2010年9月30日 Nature 主要内容

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（选自英国Nature杂志，2010年9月30日出版）
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封面故事：人与自然争水问题的解决方案
) T2 a9 y  z- A2 h6 s* lGlobal threats to human water security and river biodiversity5 v# l; r9 I" Z) j! b% Y
人类水供应的安全性与河流生态多样性的安全性经常被看作是冲突的目标，但有必要这样吗？对淡水资源所做的一项新的全球尺度分析取得了新突破，这项分析工作既考虑了河流生物多样性受到的威胁（在本期封面图片的左边），又考虑了人类水安全所受到的威胁（已将基础设施和水服务方面的投资考虑在内）（在本期封面图片的右边）。研究获得的图件显示，世界河流处在危机状态。本文作者们说，要获得这些问题的一个可持续性解决方案，将需要能够同时考虑人类和生物多样性的水安全、着眼于深层原因而不只是表面现象的相关方案。（Article p, 555; News & Views）- n( f7 \) j0 Y4 e# W3 }1 K5 W1 N
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# t! E0 r. D% a5 o! C3 Z. e& M定向抗癌药物之路（The route to targeted anticancer drugs）/ K4 i; v, f. x+ T1 O8 e2 L. h
Translating cancer research into targeted therapeutics0 @# v4 J9 O5 y3 X7 x# b, O
在一篇“Perspectives”评论文章中，Johann de Bono 和 Alan Ashworth对当前癌症临床试验方面的相关程序做了批评性的审视。抗癌药物开发方面的重点目前被坚定地放在以分子为目标的、合理设计的药物上，而不是放在非特异性细胞毒素上。然而，尽管取得了一些成功，但很多癌症（如胰腺癌和肺癌）的预后仍然较差。很多试验对于患者的治疗效果或我们对癌症生物学的认识影响都很小，而只是获得对于一般患者而非对于任何一位具体患者来说的某种最佳疗法。de Bono 和Ashworth认为应当采取一种新方式，该方式涉及将癌症研究与由生物标记驱动的自适应临床试验和以验证假设为目的的临床试验结合起来。（Perspectives p. 543）本期Nature上另外一篇关于B-RAF抑制因子 PLX4032的论文，显示了“结构引导的药物发现”在治疗癌症方面的潜力（见Nature News及go.nature.com/QnVGQx)。, J# U( D/ l3 J$ Y/ j1 J" S
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9 g6 ]3 x& A0 @' s3 C* zFFLO的蛛丝马迹已在实验中被发现（Polarized superconductivity: in search of FFLO）$ h9 p( ]1 ]/ ^6 ?
Spin-imbalance in a one-dimensional Fermi gas
4 L* ~8 P. {1 ~/ V8 Z2 R40多年前，Fulde 、Ferrell、Larkin和Ovchinnikov (FFLO)提出一个关于偏振超导性的奇异理论。被称为FFLO状态的现象已被证明是一个难以确定的目标。FFLO关联从未被观测到过，但却被认为在一维体系的相图中是最普遍的。现在，Yean-an Liao等人在对束缚在由一维管子组成的一个阵列中的超冷锂-6原子的一种双自旋混合物的“phase profile”的测量中，报告了实验中观察到的存在FFLO相的迹象。（Letter p. 567; News & Views）1 _: I8 K; K& z: ^7 U$ n

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7 `: G* u1 T- N6 n" ^- `0 A" V“三量子位纠缠”状态已被生成（Three-qubit solid-state entanglement realized）
# V8 W( ~# t8 J+ B; E. M3 LGeneration of three-qubit entangled states using superconducting phase qubits / Preparation and measurement of three-qubit entanglement in a superconducting circuit
- M2 w; U7 G8 d9 B8 h量子纠缠（两个或更多粒子难解难分联系在一起的状态）是量子计算的一个关键要求。在超导器件中，“双量子位纠缠状态”被用来实施简单量子算法。“三量子位状态”（它们能够以两种根本不同的方式纠缠，即所谓的GHZ 状态和W状态）的获得将是一个重要进展，因为它将使得进行纠错以及推断向实用量子信息处理器件所需的更高量子位拓展的可扩展性成为可能。现在，两个小组报告了“三量子位纠缠”的生成。John Martinis及其同事生成并测量了GHZ 状态和W状态。Leonardo Dicarlo及其同事生成了GHZ 状态，并通过利用一个“重复码”将一个逻辑量子位编码到多个与GHZ相似的状态中，演示了基础量子纠错的第一步。（Letters pp. 570, 574）4 G4 f  R& m' P1 Z* y
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冰川内蓄水的庞大裂缝网络（Glacial water revealed）0 L9 D/ w2 j$ [- @# G% z
Vertical extension of the subglacial drainage system into basal crevasses7 u8 M2 O: H5 t& u: Z% h
冰川和冰层内的水会对冰的速度、并最终对海平面上升速度施加相当大影响。对存储在冰川内的水的量值和特点进行直接测量已被证明有困难，但Joel Harper等人现在报告，他们在阿拉斯加的Bench冰川内发现了一个由互联的底层裂缝组成的庞大网络，这个网络是通过将直接钻孔观测与雷达及地震成像观测方法结合起来而发现的。这些裂缝存储着相当于10厘米厚的一层水，它足以成为影响未来冰层模拟研究的一个重要因素。（Letter p. 579）3 S, w  U5 P0 S: X* g5 |
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余震是静态触发的（Static triggering of aftershocks）1 _5 l9 b' U! l3 l. E/ i% w
Decay of aftershock density with distance does not indicate triggering by dynamic stress
# E8 J3 e3 ~3 o# _) D最能预测的地震是余震，它们总是在主震之后发生的。那么是什么触发了余震呢？最近有人提出一个有争议的观点：余震随与主震距离的增加而衰减的现象只能由动态触发来解释。Keith Richards-Dinger及其同事验证了这一假设，并得出结论认为，所观测到的衰减可以由静态触发得到更好的解释。（Letter p. 583）* E; e8 G$ u, V5 N  h. Y
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用果蝇进行的实验性演化研究（Experimental evolution reveals resistance to change）* Q' W/ P/ i5 G. g9 k  S
Genome-wide analysis of a long-term evolution experiment with Drosophila
1 h& \+ t  B" q8 L  w- x) R. h此前，实验性演化主要在基因组较小的无性系统如细菌和酵母中进行。Burke等人报告了对在实验室中选择了超过600代以上、以快速从卵发育为成虫的果蝇种群所做的一项全基因组研究结果。与在无性种群中所见到的情况形成对比的是，本文作者们报告了“软”选择性剔除（selective sweeps）（在这种剔除中，选择过程作用在预先存在的、常见的遗传变异体上），他们得出结论认为，无条件的优势等位基因很少出现、与小的净适应性增强相关或无法固定，因为选择系数随时间变化。（Letter p. 587）
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Polyreactivity increases the apparent affinity of anti-HIV antibodies by heteroligation1 m' \" j. }4 `0 H
大多数抗生素是高度特异性的，以高亲和度与某一个外来抗原结合。然而，对从被感染者身上获得的“人免疫缺陷病毒”（HIV）包膜糖蛋白特异性单克隆抗体所做的一项分析，为强度达到令人吃惊程度的“多反应性”提供了证据。在指向从6个患者克隆出的“gp140包膜糖蛋白”的134种不同抗体中，75%是多反应性的，以高亲和度与一个gp140点结合，以较低亲和度与病毒表面其他点结合。在一个HIV病毒表面上显示的HIV“gp140糖蛋白”尖峰相对很少，所以“同型二价”抗体结合遭到冷遇，而“异型结合”在这种情况下可帮助提高抗体的净亲和力。（Letter p. 591; News & Views）
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针对黑素瘤的抗癌药物显示疗效（Targeted anticancer drug hope for melanoma）
0 f/ a3 u: m5 @Clinical efficacy of a RAF inhibitor needs broad target blockade in BRAF-mutant melanoma
# v  b: A3 d- ], pPLX4032是Plexxikon公司和Roche制药公司开发出的一种小分子抑制因子(go.nature.com/QnVGQx)，它选择性地以B-RAFV600E为目标，后者是几种人类癌症中常见的B-RAF蛋白激酶的一种突变形式。在本期Nature上，Gideon Bollag及其同事报告了PLX4032在携带这种B-Raf突变的黑素瘤患者的早期临床试验中所获得的很有希望的结果。他们还描述了PLX4032的结构和功能，提供了来自某项第一阶段临床试验的翻译数据(translational data)，这些数据表明，临床疗效要求药物浓度足以对位于B-Raf下游的ERK通道造成实质性的抑制。这项研究说明了一个问题，即基于肿瘤形成之生物机理的早期临床试验的设计为什么有可能加快抗癌药物到达临床阶段的过程。（Letter p. 596）- Z- A; q3 j2 s4 O0 V) }5 I
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2 a2 h. T% r6 s0 v' J核孔复合物的选择性（Nuclear pore complex selectivity）
3 R7 ^% N" p' i. N4 L  g# mSelectivity mechanism of the nuclear pore complex characterized by single cargo tracking
1 s4 ?. ~- x; ?* a; U3 K核孔复合物选择性地穿过核包膜来运输“货物”。Lowe等人建立了一种核运输分析方法，该方法能实时跟踪单个“货物”蛋白的运动。他们观测了运输过程的一系列次级步骤，发现核孔在功能上与所进口的“货物”是不对称的。这项研究为了解通过核孔复合物进行的选择性运输的机制提供了基础性线索。（Letter p. 600）- q; C# M+ G9 k) a( R! J

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mRNA的质量控制（Quality control for mRNA）/ h% U# Q. G* w' a1 Q1 V& W+ {
Identification of a quality-control mechanism for mRNA 5′-end capping7 M' S! o% \+ l/ \; c" g6 |
在转录之后，真核信使RNA（mRNA）将一个“7-甲基鸟苷”帽子添加到了它们的5'端，以保护mRNA不发生降解。Xinfu Jiao等人发现，缺少一个甲基官能团的帽子能够被Rai1识别出，它会将不完整的帽子剪掉。这些数据表明，Rai1是一个质量控制机制的构成部分，这个机制监测和促进在压力条件可能会出现的异常mRNA的消化。（Letter p. 608）) B8 o9 ^0 l3 P/ Z

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肌动球蛋白皮层流动的动力和原理（Go with the actomyosin flow）- @1 r' r. S6 ?5 A9 {& @, H3 _
Anisotropies in cortical tension reveal the physical basis of polarizing cortical flows
9 p$ c: E; w1 y+ {8 X5 G5 z2 X肌动球蛋白的皮层流动是细胞和发育生物学中很多过程的核心。在单细胞线虫(Caenorhabditis elegans)胚胎中，“前后极性”（非对称细胞分裂的一个先决条件）是由肌动球蛋白皮层的大尺度流动确立的，该皮层在前端和后端之间隔离皮层极性蛋白。长距离流动的动力及其背后的物理原理仍不清楚。Mayer等人设计了一种测量皮层张力（总机械张力）的新颖方法，发现皮层流动是由肌动球蛋白网络的收缩性驱动的。流动方向取决于皮层张力中的各向异性，而且只有当皮层有足够粘性时，长距离皮层流动才会出现。（Letter p. 617）