2010年9月23日 Nature 主要内容

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[自然要览]8 j8 s- |9 S$ ?/ N# Y2 N

  l6 f- t6 X! g4 S2 a5 b4 X（选自英国Nature杂志，2010年9月23日出版）
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封面故事：镰刀形疟原虫的演化起源
0 d$ h9 L- U5 g: t" u0 [感染人类的疟疾寄生虫中最流行、最致命的镰刀形疟原虫的演化起源有很大争议。现在，对来自活的野生非洲猿的数千粪便样品所做的遗传分析表明，西部大猩猩（而不是黑猩猩或倭黑猩猩）身上的寄生虫与人类身上的寄生虫关系最近。这些数据还表明，这种寄生虫的所有感染人的现存种系都来自同一宿主转移事件。这些新的发现对于当前的抗疟疾工作也有意义，因为它们可以为寻找镰刀形疟原虫的潜在猿载体库提供一个线索。
$ b" P* W4 A/ {. w) n9 H- b4 c' R% _(Articles p.420)
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3 C" n" k4 c5 `! B2 L# G% Q1970年代海洋温度降低之谜! \: [2 k0 b$ |+ m. Z
全球平均气温在20世纪并不是连续上升的。相反，它们从20世纪初到1940年代是上升的，在该世纪中期稍有下降，从1970年代中期到2000年代又快速上升。世纪中期的变冷一般被解释为对硫酸盐气溶胶的生成量的一个高峰和/或自然气候振荡做出的反应。现在，David Thompson及其同事发现，1970年前后海洋表面温度所发生的一个突变可以解释北半球变冷的相当大一部分。这篇论文的同一批作者以前还识别出以 1945年为中心的海洋表面温度（SST）测量结果中有一个异常(go.nature.com/16G48A)，这个异常被发现是数据收集方法所发生的变化造成的一个人为现象。那个发现正在导致对近年来获得的全球平均气温时间系列进行一些最大的修正。1970年代中新发现的变化背后的物理机制仍不确定，但这种变化太快，不会是由气溶胶或多年代之间的变化造成的。
+ r+ P' M' i- I7 e(Letters to Nature p.444)
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断层动态变弱的实验证据
( C7 W$ [, K$ H! P* \Ze\'ev Reches 和 David Lockner为以接近地震滑动速度剪切的断层的动态变弱提供了实验证据。他们的实验断层（有固体花岗岩块组成）很快侵蚀形成一种细粒岩石粉末，称之为 “断层泥”，它使断层强度降低二到三倍。在滑动停止后，“断层泥”很快“老化”，断层在几个小时到几天时间内恢复其强度。他们于是得出这样的结论：只有新形成的“断层泥”才能使实验断层变弱。
+ d9 S  R" k% |6 s* w(Letters to Nature p.452)
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与1-型糖尿病相关的基因网络
; r& j( Q3 b' c/ j# i全基因组关联研究(GWASs)表明，若干基因与1-型糖尿病(T1D)和其他常见疾病相关，但在多数情况下，DNA变化影响疾病风险的机制还远不清楚。现在，在大鼠基因组研究方面的最新进展使得系统性遗传研究方法成为可能，它应可帮助揭示疾病与基因功能之间的联系。利用跨越七种不同类型大鼠组织的基因表达研究结果，结合GWASs和人类遗传学方法，Heinig等人现在识别出，由“干扰素调控因子-7” (IRF7)驱动的炎症网络是1-型糖尿病的一个贡献因子。他们还将先天病毒响应通道和巨噬细胞牵涉进了疾病的病因学中。这项研究表明了一个问题，即跨越不同物种的共同表达网络何以能提供基因的功能注解，这些注解可被用来揭示GWASs没有检测到的、影响较小的常见遗传变异的信号。- m( B! d7 U7 z9 d" O+ w8 k
(Letters to Nature p.460)9 C7 Q  x2 ~3 k+ S# W/ r' X

% i& X" u" `2 f  I, d  e; H. s小RNA是怎样运动的？
; U9 Z! g! N8 O$ ^6 L3 `+ V, x* }RNA 干涉 (RNAi)的基因沉默功能是一种基因调控机制，涉及被称为微RNA(miRNA)的、核苷酸数量在21至24之间的RNA以及小干涉 RNA(siRNA)。这种功能在植物和动物中都可以从细胞到细胞传播。使得这种通信方式成为可能的移动沉默信号的身份仍然不清楚。Daniel Chitwood 和Marja Timmermans对最近的相关研究进行了综述，这些研究为了解植物中这种信号的身份提供了线索。他们得出结论认为，虽然植物中几乎每个已知RNAi通道都能够在细胞间移动——其中一些至少能通过微管来移动，但这种移动信号的精确身份尚未确定。小RNA双链结构是这种作用的一个优先候选对象，但单链小 RNA在某些情况下似乎也有移动性。尚未解决的其他问题还包括：RNA在运输过程中是与蛋白相结合的还是自由的，以及这种运动是通过被动扩散进行的还是一个主动过程。
0 J0 m; P* c' \3 ~. `, r(Review Article p.415)
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4 S* Y5 ~/ y8 K连四硫酸盐呼吸在沙门氏菌肠道感染中的作用
6 p0 Q% o/ n# k9 V' ]肠道血清型鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica serotype Typhimurium)能够利用连四硫酸盐作为末端电子受体的性质，多年来在实验室中一直被用作利用这种细菌来富集生长媒介的一种便利手段。连四硫酸盐呼吸过去被认为在感染过程中几乎没有什么重要性， 而是当生长在含有连四硫酸盐的环境中（如土壤或正在分解的尸体）的自生细菌中时，也许才显示其重要性。现在，这种代谢在小肠感染过程中可能起的一个作用已被发现。由鼠伤寒沙门氏菌毒性因子诱导的急性肠炎，被发现伴随着肠道中氧自由基的产生，它是免疫反应的一部分。这些氧自由基氧化硫代硫酸盐（它是肠上皮细胞硫化氢解毒反应的最终产物），生成连四硫酸盐。然后，该病原体在发炎的小肠中的生长过程中利用连四硫酸盐的呼吸作用，使其能够在竞争中战胜依赖于厌氧发酵的其他微生物。' }2 u9 g6 \" w) W% {6 k
(Articles p.426 ): F& ]' {! o( {* X1 q+ K9 B
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Mediator 和Cohesin在控制干细胞状态中的作用
' H  W3 T7 |% @+ r! {胚胎干细胞状态的控制尚未被完全了解，但这种知识是了解人类发育的基础，也是再生医学取得进步的基础。使得干细胞具有多能性的基因表达程序由转录因子（如 Oct4、 Sox2和 Nanog）控制，这种控制在一个被认为涉及基因激发的过程中进行，而基因激发是通过在与增强子结合的转录因子和位于核心启动子上的转录器之间形成DNA 环来实现的。在这里，两个因子（Mediator 和Cohesin）被发现将胚胎干细胞中的活动基因的增强子和核心启动子连接在一起，它们通过产生与每个细胞的基因表达程序相联系的细胞类型特异性DNA 环来实现这种连接。这些结果表明，由Mediator 和Cohesin中的突变引起的疾病（包括Opitz–Kaveggia综合症、Lujan综合症、精神分裂症和Cornelia de Lange综合症），与由这些蛋白复合物所建立的细胞类型特异性染色质结构中的缺陷相关。
7 e% s+ h4 i+ T! H, n* t/ Y(Articles p.430 )7 x- `. Z  U5 \4 X1 G/ N

) S* Q/ C" I; a+ W纳米级的计算断层摄影方法
+ }0 T3 `+ b+ m$ k0 B3 t成熟的X-射线断层摄影方法能够显示整个生物和单个细胞的三维内部结构以及定量信息，这些信息通常是根据X-射线衰减数据计算的。现在，一种新型的X-射线计算断层摄影方法正在将定量X-射线成像方法带进纳米世界。该方法利用“ptychographic” X-射线成像，它能够从即便是很弱的吸收目标来提取详细的相对比(phase contrast)信息。这种新方法能够探测出不到1%的密度变化，其潜力已通过生成一个骨头样本的3D图像得到演示，在这些图像中，尺度为100纳米长度的结构，如骨细胞空隙和互联小管网络，都能清晰分辨出来。这种类型的高分辨率定量断层摄影方法在生物医学、化石的显微分析以及材料科学中都可能派上用场。% B% h, c8 L% S6 i+ d3 N
(Letters to Nature p.436)7 v( e( c/ T( `- @" J
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视觉中超快光化学反应的实验观测7 X) I: ~& n2 c, k  r
视觉中的主要光化学事件，即视紫质中“11-顺发色团”向“全反式”形式的异构化，是已知最快的自然光化学过程之一，不到1秒的百万分之一的百万分之一（即10的负13次方）。如此快的反应以前是实验人员无法接触的，但现在Polli等人报告，它们利用超快光谱学方法对这一反应进行了定性，所用方法达到 “sub-20-飞秒”的时间分辨率和从可见光到近红外的光谱覆盖。视紫质的极端反应性被认为源自一个“分子漏斗”机制，它是该分子的基态和激发态的势能 “能面”之间的一种锥形交叉。新的光谱数据证实，锥形交叉是启动视力的反应的基础。
& y  w9 P" G! [  b(Letters to Nature p.440)