千年尺度气候变化的原因实际上可能比较简单
Glacial greenhouse-gas fluctuations controlled by ocean circulation changes
人们经常用“大西洋经向翻转环流”的突变来解释Dansgaard–Oeschger气候振荡的物理特点。Dansgaard–Oeschger气候振荡是使上次冰期中断的一系列迅速气候波动,其周期性与南极洲和格陵兰冰芯中记录的温室气体CO2 和 N2O的波动相关。温室气体的这种变化曾以不同方式被归因于海洋物理过程、生物过程及陆地生物圈内变化的多样性。Andreas Schmittner 和 Eric Galbraith介绍了用一个将冰川气候和生物地球化学周期结合起来的耦合模型完成的模拟结果,这些结果说明,温室气体上述变化的情形实际上比较简单。他们发现,全球海洋中营养物和溶解氧的分布的变化(由“大西洋经向翻转环流”的变化所导致),有可能对所观察到的千年尺度变化的大部分做出解释。(Letter p. 373; News & Views)


克隆长毛象目前仍不大可能(Palaeogenes: mammoth task)
Sequencing the nuclear genome of the extinct woolly mammoth
从在永久冻土中保存的化石和组织中分离出的古代DNA长期以来让人着迷。虽然它已断裂成了碎片,几乎被现代微生物DNA所淹没,但其序列却能让我们有机会一瞥已灭绝的生命形式。现在,引发个人基因组革命的同样的大型并行合成DNA测序技术,也使得古代DNA研究领域发生了革命性变化。本期Nature发表了一种已经灭绝的动物——长毛象近乎完整的核基因组的测序工作的第一篇报告。对长毛象基因组与非洲象基因组所做比较表明,出人意料的是,两个基因组都可能比完全测序的胎生哺乳动物的基因组至少大40%。(Letter p. 387; News and Views)《美国国家科学院院刊》(PNAS)上最近关于从在冰箱中保存16年的小鼠尸体克隆出小鼠的论文,引发新闻报道说,长毛象的克隆即将发生。这种可能性有多大?Henry Nicholls提出了这个问题,并且得出结论说,在目前它仍是幻想。但哺乳动物的克隆也仅仅是在15年前。所以,我们要密切关注这个领域的发展,但需要有耐心。(News Feature)


视觉注意力调控机制在脑中的精确位置(Francis Crick in the spotlight)
Guarding the gateway to cortex with attention in visual thalamus
注意力转移的显著影响,可由“注意力不集中多动症”儿童的行为得到很好演示。人们认为,注意力效应出现在丘脑中,但对视觉系统而言,事实证明,要确定传感处理最早阶段的精确发生位置很困难。现在,McAlonan等人用猕猴所做实验表明,空间注意力调控发生在“外侧膝状核”中,(使其上发生抑制性连接的)相反效应发生在相邻丘脑网状核中。这种相互活动可能是产生瞬间注意力的一个机制,从而证实了由FrancisCrick在近25年前提出的一个观点,当时他的兴趣正从DNA转向神经科学。他假设,注意力的方向是由脑中的一个小核指引的,这个小核正是丘脑网状核。(Letter p. 391)

眼睛的演化及其光传感机制(An eye for evolution)
Mechanism of phototaxis in marine zooplankton
使海洋浮游植物群落依光照条件在海水表层及深层之间转移的微小无脊椎动物幼虫,可通过双细胞眼点来探测光强度,与达尔文所假设的作为哺乳动物眼睛进化起源的“原始眼睛”(protoeyes)相似。科学家对来自眼点的传感信息被翻译成运动的机制并不是很了解。Jékely等人研究了海洋蠕虫岩虫(Platynereis dumerilii)的幼虫,他们发现,眼点受到的光照,导致相邻纤毛通过胆碱能信号作用产生的节拍发生一个变化。计算机模型证实了趋光性所受到的这些局部效应的意义,并且预测,如果该生物采取一个螺旋形游动模式的话,其导航精确度将会提高。光传感与纤毛运动器以这种方式所进行的直接耦合,有可能是“原始眼睛”的一个功能,是动物眼睛演化过程中的一个重要里程碑。(Letter p. 395; Author page)本期Nature上还有一篇插页文章也是关于眼睛
演化的。(News Feature p. 304)

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