2005年自然杂志内容精选

原生态 · 发表于 2005-10-31 21:02:52

月28日《自然》杂志内容精选

KamLAND 实验装置探测到“地中微子”

位于“神冈矿”的KamLAND 实验装置在“日本的阿尔卑斯山”地下1公里处，主要是用来探测核反应堆产生的反中微子的。但地球上的放射性元素也释放反中微子(被称为“地中微子”)，KamLAND 足以能够探测这些反中微子。该装置的确探测到了这些反中微子，目前探测到的反中微子数量大约在20个左右，它们具有铀—238和钍—232的衰变产物的典型特征。这一结果为地球物理学家开创了一个新时代。

火星表面矿物分布图

来自绕火星运转的“火星奥德赛”探测器的红外测量结果被用来绘制迄今最详尽的火星表面矿物分布图。这些矿石向我们展示了一个非常复杂的火山活动史。火山熔岩从由火星地幔产生的玄武岩到有可能是在以前喷发的岩石重新熔化后在岩浆室内形成的富含硅石的岩石都有。同时存在的还有橄榄石(一种很快被水侵蚀的矿物)，含量超过20%的火山玄武岩。

 基因组RNAi筛选方法的应用

识别参与突触传输的蛋白在过去20年里一直是一个受到密切关注的研究课题。这方面的研究工作主要是采用生物化学方法，但现在，一种基因组RNAi(RNA干涉)筛选方法被用来识别在线虫的神经肌肉连接处的功能或发育中所涉及的132个基因，这些基因中没有一个以前被发现与突触传输有关。这种基因组扫描是在增强的RNAi突变体中进行的，这些突变体在与该论文相伴的一篇论文中有介绍，后者报告了一个让人吃惊的发现：眼癌通道基因负调控(抑制)RNAi。

标准太阳模型是否正确？

现代天体物理学所取得的成功之一是利用标准太阳模型预测太阳的结构，预测结果与根据太阳振荡的推断结果一致。至少过去人们是这样认为的。最近对若干元素在太阳中的含量所做的修正意味着，元素的化学组成不再与振荡测量结果一致。Drake和Testa采用一种新方法来解决这一“太阳模型问题”，即测量氖和氧在若干附近的太阳类恒星中的相对含量。氖/氧的比值高于最近修正的其在太阳中的值。

地球岩石圈—岩流圈边界层性质得到确认

虽然一个坚硬的岩石圈(大约100公里厚的地壳和最上层地幔)在一个相对较弱的岩流圈(厚度为几百公里，由更容易变形的岩石组成)上移动是板块构造学中一个被广泛接受的观点，但科学家对它们之间的边界层的性质却了解得很少。当来自地震的压缩波(P-波)以一定角度遇到一个界面时，其中的一些能量被转换成剪切波(或称S-波)。这些“转换波”可用来构造该界面的图像。

人类的习惯记忆能力

习惯记忆是由潜意识掌握的，而且是慢慢通过试验和纠错掌握的。研究动物的习惯记忆要比研究人类的习惯记忆容易，因为人类有将信息作为有意识的知识(明确的知识)获取的强烈倾向。然而，我们人类无意识学习的惊人能力是人之所以为人的一个重要方面，这种能力可帮助完成很多日常任务。可以证实，人类的确具有强大的习惯学习能力。

与应激反应有关的细胞器

人类所有的动作都涉及神经和肌肉中电信号的变化。如果可激发的组织对施加到它们之上的所有刺激产生反应，人类就会患过度活跃症和令人不快的肌肉痉挛。刺激过后人体会有一个不应期，这个不应期可保护人体系统不会出现“保险丝被烧断”的情况。在此之前，这一至关重要的反馈抑制体系的机制人类并不知道。现在，将成像和肌肉中电记录方法结合起来所进行的一项研究表明，细胞中的一个被称为“arcoplasmic reticulum”的细胞器是关键。受到激发时，该细胞器吸收钙，然后以细胞表面上的通道为目标将钙释放，这些通道随之打开，防止出现进一步激发。肌肉在这些通道关闭之后才休息，然后又可再次对刺激做出反应。对可激发性的控制及其功能的这种认识，为以平滑肌的病理为对象的治疗方法提供了一个核心目标。

原生态 · 发表于 2005-10-31 21:03:19

8月4日《自然》杂志内容精选

冰架的坍塌

2002年1月，Larsen B冰架部分开始坍塌，并与南极大陆分离，导致数以千计的冰山在威德尔海漂流。在5年时间内，这个冰架缩小了5700平方公里。这使人想起一个重要的问题：这样的灾难性坍塌事件在气候史上是不寻常的还是注定要发生的？对从来自该地区的惟一海洋沉积芯获得的数据所做的一项研究表明，Larsen B冰架从距今1万年前的上次冰期结束以来一直存在，其最近的坍塌超过“全新世”期间自然变动的极限。这一长期观点对于评价自然和人类因素在Larsen B冰架体系的坍塌中的相对作用至关重要。

类脂与机械刺激的感觉

视觉、嗅觉和味觉有一个共同的分子基础：一个配体与一个G-蛋白耦合的受体的结合。但事实证明触觉和听觉这样的机械感觉的分子基础却难以掌握，其分子机制目前尚不清楚。证明细菌对机械敏感的离子通道能够探测直接来自类脂双层的力的研究工作，也许为我们提供了一个重要线索。该研究表明，类脂还可能涉及真菌、植物和动物的对机械敏感的通道的门控。一位名叫Ching Kung的科学家对这一领域的进展做了评述，并得出结论认为，复杂的机械传感系统在能够对正在兴起的“类脂力”概念进行校验之前还需要在实验室中进一步简化。

月球上惰性气体的来源

月球作为一个整体，其上的挥发性元素已严重耗尽，但月球土壤含有大量氮和惰性气体。传统的解释是，这些元素来自袭击月球表面的太阳风。现在，研究人员提出了一个完全非传统的观点：地球上的氮和惰性气体是否也跑到了月球上？今天，大气成分的逃逸被地球的地磁场所阻止。但月球土壤中氮同位素比例无法用太阳物质的积累一个因素来解释：在地磁场形成之前数量可观的氮和轻惰性气体是有可能从古老的电离层被输送到月球的。这种观点可通过比较来自月球明、暗两面的土壤中的植入物来验证。如果二者之间有差别，另一个谜底也许将被揭开：地球的地磁场的年龄。

“细胞衰老”在抑制肿瘤中的作用

“细胞衰老”被认为是终止哺乳动物细胞正常寿命、从而防止细胞无限增殖的一个生长抑制程序。这个概念由于与肿瘤抑制有关，因而吸引了人们浓厚的兴趣。Braig等人，利用一个小鼠模型(在这个模型中，致癌基因Ras在骨髓的造血腔中被激活)所做的研究表明，“细胞衰老”能够阻止淋巴瘤发育。通过“后生”修饰与DNA有关的蛋白来使控制衰老的组蛋白甲基转移酶Suv39h1失去遗传活性，或采用一种模仿这种酶丢失的药理方法，可响应于致癌基因Ras而形成恶性淋巴瘤。这项工作对于肿瘤发育和肿瘤治疗都有重要意义。Michalogou等人所报告的证据表明，由致癌基因诱导的衰老可能是人体中一个有重要生理作用的过程，能使肿块多年保持良性，而如果不加阻止，它们也能发育成恶性淋巴瘤。Chen等人也发现，“细胞衰老”在活体中能阻止肿瘤生成：他们发现，肿瘤抑制因子p53和一个功能性“细胞衰老”系统一起发挥作用，能通过PTEN突变防止小鼠患前列腺癌。Collado等人发现，“细胞衰老”是恶化前的肿瘤的一个定性特征，这在癌症的诊断和预后中可能会有重要价值。

“土卫六”上没有海洋

在“卡西尼”探测器仍然从土星体系发回数据、“惠更斯”探测器最近降临土星卫星“土卫六”表面的时候，West等人试图解决关于“土卫六”是否可能存在液态表面这个未曾解决的问题。在“旅行者”探测器上个世纪80年代掠过“土卫六”之后，对“土卫六”大气所做的计算机模拟表明，其大气中有足够液态甲烷、乙烷和氮来形成一个较深的液体层。地基雷达回声探测研究也表明“土卫六”上有液体。但现在，在近红外波段对“土卫六”的反射率所做的地基观测、结合雷达观测结果相当肯定地表明，今天的“土卫六”上没有海洋。然而，该天体上有一些非常平坦的固体表面，表明过去可能存在液体。

水在地震发生中的作用

要让地壳以地震的形式释放所积累的压力，一个断层必须变弱，并让出一条路来，否则由于周围的压力地壳的运动将会很快停止。我们对这种弱化过程并不是很了解。在实验室中所进行的实验，与地震学家对在断层变得非常弱之前地壳最初的运动量有多大所做的预测并不一致。一项新的研究得出结论认为，二者之间之所以不一致，是因为没有将水的因素考虑进去。地质研究和测量结果表明，滑动带是狭窄的、不能渗透的结构。已经存在于断层区域中的水会随着岩石开始移动，迅速因加热作用而增压，从而将小的地动变成大的地震。

由牙齿痕迹判断饮食习惯

对已经变成化石的牙齿上留下的痕迹进行测量，可让古生物学家获得关于某个个体过去吃什么的直接证据。处理牙齿“微磨蚀”的传统方法，将其当做由不同观察者在一个二维图像上所人为定义的一组特征来对待，而本期《自然》所介绍的一种新方法，通过将磨蚀的表面当做质地来对待、并对其进行三维测量的方式消除了与方法本身相关的一些异常数据。将这种方法用于南非的一系列“更新纪灵长动物”，结果表明，“细长”的“南方古猿”比“傍人”所吃的东西更粗糙，“傍人”的饮食更多样化，它们吃的东西更硬、更脆。

原生态 · 发表于 2005-10-31 21:04:04

8月11日《自然》杂志内容精选

肌动蛋白网帮助微管捕捉染色体

已经被人们所接受的观点是，微管是单独发挥作用的，它们作为细胞“绳索”在细胞分裂开始时将染色体拉到一起。而在看过对正在分裂的海星卵母细胞所做的研究工作之后，这种观点将需要予以重新考虑。正在分裂的海星卵母细胞非常适合进行研究，因为它们很大而且透明。对活细胞所做的显微分析表明，微管太短，无法抓住染色体；相反，由肌动蛋白丝构成的一个网络会将染色体束缚住，然后通过收缩将它们送给微管的纺锤体。很多其他动物卵母细胞也有类似的构造，看来肌动蛋白在这些卵母细胞中也扮演一个角色。肌动蛋白机制在授精之前对于防止染色体丢失是非常重要的，授精前染色体丢失是人类流产和出生缺陷的一个主要原因。

大脑中的地图

我们能够认路，所以我们大脑中某个地方一定有一幅由神经细胞组成的三维地图。对各种不同动物的导航机制所做的研究表明，海马体是这一“空间学习”系统的构成部分。现在，一项重要的研究进展将“内鼻皮质”(它向海马体输入信号)确定为大鼠的大脑中这幅地图的所在位置。在这里，一系列栅格细胞代表动物周围的空间，其主要依据的是原始线索。每当一个动物所处位置与代表环境的一个由等边三角形构成的格子的顶点一致时，相对应的某个栅格细胞将被激活。在回答关于空间感知的诸多问题的同时，这个结果也提出了下一个问题：这些三角形栅格图是如何构建成的？

通过间冰期研究冰期是怎样开始的

冰期是怎样开始的？当我们享受间冰期相对“奢华”的生活时，这是一个我们明显要问的问题，但也是一个难以回答的问题。对过去很长的过渡时期进行考察也许能够提供一些线索。基于在德国的Eifel山脉中的一个湖泊底下发现的沉积物进行的一项气候重建，为我们提供了正好在上次间冰期最后阶段发生的、持续时间长达468年的一次极端气候事件的证据。沙尘暴、干旱、森林火灾以及与温暖气候相关的树木的丧失，正好与北大西洋温暖海水向南的一次漂流同时发生。就日照量(太阳向地球的辐射量)而言，那时的状况与我们今天的状况非常像。

与ETS事件有关的地震

从不列颠哥伦比亚的温哥华岛延伸至加拿大北部的“卡斯卡迪亚潜没带”被认为每几百年就可能引起一次大地震。研究人员在该地区观察到一种被称为ETS(偶发震动和滑动)的有趣现象，这些事件过去被解释为该断层锁定部分之下应力的一种标志，大地震被认为将从这里发生。按照这种观点，一次大地震更可能在一次ETS事件期间发生。在2003年初预测到一次ETS事件后，加拿大地质调查局在温哥华岛地区进行了更多的地震测量记录，以确定ETS地震的精确位置。他们发现，地震的深度范围很宽，从跨在上面的板块的上层地壳下至潜没下去的海洋地壳内，而不是仅仅发生在板块界面之间。ETS的某些特点与局部地震的特点明显不同，说明ETS地震很可能与一次不同的地震发生过程有关。

用果蝇研究与酒精有关的行为

看起来好像不可能，但果蝇的确可用作研究由酒精诱导的行为的一个模型。暴露于一种被称为inebriometer的装置(该装置看起来像一种玻璃冷凝器)中的乙醇蒸气，它们的身体会失去控制，并在20分钟内沉降到管子底部。重复的酒精消耗会导致耐受性，但在具有一种新发现的突变的果蝇身上却不会产生这种耐受性。具有这种“宿醉突变”的果蝇寿命也缩短了，并且更易受热和杀虫剂等压力的影响。人们越来越倾向于认为细胞和系统压力有助于哺乳动物产生与药物和上瘾有关的行为，这些研究工作也表明该作用在演化过程中可能保留了下来。

系统生物学方法的应用潜力

线虫胚胎形成过程的早期阶段，是验证“系统水平”的方法在了解生物学过程方面与传统的、以各个酶为对象的还原方法相比所具有的潜力的一个理想系统。Gunsalus等人，通过将关于蛋白彼此之间如何发生相互作用、基因如何表达、以及“敲出”数百个基因所产生效应等方面的信息结合起来，建立了一系列关于在驱动早期胚胎形成过程中所涉及的分子机器的模型，并且能够提出这些机器之间的功能联系。他们发现，10种以前未定性的蛋白在这些系统中有重要作用，并且演示了这些系统何以能将信息反馈进单反应实验中。

调控植物蒸发效率的基因

植物在干旱条件下的存活要求对蒸发进行严格控制，后者是植物释放水分、同时吸收二氧化碳的过程。植物育种人员能够选择蒸发效率合适的作物，这说明它是受遗传控制的，但在此之前，该过程中所涉及的基因一直没有被识别出来。现在，研究表明，ERECTA基因(以前因其对开花的影响而为人们所知)在拟南芥植物中调控蒸发效率，它的这种作用部分是通过气孔密度的变化实现的。

原生态 · 发表于 2005-10-31 21:05:03

10月20日《自然》杂志内容精选

 Z-DNA和B-DNA结合点的晶体结构

左手性DNA(或称Z-DNA)的存在是1979年报道的，Nature杂志曾将其发表在一期的封面上。本期封面文章的内容是，科学家确定了左手性DNA 和“正常的”右手性DNA(或称B-DNA)之间的结合点的晶体结构。每当一个DNA片断变成Z-DNA时，两个这样的B-Z结合点就会生成。在转录过程中和其他生理过程中，Z-DNA经常会短暂形成，然后又松弛成不太活跃的B-DNA。本研究发现的三维结构表明，这种结合点是非常紧的，一个碱基对被从双螺旋结构中推了出来，在结合点的每一边各有一个碱基。这种调整维持碱基的堆放方式，后者是一个主要的稳定因素。这些移位的碱基可能是DNA修饰的场所。本期封面所示为一个含有一个B-Z结合点的分子，位于图片的中央，其中Z-DNA自然地在左边，B-DNA在右边。

行星表面陨石撞击坑的形成方式

对“伽利略”探测器拍摄的木星冰质卫星“木卫二”的图像所做的一次新的分析，可能会促使我们重新思考普遍意义上的撞击坑表面的性质。多年来，固体行星和小天体上的撞击坑一直被认为主要是由小行星和彗星的直接(第一次)撞击造成的。但Bierhaus等人的结论是，“伽利略”探测器的数据表明，“木卫二”的小撞击坑(直径小于1公里的撞击坑)至少95%是“二次撞击坑”，即是由在一颗彗星或小行星第一次撞击过程中所喷射出来的物质形成的。这意味着，近年来通过木星体系的小彗星很少，但它们的数量却与模型预测结果一致。其他问题也可能需要重新考虑，因为关于陨石坑形成过程的研究被用作测定太阳系天体表面相对年龄的一种方法。

新的半导体掺杂方法

半导体要正常工作，必须通过向半导体材料中掺入少量杂质如硼等来改善其电性，这个过程被称作掺杂。此前，一直以来都是只要随机引入掺杂物原子就足够了。但由于半导体装置的体积在不断变小，不久就会小到掺杂物原子数量的波动会影响半导体电学特点的程度：如果随机分开的掺杂物原子的距离与半导体装置本身在一个类似的尺度上，那么掺杂物的分布就还不能被认为是均匀的。Shinada等人对掺杂物无序状态所扮演的角色进行了研究，他们用一种最近开发出来的单离子植入技术来向一个精微的半导体区域中一个一个地植入掺杂物离子。他们获得的结果显示了通过在原子尺度上操控掺杂过程可以使半导体装置性能有多大提高，甚至还使得研制基于硅的固体量子计算机显得更有希望。

节肢动物头部是怎么形成的？

节肢动物的身体由一系列明显分节的身体片断加上头部构成。后者引起了一个问题，被称为“节肢动物头部问题”，这可以解释现代节肢动物头部是怎样演化出那么多不同组织模式的。对现代海蜘蛛所做的一项新的研究表明，远古寒武纪节肢动物可怕的爪子(在文献中被称为“大附肢”)在现代有对应物，可在发育中的幼虫的神经解剖细节中看到。这个发现似乎与认为该动物身体前段原本无附肢的理论是不一致的，它说明节肢动物在演化过程中失去了这些身体最前端的附肢。这项研究工作的一个“受害者”是“Acron”，它是一个假设的非分节的区域，科学家引入这个概念，是为了解释为什么现存节肢动物没有附肢:它们只不过将附肢藏起来了。

“非编码DNA”并非“垃圾DNA”

现在是永远抛弃“垃圾DNA”这个术语或将其留给被证明没有用处的DNA的时候了。对于基因组中没有被翻译成蛋白质序列的那些部分，遗传学家喜欢用“非编码DNA”这个不是太武断的术语。关于它在疾病、发育和演化中的重要性有越来越多的证据。尽管如此，我们对作用于其上的演化力量仍然知之甚少。现在，一个最近才开发出的种群遗传方法显示，“黑腹果蝇”的多数非编码DNA要进行适应性演化和纯化选择。让我们吃惊的事情来自对果蝇物种所做的一个比较:物种之间在非编码DNA上的差异的很大一部分是适应性的，多数很可能是由积极选择驱动的。事实上，非编码DNA中有益取代的数量要比蛋白中有益取代的数量大一个数量级。非编码DNA明显包括基因调控中所涉及的顺位作用序列，所以这一发现也许证实了调控演化的巨大的重要性，以前人们只是凭直觉提出调控演化非常重要。

人类是否还在持续演化？

我们是否还在演化？简单的答案是“是的”。对来自39个人和黑猩猩的超过11000个基因的序列所做的一次比较，显示了有超过1139个基因表现出要么为积极选择、要么为弱的消极选择的证据。某些基因类型(如转录因子)有过量迅速演化的基因，而其他基因类型(如细胞骨架蛋白)有过量会进行弱的消极选择的基因。与人类疾病有关的基因往往表现出一个后选择特征：这可能是因为复杂的常见疾病最有可能来自那些能容忍毒害作用不是很强的变异的基因。严重影响基因功能的突变很有可能会被自然选择保持在比较低的频率，所以对于解释引起常见疾病的变异几乎没有作用。

随风招摇 · 发表于 2005-11-1 01:03:14

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>努力学习、提升我们每个人自身的自然科学素养。

杰罗姆 · 发表于 2005-11-1 04:41:01

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>文章很好，谢谢原生态。<

>不过我觉得太杂了，缺少分类，没有针对性和连贯性，看起来有点乱。很多都只能是泛泛地浏览下，看完后大部分都记不住，回头就没印象了。

杰罗姆 · 发表于 2005-11-1 19:02:39

<

>如果能详加分类整理，然后再分成各贴形成专一报道可能更好。要是MM工作太多忙不过来，小兵我愿分担一部分报道工作。[em05]

whitefang · 发表于 2005-11-2 17:29:08

DO YOU HAVE EBOOK？

杰罗姆 · 发表于 2005-11-5 00:16:17

<DIV class=quote>以下是引用whitefang在2005-11-2 9:29:08的发言：
DO YOU HAVE EBOOK？</DIV>

EBOOK 我可以下载到好几个版本,不知道哪个版本比较好?

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