2010年8月19日 Nature 主要内容

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（选自英国Nature杂志，2010年8月19日出版）* H$ Z- {# z; y9 M7 z

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封面故事：触发去年汤加大型海啸的因素
" B" w5 e+ t, k/ f' e, FNear-simultaneous great earthquakes at Tongan megathrust and outer rise in
& u0 [+ @6 \& C2 H; ISeptember 2009 / The 2009 Samoa–Tonga great earthquake triggered doublet
) f' I* s* Y( n# U/ i( |" G发生在2009年9月袭击萨摩亚和北汤加群岛的海啸之前的是在这个海沟外坡上的一次8级: }! O8 F0 z5 f- {
地震，在这个地方，太平洋板块进入消减带时发生弯曲。这里最初被认为是该海啸的惟1 z2 r8 e% a  V$ k9 r+ W" F
一来源，但一个更为复杂的画面却正在出现。两个小组在本期Nature上报告了在几乎同2 s4 ^- W  V. h- a2 e$ L  W, u3 [" T$ ?4 q
一时间和地点发生的两次地震，它们被称为“一对触发的地震”。但不清楚的是这两次8 f* ~; D$ K& E& e; g. G
地震到底是哪个触发了哪个。Beavan等人利用对GPS站发生的位移所做的一项分析及海: X/ R7 W0 _6 z$ D
啸模型发现，外缘隆起上发生的地震是与在相邻汤加消减带中几乎同时发生的一个特大
+ Y2 \2 y' V+ c7 f# ^6 v  Q4 |: y1 X; I逆冲地震相伴的，而且还可能是由后者触发的。Lay等人分析了可以获得的地震数据，8 [( i2 Q* L1 Q4 b3 p2 S
他们的模型表明，外缘隆起上发生的地震触发了特大逆冲地震中所发生的断层断裂。不
$ O! t$ g6 [# c. K( D: b管是哪种情况，这两次地震都为在邻汤加消减带上偶尔发生的大型海啸提供了一个机3 S5 U+ e; h/ f( i
制。本期封面所示为Niuatoputapu岛上所产生的破坏，那里由海啸激起的海水达到海平
. I+ u1 Z# t. E  C面之上16米。（Letters pp. 959, 964; News & Views）照片提供：Kate Wilson
3 c& Y+ v% B+ O9 A6 e: q, R
$ e" p% ?& ]1 t! Z3 g; p4 A5 {$ B: _" y- R1 g' e6 _5 M( z
拓扑异构酶的抑制机制（Topoisomerase inhibition）! E' o& b. E) d( r/ J: W0 m
Type IIA topoisomerase inhibition by a new class of antibacterial agents
6 [  D- R, z7 {$ _. j' e, q7 Y6 \沿一个DNA链运动的酶（如DNA和RNA聚合酶）在它们运动之前往往会引起超螺旋的积
. u( }9 ]. ^- T4 F累。如果不加阻止，这种积累会使DNA发生过度缠绕，就像拧在一起的一个橡皮筋一
2 s) N5 l) Q! \- p样。拓扑异构酶通过首先解理、然后降解DNA来缓解这种压力。拓扑异构酶抑制因子被
' }8 V, h$ ~8 R/ P用作抗菌药和抗癌药，例如“喹诺酮”家族的抗菌药自1962年以来一直在临床上使用，3 m, [* \! G4 l1 Q. r
但目前它们的疗效因能抗多种药物的细菌的出现而打了折扣。现在，来自金黄葡萄球菌
2 b2 p9 |' ]7 b2 q5 r; S- J的DNA促旋酶（一种II-型拓扑异构酶）的晶体结构，已在与DNA和广谱抗生素GSK299423
: G9 O: l9 }% C4 w5 T形成的一种复合物中被确定。这是一类新型抗生素的一个例子，它们与跟“氟喹诺酮”! m: n+ E5 g! D) g# [+ k6 O0 X
相同的目标发生相互作用，但在结构上和机制上都与它们截然不同。其结构显示了一个
0 v  b0 }" L5 ]. {0 n能够绕开“氟喹诺酮”抗性的机制，为探寻在临床上已确认目标的不同抑制机制提供了
' G/ [& i% Y5 w+ s) k2 ^+ }2 i( r一些策略。（Article p. 935）
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# }, h& l, {2 m6 Z8 v% @# d: o3 x8 U) c9 q8 ~
“猎户星云”中的波样结构已被观察到（Orion nebula waves）
; ?! V2 d" ]& LWaves on the surface of the Orion molecular cloud! b) w" @  c: r7 ~4 d
“猎户星云”（距地球约414秒差距）中的分子云使我们能够最清楚地观察大质量恒星
7 B2 r+ F" B" x# u的形成。人们曾根据恒星形成模型预测，在这个过程中被加热和电离的气体在它们被吹
  }0 ?* o4 a% h$ o过预先存在的分子气体时会产生波样结构。现在，这些波已在“猎户星云”的一系列新# y' k8 _' g4 f+ Q
的射电图中被观察到。这些波被认为来自“Kelvin–Helmholtz不稳定性”（在具有不' A) `: J. H! o/ z5 d0 X" ^
同密度和速度的流体界面上发生的一种现象），而对这类周期性结构的进一步观测应能/ C6 M1 `& l, T2 v9 m0 L0 X
为大质量恒星的形成机制及其对分子云周围区域的影响提供新的见解。（Letter p.
! V  a6 y+ o2 E7 G  W; P947; News & Views）
! T- r& d( o: r7 q0 H; j0 i! W* b/ \4 q- @1 F
) z+ F2 ?9 T1 S1 s; ~! H
提高超导体转变温度的途径（Competitive pressure）
/ L$ Y7 q3 R+ XEnhancement of superconductivity by pressure-driven competition in) |3 t" l" L8 @, f
electronic order
# b* R) x$ `. U6 U6 A$ l+ J超导经常是在与如“反铁磁性”等其他类型的“电序”竞争中出现的。对某些类型的超  Q0 v3 E2 U; N0 D
导体来说，超导转变温度可以通过使竞争“电序”的临界温度强制降到零来达到最大。& `' [* c; F2 O% F+ @" }* `
现在，Xiao-Jia Chen等人在一种高温超导体中识别出了一种相关效应，他们通过施加! M$ M5 S8 j6 {/ V
压力使转变温度发生了引人瞩目的“two-step”增加。这个结果指出了通过抑制CuO2内
9 J9 `, J2 Z) H7 M1 h" [平面中反铁磁性相以及通过优化不同CuO2平面的两个竞争的能量尺度（pairing 和
+ c( [0 {; y/ m$ nphase ordering）来实现更高转变温度的一种途径。（Letter p. 950）2 q( Y0 E% P$ M0 l! r8 i' G1 o

( @2 K% t( `/ m* n' j" Y, O# H
! ~! \) z6 }9 w- n! w3 K制备多铁性材料的一个新途径得到验证（Multiferroics made easier）4 g+ F7 X4 {; S) M
A strong ferroelectric ferromagnet created by means of spin–lattice
7 b+ [: m: d" |: A8 wcoupling
& k5 y5 t) |& C: X7 D( B铁电铁磁体或多铁性材料有重要技术价值，因为它们将场效应电子的低功率和高速度与
0 Q: C1 M: O9 K3 I. C7 H! f由电压控制的铁磁性的永久性和可路由性(routability)结合在了一起。遗憾的是，它
5 ]9 V+ Y0 \+ S! {$ P" U们很稀有，而且对真正存在的那些材料来说，其铁电性和铁磁性性能与传统有用的铁电
# s# O$ d, \& l体和铁磁体相比一般也较弱。最近，研究人员预测了制造多铁性材料的一个新途径：理
5 W6 u( @) Q4 F论上，既非铁电性、又非铁磁性的磁有序绝缘体（这样的材料有很多）可以通过来自基
6 B$ C, Q. ~  E# j' }0 S! D( `质层中的应变被转变成铁电性多铁性材料。现在，June Hyuk Lee在实验上对EuTiO3实
# s; ~) x& w, r7 s, i% w% m* R9 M+ H, F现了这一途径。他们所演示的一个实验参数（应变）能够同时控制多级参数的结果，为' G2 i+ g" _. S9 ?
制备有用的多铁性材料提供了一些激动人心的可能性。（Letter p. 954）! r2 z+ k4 _0 D
" U: P8 ?! T$ [+ A, {, Y

+ ^; |4 L8 s: a( y群体合作与混交程度的关系（Cooperation versus promiscuity）" V7 a8 j5 e* r. h2 D/ P
Promiscuity and the evolutionary transition to complex societies- V# m0 ]4 Z6 H7 O+ |* L% C7 C
为什么某些动物的个体生活在合作性社会群体中？对不同鸟类物种所做的一项分析表- x2 G/ J; z) S- \: H
明，一个物种是否具有合作性取决于雌性的性生活。当混交程度低时（例如当雌性只与
$ ~9 S# M; B- b5 F! l一个雄性交配时），合作更有可能性，因为在这种情况下帮忙者会更有把握地认为它们5 r3 G! U8 [- M# n* |
是在帮助其亲戚。中等程度的混交有利于将亲戚与非亲戚区分开来的能力，但混交程度
2 s* Z) S" W  j) r. d+ Y" f高时，任何形式的合作都不利。（Letter p. 969; News & Views）
+ G6 b, u! B/ ?" V+ T, U- F  \& t/ u4 o4 N, y

: X( n9 W" V$ B& E3 _  S0 p0 h6 T肺结核的生物标记（A tuberculosis biomarker）
& G7 S7 R7 T" U0 p* x0 C2 pAn interferon-inducible neutrophil-driven blood transcriptional signature in
1 L$ e, @/ J" |' g  Qhuman tuberculosis2 }4 |& ~: w. P3 s8 t
对结核杆菌的免疫反应是复杂的，没有被完全定性，从而妨碍了新的诊断方法、治疗方
; o/ L8 H* Z7 Z, V! a法及疫苗的开发。现在，一种系统生物学方法被用来比较患有活性和休眠结核的患者与+ T& p7 n1 C( v
健康对照组所表达基因的转录谱。活性肺病被发现与一种由嗜中性细胞驱动的、干扰素
) q6 c) n+ M2 b- g" u; x可诱导的基因谱关联。休眠结核患者约有10%会继续发展成活性结核。在这项研究中，& l) d6 s: f* p
10%的休眠结核患者具有与活性结核患者相似的一个转录特征，说明该生物标记在预后
  w/ B  C/ ]2 T5 g/ L; V; Z& ]和诊断中都可能是有用的。（Letter p. 973）8 ?) F  y3 a: a
0 ~+ z% k& j! k

/ a- G6 T. P2 T$ W+ j7 `$ s胸腺细胞的重新编程（Thymus cells reprogrammed）: ], C" z( }$ \& a
Microenvironmental reprogramming of thymic epithelial cells to skin- P- V. l7 ~4 y. ]; a5 B( ^" o! f
multipotent stem cells7 U3 `3 k( r4 x  S# z1 H+ b
胸腺在适应性免疫系统中发挥各种不同功能，包括通过胸腺上皮细胞产生自体可以容忍
# j7 I+ a  u' n4 z6 G的胸腺细胞，它们发育成T-淋巴细胞。人们曾广泛假设胸腺只含有前体上皮细胞，细胞
  I* s/ @6 \+ |0 n- w- M, V类型也是有限的。但对培养中的大鼠胸腺上皮细胞所做研究表明，如果暴露于皮肤微环' Z5 w5 v. u% a
境，它们可以被重新编程而具有毛囊多能干细胞的命运。这些细胞可以被克隆和有选择+ L& ^4 h" C; u
性地培养，这些都是与人胸腺上皮细胞的可能生长以及潜在临床应用相关的特性。8 |9 _; {/ V  s. m8 _4 P
（Letter p. 978）
* e- u3 H& ?: I" a7 q/ ]' p+ R5 J5 q6 W: Y3 x
( T% m7 o  M# H$ T
“柔性键”帮助血液凝固（‘Flex-bonds’ aid blood clots）, p& {, s  d7 D$ K5 v& y0 \( G; R2 v
A mechanically stabilized receptor–ligand flex-bond important in the- j  t  ]$ u0 D& _" B
vasculature, ~; \) i; s. e
“von Willebrand因子”与血小板表面上“糖蛋白Ib a”的结合调控血小板的交联，是
2 N3 r# u( c7 X血液凝固中的一个重要因素。利用将一个受体与其配体在单个分子中联系起来以测定结
7 l; f$ n+ B9 ?" o) x$ S, Y! k3 r合和断开过程的一种新方法，Kim等人识别出一个以前没有被识别处的键行为类型。+ V& n1 P5 ^, N' [0 A
“受体-配体”键存在于两种截然不同的状态：一种是所谓的“轻力”(low force)状/ j4 L- e% ^! i3 ^
态，另一种是更为稳定的状态——该状态是当施加张力时出现的，使该键相对于所施加* W& }4 ~5 Q$ E4 g; h
的力保持稳定。这种“柔性键”行为——它涉及两组“滑动键”（键寿命随负载增加而$ z' z2 {8 V: d: `  |5 t5 B
缩短）而不是“逆锁键”（键寿命随所施加的力增加）之间的切换——的发现，对于了
" I5 x+ ^. Q7 N9 x% }$ {  y解与“von Willebrand因子”结合在一起的血小板何以能够抵抗外力、对于血流的增加1 V  Q, Q- m! T- x; q
何以会激发血小板栓子的形成都有意义。（Letter p. 992）% e) Z, S; W9 e
, P' M7 j9 z0 a3 w) h0 A. R* R

8 u9 u3 s2 `6 P细菌鞭毛改变转动方向的本领（Ringing the direction changes）; m/ g# d' s6 [, Y& Z
Structure of the torque ring of the flagellar motor and the molecular basis& ^( [$ g8 b+ ^/ t, C! z3 ?: E
for rotational switching- O# H: F3 B" d( j( j
细菌鞭毛细丝的转动是细菌运动的原因。转动的方向决定细菌是会平稳向前运动还是会! n, J8 j: a" C( b9 ?+ s# D/ {
改变其运动轨迹。鞭毛“马达”向顺时针方向或逆时针方向驱动这种转动，转动方向由
+ _1 q, z  T/ N$ h1 i$ D鞭毛开关复合物调控。它的组成部分之一（一种被称为FliG的环状蛋白）施加使该“马
! d  g9 p8 n5 }' ]4 ]$ O. c* M达”能够切换方向的扭动运动或扭矩——这是一个引人注目的本领，因为鞭毛以每秒几* r' l' `+ N- k6 H. P6 r
百转的速度转动，但能够在不到一毫秒时间内逆转方向。现在，FIiG的全长度结构已被: |5 N* L# ]) i, {4 K% t) w
确定，在转动方向的切换中所涉及的构形变化也被识别了出来。（Letter p. 996）