2010年4月1日 Nature 主要内容

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（选自英国Nature杂志，2010年4月1日出版）
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封面故事：人类基因组特刊
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人类基因组序列的第一个工作草图是近10年前发布的，由比尔*克林顿和托尼*布莱尔于2000年6月共同宣布。在此后十年的大部分时间，一般的人也许奇怪这一切都是为了什么。但该技术一直都在发展，随着最近一系列全基因组关联研究重大成果的发表以及“个人基因组”时代的到来，现在可以说是对这方面的研究工作进行盘点的一个好时间。基因组序列（的问世）并没有使生命（显得）简单。过去人们以为，有了“人类生物学蓝本”之后，各种要素便会突然之间各就各位。但正如Erika Check Hayden所报告的那样，人们发现，生命的复杂程度之高让人敬畏（第664页）。促使人类基因组序列草图在2000年、而不是在几年之后发布的是竞争（第668页）——在“Opinion”栏目中，这场竞争背后主要推手中的两个人回顾了过去十年所取得的成就，并对今后的前景进行了展望：Francis Collins（第674页）找出了今后应当吸取的5个关键教训；Craig
: o0 b2 a3 p1 `7 B& yVenter（第676页）警告说，个人基因组时代的挑战是很大的，与当初基因组测序工作这一壮举本身不相上下。在基因组项目上的投入之所以被认为是应该的，部分原因是人们预期它会对医疗工作带来好处。但Robert Weinberg （第678页）指出，至少对癌症临床工作来说，迄今还几乎没有多少好处显示出来。虽然好处将会出现，但他说，只有当我们对传统科学方法、尤其是用于建立一种假设、然后再去验证该假设的科学方法加
6 ?# P, o. N1 R0 |以利用、来引导这些新技术的话，它们才会出现。另一方面，Todd Golub（第679页）对不偏不倚的基因组普查方法能够给癌症治疗提供的新的推动作用感到欣慰，因为它们并不是以传统方法为基础的。有关本期人们基因组方面的全部文章，请看 Editorial（第649页）和网络登陆页。
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! r3 R! s9 i" j0 L+ i宏观机械系统的量子控制（Quantum mechanics you can see）4 t- J1 q- }0 Y& D
Quantum ground state and single-phonon control of a mechanical resonator量子力学荒诞的、经常是反直觉的预测已在原子尺度的光系统和电系统中被观察到，但想演示量子力学同样也适用于一个机械系统、尤其是一个大到足以让裸眼能够看到的机械系统的努力，却被证明具有挑战性。所存在的困难是，将一个机械系统冷却到其量子基态（在该状态所有经典噪音都被消除了）。加州大学圣巴巴拉分校物理系一个研究小组现已克服了这一障碍。利用传统低温致冷方法，他们将一个具有非常高的振荡频率的机械振荡器冷却到了比绝对零度仅高1/40度。这个振荡器被称为“量子鼓”，它与一个超导量子位耦合在一起，后者起一个量子温度计的作用，用来检测振荡器内是否还残留任何激发。当确认已没有时，研究人员进一步发现，可以将单独一个量子激发（即一个声子）引入这一系统中，并在振荡器和量子位之间交换很多次，从而朝着对一个机械系统实现完全量子控制的方向迈出了最初的几步。（Article p. 697; News & Views）
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) W! c/ Q, {9 ?大型CNV数据集及其应用（Major CNV datasets）Origins and functional impact of copy number variation in the human genome /Genome-wide association study of CNVs in 16,000 cases of eight commondiseases and 3,000 shared controls2 r8 w  Q& x8 y% y; f) a0 f* d
版本数变异（CNV）是个体间基因变异的一种常见形式，由基因组重排引起，既可能是遗传原因，也可能是由于新的突变。利用寡核苷酸嵌合微阵列（芯片）和HapMap样本进行的一个大型合作研究项目，生成了人类基因组中11,700个 CNV的一个全面的工作图。这些CNV中约有一半在具有不同血统的个体（欧洲人、非洲人或东亚人）中也体现在了基因型中。研究人员识别出30个具有影响疾病易感性的CNV的位点。去年10月在网上发布的这个巨大的数据集， 就其全面性和空间分辨率来说是一项地标式的成果，而且正如John Armour在News & View(go.nature.com/bUcVH3)文章中所说的那样，在今后多年时间都可能是一个权威性资源（Article p. 704）。这个资源也是“Wellcome Trust
2 i; J$ u& d: L8 _1 d) g, jCase Control Consortium”一项新的全基因组关联研究的主要焦点，研究内容是常见CNV与八种常见人类疾病之间的联系。除了为未来研究设计及分析提供丰富技术信息外，这项研究还意味着，可以利用现有平台体现到基因型中的常见CNV，不大可能在常见疾病的遗传基础中扮演一个主要角色。（Article p. 713）- z9 ~/ t1 p( \  x" ?6 C

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在细胞分裂中发挥功能的基因（Cell division genes revealed）Phenotypic profiling of the human genome by time-lapse microscopy reveals cell division genes
5 ?* s- H3 U* E9 z4 S' t" ZJan Ellenberg及其同事利用RNA干涉来将一个人类细胞系中大约21,000个蛋白编码基因中的每个基因沉默，然后利用对活的、正在分裂的细胞进行高通过量时间延迟成像的方法来记录结果。通过对每个基因至少6个时长为两天的影片进行计算机图像处理，来对表现型进行量化打分。数百个基因被发现在有丝分裂和包括细胞存活及迁移在内的其他细胞过程中发挥功能。该研究的整个数据集作为一个公共功能基因组资源发布在www.mitocheck.org这个网站上（Article p. 721）。在新开设的News & View Forum栏目中，Cecilia Cotta-Ramusino 和 Stephen Elledge评价了这个引人瞩目的数据集对细胞生物学的贡献以及从未来全基因组筛选中获取有意义结论所面临的挑战。" q4 t5 N) R2 ?0 [- h' b
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一种新的抗锥虫药物（A new antitrypanosomal）# i. g% u+ t9 J' x
N-myristoyltransferase inhibitors as new leads to treat sleeping sickness由“布氏锥虫”引起的非洲锥虫病或昏睡病每年造成约3万人死亡。现有少数几种治疗方法往往要使用疗效差、并涉及安全问题的药物。N-十四酰转移酶(NMT)（这种酶能将十四酸盐（或称肉豆蔻酸盐）加到很多真核蛋白和微生物蛋白的N-端氨基乙酸上）曾被提出是治疗锥虫病和其他寄生虫病的药物的一个可能的作用目标——如果保护人类这种酶所需的选择性可以实现的话。一项新的研究确认“布氏锥虫” NMT是抗锥虫药物的一个切实可行的蛋白目标，并且一种具有药物类性质的强效抑制因子也被发现。该化合物名为DDD85646，能在小鼠模型中杀死“布氏锥虫”。（Article p. 728; News &Views）
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遥远星系中恒星形成过程被观测到（Distant star formation）
& v: k" T7 r7 m# _6 q) r" w! UIntense star formation within resolved compact regions in a galaxy at z = 2.3 早期宇宙中巨大星系的位于红移值约为z = 2的各个恒星形成区域，即便是今天最大的天文望远镜也是观测不到的。但在来自一个巨大居间星团所产生的引力透镜效应（该效应可使图像亮度增加32倍，使其显得更大）的帮助下，在红移值为z = 2.3259处的亚毫米星系SMMJ2135-0102中的强烈恒星形成已被观测到。结果显示，光度密度可以与近域宇宙中巨大分子云的致密核的光度密度相比，这说明，（那里的）恒星形成的物理过程与附近星系是相似的，尽管遥远星系中的那些区域总体上大约要大100倍，亮度也要高107倍。（Letter p. 733）# L. K0 p: E6 M
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+ J+ K) ~0 G/ i7 d6 H0 J1 D触发“新仙女木事件”的洪水（Younger Dryas flood tracked）
8 H; e  b9 I" y% f2 t3 ]$ y. ?Identification of Younger Dryas outburst flood path from Lake Agassiz to the Arctic Ocean3 O3 s3 @, ?2 B! T7 I  S9 @3 A9 x& }
我们目前的气候突变概念，受有关诸如“新仙女木事件”（Younger Dryas）等气候事件的很有说服力的古气候证据的强烈影响，在这些事件中，气候的巨大变化基本上是即刻发生的。人们一般认为，“劳伦太德冰盖”退缩产生的淡水注入改变了“大西洋经向翻转环流”，触发了“新仙女木事件”，但迄今为止支持这一理论的令人信服的地质证据却难以找到。现在，Julian Murton及其同事终于发现了一个在年代上与“新仙女木事件”一致的主要洪水事件。在加拿大西北一个侵蚀表面之上所发现的砾石，与穿过麦肯思河流入北冰洋的主要洪水路径是一致的，而不是与沿密西西比河向南或穿过五大湖向东的路径一致。（Letter p. 740）3 |. W9 P. \1 B: S  y

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“弱阳吊诡” 气候悖论可能本不存在（The cool of the Sun）No climate paradox under the faint early Sun# L/ g5 _4 p) Y% g2 f) R2 y
Carl Sagan 和 George Mullen 在1972年提出的有关早期或“年轻”太阳亮度较弱的悖论（亦称“弱阳吊诡”）指出，太阳亮度在太古代约为其今天的70%，所以该理论认为，当时的温度会太低，无法让液体海洋在地球上存在。然而，地质记录表明，当时的液态水是存在的。这种现象通常被解释为因大气中高浓度二氧化碳和/或甲烷的存在造成的温室效应所产生的后果。Minik Rosing等人提出，并不需要用温室效应变暖来解释，也不存在气候悖论。他们证明，太古代沉积物的矿物构成与高温室气体浓度以及当时“产烷生物”的代谢限制因素并不一致。他们假设，早期地球的低反照率（大陆上几乎什么也没有），和在面积上占绝对优势的深色吸热海洋的存在，再加上生物诱导的云冷凝核的缺失，足以将温度维持在冰点以上。（Letter p. 744; News & Views）
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1 H- q, x& p+ F: n9 j& A类人猿100万年前就在弗洛勒斯岛上生活（Early arrivals on Flores）
- x" |, F8 I1 `5 p7 eHominins on Flores, Indonesia, by one million years ago印尼弗洛勒斯岛上的类人猿活动可以追溯到至少80万年前，对位于Soa Basin中Mata Menge的考古点（这个地方的考古结果是在位于西边的Liang Bua的“弗洛勒斯人”化石被发现之前发表的） 通过“裂变径迹”法进行年代测定获得的证据证明了这一点。在Soa Basin中另一地点进行的新的研究工作（关于这项工作的新闻报道，请登陆go.nature.com/hTwkMW），利用更准确的40Ar/39Ar测年技术发现，类人猿100万年前就在弗洛勒斯岛上生活。这个发现对认为类人猿的到来是造成一种巨龟和矮象大量死亡的一个因素的观点提出了疑问，相反它们的大量死亡可能与自然过程有关。（Letter p.748）  u$ m# v8 Q% a/ h- a, T, p
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$ [2 V' \: T# h% `  y4 E% i7 C* Y代谢率与身体质量的关系并不遵守指数定律（Making body size toe the line）Curvature in metabolic scaling一种生物的代谢率与其身体质量之间的关系，自Max Kleiber在1932年首次提出不同物种代谢率随身体质量按3/4次方增加的观点以来，一直让生物学家着迷。这一“标度指9 {: z2 E- H: Y! u- S
数”自那时以来被重新计算了很多次，其中有些人估计该指数接近2/3，而另一些人则估计其接近 3/4。一项新的分析表明，这种关系在对数标度上并不遵从一条直线，所以根本不遵守幂律（指数定律）。试图将一条直线应用于实际上是一条曲线的情形，会产生高度依赖于所使用数据的“标度指数”。以小生物为主的数据集倾向于产生2/3的指数，而以大生物为主的数据集则会产生3/4的指数。（Letter p. 753; News & Views）, N5 j9 P# f9 e, U
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“斑胸草雀”基因组已被测序（Genome for a song）The genome of a songbird“斑胸草雀”（一种鸣鸟，用于脊椎动物脑、行为和演化研究的一种模型）的基因组已被测序。将其与鸡基因组（惟一另外一种已测序的鸟类基因组）所做比较表明，有神经功能、参与叫声认知处理的基因在雀科这个分支中一直在快速演化。该研究还表明，声音交流用到“斑胸草雀”脑转录组的大部分内容；并且还发现了与声音交流相关的微RNA信号的一个潜在集成因子。（Letter p. 757）
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精神分裂症的深层病因（Schizophrenia connections）Impaired hippocampal–prefrontal synchrony in a genetic mouse model of/ i6 z- p+ N2 n; z3 [9 o: J4 O
schizophrenia“22q11.2微缺失（微删除）”是精神分裂症最可靠的已知遗传风险因素之一。相应染色体区域有一处中断的小鼠会有工作记忆问题，这是精神分裂症 的一个特征。Sigurdsson等人发现，这些小鼠前额皮质和海马神经元之间的同步激发也有中断，这种同步激发是一个已被与学习和记忆联系在一起的现象，而且它在精神分裂症患者中也受到破坏。这些发现表明，脑中这些区域之间沟通的破坏可能是精神分裂症发病的深层原因，而试图修复这种破坏的工作可能会导致新疗法的问世。（Letter p. 763）

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