2014年04月11日《科学》杂志精选

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2014年04月11日《科学》杂志精选0 C' A$ n, X2 Y. H% G, u
2014-04-13 1 来源：生物360 作者：koo' k0 H8 G# c8 \* T+ ^
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封面故事：中美洲的神秘杀手7 C" w' T: F+ i
Mesoamerica's Mystery Killer/ R8 ]/ M$ D- F% f( D' l9 D- S6 ]
萨尔瓦多和邻国的许多甘蔗地的农民被发现患有一种无明显病因的慢性肾脏疾病，但许多研究者认为它与高温和脱水有关。（DOI: 10.1126/science.344.6180.143）0 S+ J8 |5 _/ y& h# v
我的卵子决定了我的基因会更快地演化7 r% F' `5 I! n- ^8 v
Acquisition of Germ Plasm Accelerates Vertebrate Evolution$ b& N: s6 q: P' [/ ^
据一项新的研究显示，一个物种的卵子和精子细胞的形成方式或可影响其基因演化速度有多快，而生殖细胞形成的一种方法似乎与分类单元的演化有关。生殖细胞（即雄性的精子及雌性的卵子）可世世代代地传输重要的遗传信息。在许多脊椎动物中，这些细胞受到了一个叫做后生过程的塑造，在该过程中有关的信号会作用于多能干细胞。然而，在其它脊椎动物中演化出了一种另类的方式；在该方式中，生殖细胞在一个叫做预成的过程中受到了种质的影响。随着脊椎动物的演化，预成也一再得到演化，但科学家们对其成因则不甚确定。为了进行某种阐释，Teri Evans及其同事在此对应用预成过程的脊椎动物物种与其应用后生过程的姊妹类群进行了蛋白编码序列的比较。将蝾螈——其有着受到后生过程支配的生殖细胞——与蛙类——其生殖细胞是从种质形成的——进行比较研究，Evans及其同事发现，在蛙类中，基因演化要更为快速。这项研究支持一个现有的假说，该假说认为，种质会在胚胎发育的早期（这是基因受到严重约束的一个时期）消除对基因的约束，而这可导致演化加快。因此，Evans等人的研究结果可能会影响科学家们比较系谱图中生物的方式。（DOI:10.1126/science.1249325）% n" Q, f# D7 X2 b; r8 ]" h
倾斜性转弯飞行是果蝇的补过长处
. r' A1 J1 M5 [: `) FFlies Evade Looming Targets by Executing Rapid Visually Directed Banked Turns
/ t) U/ y. G0 h4 K& D  |任何曾经拍打过苍蝇的人都知道这些小小的空中昆虫飞行速度之快会是多么地令人感到沮丧。如今，一项新的研究揭示了黑腹果蝇——或普通果蝇——是如何能够完成这种即刻的逃避飞行动作的，而该果蝇所用的方法并非是研究人员所想像的。Florian Muijres及其同事用高速摄影机及有翅膀的机器人展示了果蝇类可以对接近它们的威胁做出快速反应并倾斜着转弯飞行，这些转弯只需快速地拍打几下翼翅就能被启动。据研究人员披露，这些果蝇并非像飞机一样用其尾舵做出小幅航道修正那样围着其偏航轴旋转，而是会同时纵横摇动其身体而快速逃跑。这样的移动意味着这些果蝇会先向某个方向旋转其身体并接着进行反向旋转，这些动作需要有效的转矩和反转矩。他们说，但是这些倾斜“逃跑”飞行动作的发生比果蝇正常的飞行中的转向要快大约5倍。Muijres及其团队从92个不同果蝇的飞行逃逸中捕捉到了3566个具体的翼翅拍打细节，并为了得出他们的结论，他们接着用小型、会振翅拍打的机器人来重新创建它们中的许多飞行逃逸。基于他们的发现，研究人员提出，果蝇可能依赖于一组特别的感觉-运动回路来帮助它们在几分之一秒钟内对威胁做出反应。（DOI:10.1126/science.1248955）+ l3 \  F3 W. O& b* W
研究提示更准确的恒星形成速率. n2 X+ Q" d! M% S5 K- u1 i
Unfolding the Laws of Star Formation: The Density Distribution of Molecular Clouds! X1 d9 M3 j$ e: \
由Jouni Kainulainen及其同事所进行的一项新的研究可帮助解释宇宙中最根本性的过程之一：恒星的形成。这一天体过程主要受到了在个体分子云内密度分布的控制，新的恒星就是从这些分子云中诞生的。但是在没有足够的有关这些分子云数据的情况下，天文学家在估计其密度分布时一直局限于理论模型。如今，Kainulainen及他的团队介绍用星尘消光图来确定在这些形成恒星的整个分子云中的密度是如何分布的一种方法；星尘消光图是对电磁辐射是如何被星尘及气体分散的观察。在将他们计算的密度分布插入至某经典的体积密度（ƥ-PDF）的概率密度函数后，研究人员能够为基于经验数据的恒星形成确定密度分布阈值；经典的体积密度（ƥ-PDF）概率密度函数在传统上提供了由分析模型预测的恒星形成速度。这转而能让他们对密度分布高于该阈值的分子云中的恒星形成效率进行衡量。研究人员用ƥ-PDF来探测16个附近分子云的密度结构及恒星形成活动；这些分子云中的每一个都位于地球的260个秒差距之内。有趣的是，他们确定的这些恒星形成的阈值比那些理论预测的阈值显著要低。据研究人员披露，这一新的方法可能最终会带来对像银河系这样的整个星系的恒星形成速度有更好的理解。（DOI:10.1126/science.1248724）
8 V) x2 j4 j1 D% M/ q% L" W' R为了更大的坚韧度而牺牲键合% M( c& l7 B2 Q2 K
Toughening Elastomers with Sacrificial Bonds and Watching them Break% ~! \" l5 s2 F1 U( C
由于一项新的研究，被称作弹性体的减震材料或可在从自行车座椅到轮胎等应用中找到更广泛的用途。弹性体是在工业中被广泛使用的橡胶样材料，这是因为它们能在受到剧烈扭曲后回复到其原先的形状。换言之，它们能吸收机械能并能在不破裂的情况下变形。大多数的未填充的弹性体——即那些没有第二种较硬材料颗粒的弹性体——会缺乏机械强度，然而，虽然填充会让它们变得更坚韧，但它也会限制它们的应用，因为它们会变得更难加工。科学家们在此提高了弹性体的坚韧性而无需填充它们，从而创制了显示高强度的样品。过去，科学家们为了做到这一点已经尝试了许多不同的策略。如今，求助于一种用于强化水凝胶的方法，Etienne Ducrot及其同事取得了进展。水凝胶可通过将2种不同的多聚物网络放入其中而得以强化；其中一种多聚物网络可消散能量，而另一种多聚物网络则可让材料在被扭曲之后回复到其正常的结构。通过牺牲第一种多聚物网络的键合力，该水凝胶的坚韧度得到提高；而第二种多聚物网络因为在通行时会遭遇较少的扭曲而能专注于反弹。Ducrot及其同事将这种双多聚物网络方法用于弹性体。他们创制了第一种多聚物网络并在其周围构建第二种多聚物网络之前对其进行了预拉伸。另外，通过从当它们的键合断裂时会发光的分子来构建第一种多聚物网络，他们能够在某个样本被拉伸到失效时对该多聚物网络的断裂进行跟踪。Ducrot及其同事的研究工作可能会为研发新的类别的坚韧弹性体铺设了道路。一篇《观点栏目》文章提出了更多的见解。（DOI:10.1126/science.1248494）! `! d8 c/ B4 _) ]5 g% X