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9月14日《自然》杂志精选

封面故事：

干旱生态系统植被大小分布规律

干旱生态系统占地球土地面积的约40%，是20多亿人生活的家园，但它们在气候变化和人类行动面前仍然很脆弱。Kéfi等人利用数值模型及来自西班牙、摩洛哥和希腊的地中海生态系统的数据发现，植被斑块大小分布遵从一个“幂次法则”。随着动物吃草对植被造成的压力的增大，斑块大小分布将偏离该“幂次法则”，接近向荒漠条件过渡的状态。所以，斑块大小分布可能是荒漠化的一个有用的预警。本期封面所示为西班牙Belchite的El Planerón自然保护区的一个干旱景观（在封面照片的上部），下部所示为这一景观退化的情况。在另一篇论文中，Scanlon等人用卫星影像表明，卡拉哈里盆地的树丛大小分布也遵从一个无标度“幂次法则”。这种现象可以用与现有树木附近的有利环境相关的正反馈来解释。在一篇News&Views文章中，Ricard Solé对这两篇论文都进行了讨论。

在“红色巨星”光芒下的行星

超过200个已知太阳系外行星中大多数绕与我们的太阳相似的主星序恒星运行。当它们核心的氢耗尽时，它们将变成红色的巨型天体（“红色巨星”），能够轻易到达并吞没比较靠里面的行星。在大约50亿年之后，太阳也将发生这种情况。在此之后，地球的命运就是不确定的，但围绕一颗“后红色巨星”阶段的恒星运转的一颗行星的发现表明，地球在那个时刻之后也许能够以某种形式存在下去。该行星在距V 391 Pegasi大约1.7天文单位（AU）的轨道上运行。“红色巨星”阶段的最大半径约为0.7 AU，该行星在主星序阶段的距离为1 AU。这表明，轨道距离不到2 AU的行星（按照定义，这样的距离也包括太阳在内）能够经受住“红色巨星”扩展而生存下来。

微RNA在“组织器”形成中的作用

“组织器”组织的生成是胚胎学上的一个核心事件。这一类细胞通常被称为Spemann“组织器”，是由一个名为Nodal的变形生长因子β配体所产生的信号作用中的一个不对称现象在发育中的胚胎的背侧诱导生成的。 人们对这一不对称性知之甚少。现在，Martello等人发现，微RNA参与了这一过程。两个微RNA，即miR-15 和miR-16，通过在Nodal受体Acvr2a的表达上产生一个背侧偏向来限制该“组织器”的大小。微RNA是小的单链RNA分子，它们帮助调控基因表达，它们的很多不同功能才刚刚开始被人们全面研究。这项新的研究工作表明，微RNA在胚胎成形过程中的一个关键阶段发挥作用，它们是将β-catenin和Nodal信号作用联系起来的一个环节。

大气二氧化碳浓度与地球温度始终关联

地球大气中高浓度的二氧化碳在遥远的地质年代是否始终与全球变暖联系在一起？关于这个问题，地质学家有不同看法。对全球变暖持怀疑态度的人们总是能抓住这一点。但一项新的研究工作为传统观点提供了进一步支持：大气二氧化碳浓度和地球表面温度在地球的整个历史上一直是紧密联系在一起的。应用carbonate clumped isotope“古温度计”对古生代海洋温度所作的分析表明，当大气二氧化碳浓度相对于目前水平较高时，地球温度明显较高；而当大气二氧化碳浓度低到跟今天差不多时，地球温度也跟今天的相似。
“不朽链” 假说不适用于造血干细胞

1975年，John Cairns提出了“不朽链”假说，将其作为成年干细胞可用来减小突变积累的一个机制。这是通过选择性地保留含有“老”DNA的染色体来做到的，对含有放射性标记或一个核苷类物质（如BrdU）的DNA链所作的分析证明了这一点。本期Nature发表了关于这一仍在争论的问题的一项新的研究工作。Kiel等人发现，“不朽链”模型并不是干细胞的一个普遍性质，因为它并不适用于造血干细胞。这些细胞不能通过保留BrdU标记来识别，并且在分裂过程中不能保留较老的DNA。

促动蛋白AvrPto的晶体结构被确定

很多微生物植物病原体都形成了促动蛋白（effector proteins），它们通过中和宿主植物的防卫系统来增强毒性。针对这种情况，植物也形成了具有高度特异性的抗性蛋白，它们能识别出促动蛋白，限制其感染——经常是通过诱导局部化的细胞死亡来发挥这种作用的。现在，研究人员已经确定了这些促动蛋白中的晶体结构，它就是来自Pseudomonas syringiae的AvrPto，与Pto激酶结合在一起，后者能够让番茄产生对细菌性斑点病的抵抗力。它们之间相互作用的性质表明，Pto可能是作为AvrPto毒性目标的一个模仿物而形成的。

[ 本帖最后由 sally208 于 2007-9-22 11:55 编辑 ]

封面故事：鸡ASIC1的高分辨率晶体结构

    酸感应离子通道(ASIC)是质子激活的受体，它们存在于很多人体组织和器官中，在中枢和周围神经系统中尤其丰富。在小鼠实验中，研究人员发现它们与痛觉有关，也与条件性恐惧学习行为有关。它们是一个超级受体家族的成员，这个家族的受体参与从体内钠平衡到机械感觉在内的广泛的生物过程。不过此前，研究人员还不知道这一重要类别蛋白的结构。现在，来自Eric Gouaux实验室的一篇论文报告了在封闭状态下鸡ASIC1的高分辨率晶体结构。它是一个三聚体，与目前所研究过的任何其他通道都不同。它的大型细胞外部分(封面图片的上半部分，图上的横条代表细胞膜)多空腔和突起，含有一对涉及质子探测的酸性残基。

    氩-40作为行星排气过程示踪物的价值受到质疑

    稀有气体被广泛用作地球和其他陆地行星的地幔排气过程的示踪物质，但新的研究工作对这种做法提出了质疑。具体来讲，研究人员认为，氩-40在大气中的丰度，代表着在熔岩上升到地表和气体溶出后通过地幔中发生的部分熔融现象随时间变化从地球内部所损失的气体总量。关于氩在上层地幔的橄榄石和斜方辉石中的可溶性的新数据，显示了这种情景设想所存在的两个主要困难：第一，关于在地幔熔融过程中所有稀有气体在行为上都是不相容元素的默认假设被这样一个发现所推翻：氩与陆地行星主要相的相容性似乎要比我们所认为的更大。第二，氩在这些相中的扩散较慢。这个结果向人们普遍接受的一个观点提出了挑战，该观点认为，上层地幔几乎将氩-40排尽了；同时该结果也使人们对氩-40作为行星排气过程监测物质的价值产生了疑问。

    基于芯片的微波光子源

    微波在传统通信技术中从长距离广播到电脑芯片内的短距离信号等方面都已经得到了利用。但是，它们还有可能被用在量子计算机中，用于远距离量子位(qubits)之间的通信。现在，研究人员已经研制出单一微波光子的一种高效的基于芯片的按需光源，它所具有的特点使其适合用于在一个超导量子位电路中来处理量子信息。这是关于描绘在一个“飞行量子位”(flying qubit)上的一个超导量子位的首次报告。所谓“飞行量子位”，是指量子信息的一个移动位，它是量子计算的“DiVincenzo”准则之一。

    PETM时期湿地甲烷增加的证据

    大约5500万年前的一个全球变暖时期(即“古新世—始新世热极大”时期或称PETM时期)，被归因于温室气体水平的迅速上升，而甲烷水合物的分解是人们所提出的最常见的解释。 曾有人提出，来自陆地环境的高纬度甲烷排放可能增强了这一变暖效应，但此前一直没有直接证据证明来自湿地的甲烷流量有增加。现在，对Cobham Lignite(最近定性的英格兰东南部的一个系列的沉积物，其时间跨度经过了PETM时期)所作的一次地球化学分析提供了一定的证据。这些沉积物记录了在这一温暖时期开始时hopanoids(一种细菌生物标记物)的碳同位素含量有所下降，这与甲烷微生物数量的增加是一致的。这一结果可能是对在较温暖和较潮湿气候条件下湿地甲烷产量增加的一个反应，这种反应有可能充当了对全球变暖的一个正反馈机制。

    干细胞同先祖细胞如何区分

    关于大多数干细胞体系中存在不同增殖细胞类型的观点是被广泛接受的，但人们对这些干细胞与受限制的“先祖亚集”(progenitor subsets)细胞之间的差别却并不是很了解。现在，在约翰·霍普金斯大学从事研究工作的一个小组发现了正在发育中的小鼠脑中两个不同细胞类群(它们是“真正的”神经干细胞，是相似的、但功能稍差的先祖细胞)之间是怎样区分的。干细胞分步成熟，逐渐脱去“干细胞”属性。第一步是通过决定Notch(一种在很多组织中调控干细胞的蛋白)下游的信号如何传输来将干细胞变成“先祖细胞”。然后，两个细胞类型分化，这里的关键因素是一种Notch信号作用蛋白(被称为CBF1)是否是具有活性的。CBF1信号通道在血液干细胞中起相同作用，所以它可能是一个将干细胞同先祖细胞区分开来的通用“开关”。

    Integrin αvβ8是TGFβ的一个关键激发因子

    在免疫响应的有益激发与免疫系统对正常组织的不适当攻击之间保持平衡，需要多种抑制和平衡作用。Cytokine TGFβ (transforming growth factor-β)在这样一种通道中是一个主要因子，充当适应性免疫的一个负调控因子，但一直不清楚是什么激发TGFβ的，也不清楚哪些免疫细胞是其作用的关键。现在，Integrin αvβ8被发现是TGFβ的一个关键激发因子；组织树状细胞上这种Integrin的失去会激发TGFβ，后者又会诱导调控性T-细胞。在缺少这种通道时，小鼠会出现自免疫，其结肠会发生严重炎症，类似于人类的溃疡性结肠炎。

欢迎持续更新，谢谢

http://www.cas.ac.cn/html/Dir/2007/09/21/15/20/63.htm

超导量子位之间的信息传输与交换

    用微制造方法制造的超导电路元件，能够利用量子行为进行信息处理。与经典信息位不同的是，量子信息位(qubits)能形成所谓的“超级位置”，即由ON和OFF组成的混合状态，从而能提供更快的、自然形式的并行处理。以前，研究人员已经实现了多达4个量子位的直接量子位—量子位耦合，但现在，两个独立小组演示了下一个关键步骤：两个超导量子位置之间通过一个量子母线进行量子信息通信和交换，而这个量子母线是以由一根几毫米长的超导传输线形成的一个共振腔的形式存在的。利用这一微波腔，就有可能在两个量子位之间存储、传输和交换量子信息。它还能进行多路复用量子位读出。这种基础架构本身可以扩展，从而为大量超导量子位之间的相干互动提供了可能性。本期封面所示为一个长的“之”字形共振腔或量子母线，它连接着两个小的超导相量子位。

    从臼齿排列看发育与演化之间的关系

    现在已经清楚的一个事实是，生态是决定生命多样性中的一个主要因素。但发育中是否还有引导演化的因素？“演化—发育”(Evo-devo)研究的目标是，通过考察不同动物和植物相对于我们所了解的它们的祖先关系的发育过程来回答这个问题。小鼠臼齿的排列是对发育与演化之间联系的一个有效检验。第一颗臼齿大于它后面的一颗，而后面这颗又大于第三颗，即最靠后的一颗。Kavanagh等人通过实验对此进行了研究，发现臼齿发育遵守一种抑制性级联模式。结果表明，虽然饮食一直是牙齿演化中的驱动因素，但发育能够产生可供自然选择过程利用的选择项目。对于常给我们带来麻烦的智齿而言，其之所以有麻烦，原因可能是我们的抑制性级联比较弱。

    一种能将尿嘧啶从DNA中除去的酶“警察”

    尿嘧啶属于RNA，它在其中的位置跟胸腺嘧啶在DNA中的位置是一样的。但如果尿嘧啶错误地出现在DNA中，就会导致潜在有生命危险的突变。这种情况一般会因胞嘧啶的化学改变而出现。为了防止这种威胁，细胞会利用一种酶(被称为“尿嘧啶DNA糖基酶”，简称UNG)将尿嘧啶从DNA中除去。这种酶保护DNA不受“误入歧途”的尿嘧啶威胁的详细机制现在已经被揭示出来。DNA螺旋不是静止的，而是处在一种非常像分子“呼吸”的过程中，碱基对短暂分开和重新形成。当一个尿嘧啶碱基出现时，它会被尿嘧啶DNA糖基酶从螺旋中“抓”出来，并除掉。与尿嘧啶只有一个甲基差别的胸腺嘧啶同样也会被“抓住”，但由于它并不是非常适合这种充当“警察”的酶的活性点，所以它会被释放，去做其在DNA分子中应做的事情。

    关于“西太平洋暖池”上大气对流所起作用的证据

    “西太平洋暖池”(赤道太平洋西部一个温暖水域)上的大气对流是热带以外地区热量和水蒸气的一个主要来源，所以这一过程在过去的全球气候变化中可能扮演一个重要角色。这个角色此前一直不能确定，因为缺少来自这一地区的年代明确的高分辨率气候记录。现在，我们已经有了这一缺失的数据，即来自北婆罗洲3个洞穴石笋的一个氧同位素记录，它反映了过去2.7万年千年时间尺度上的热带太平洋水文变化。该记录表明，热带太平洋水文周期对于北半球和南半球的高纬度气候过程以及外部辐射力都是敏感的，而且它可能在突发气候变化事件中曾经扮演一个重要角色。

    中国华东地区最早的农田水利设施

    华东是早期的一个水稻栽培中心，但人们对该地区最早的农业系统却知之甚少。来自华东已知最早新石器时代遗址(距今大约7700年前)的新的生态证据表明，新石器时代群落选择低地沼泽来栽培水稻。为了防止稍咸的水定期淹没稻田，人们采用的办法可能是修建堤坝，这种堤坝既能防止发生大洪水将稻田淹没，又能保留一些含有丰富养分的季节性洪水。这样就可以保证水稻高产所需的稳定供水。这个地点的开发利用在距今大约7550年前被海水淹没后就停止了。这意味着水稻耕作要比以前所证明的古老得多，在从中石器时代的狩猎生活向新石器时代定居农业经济转变(人类文化史上的一个关键性转变)开始就存在了。

    OR7D4受体基因变异对气味感觉的影响

    不同人对特定气味的敏感性及他们对这些气味的主观体验都有很大差异。一项新的研究首次表明，人体一个单一气味受体中所发生的遗传变异与人的感觉差异相关。OR7D4是一种气味受体，在体外可被Androstenone选择性激发，后者是一种睾丸酮代谢物，被一些人认为是一种催情药，称作“佛洛蒙”。编码OR7D4的基因发生的变异会影响有这种变异的人是怎样想Androstenone的气味的——有些人认为它很好闻，另一些人则认为它很讨厌，还有一些人会发现它没有气味，同时也会影响人对这种气味的感觉。

    细胞的“转分化”和“脱分化”

    成熟分化的细胞类型是怎样被控制的、通过充分分化的细胞类型能够实现什么程度的发育弹性？这是发育生物学和干细胞研究中一个重要的、基础性的问题。这个领域的一个中心问题，即细胞是通过直接“转分化”(transdifferentiation)被直接重新编程为一种不同细胞类型的，还是在沿被称为“脱分化”(dedifferentiation)的另一条路径前进之前采取了一个向后的步骤而进入一种更不成熟的状态，由本期Nature上发表的一篇研究报告进行了解答。Cobaleda等人演示了在成熟B-淋巴瘤细胞转化成功能性T-细胞过程中的脱分化。Pax5(一个对于B-细胞分化和功能很重要的转录因子)的删除引起成熟B-细胞脱分化成能够产生T-细胞的先祖细胞。Pax5已知在癌症中也扮演一个角色，它的缺失能诱发由先祖细胞形成的淋巴瘤。

纪念“太空竞赛”50周年

    1957年10月4日，苏联发射了第一颗人造地球卫星，世界为之震动。但不管是第一颗人造地球卫星还是苏联，都没能穿越时间的长河维持到今天。不过，苏联的精神似乎在这一国家核心地区当前的一些政策中获得了新生。在本期Nature上，我们用一组特别约稿来纪念这50年的历程，其中包括一篇关于已有300年历史、目前正在努力进行现代化建设的俄罗斯科学院的“新闻特写”文章。在一篇评论文章中，自苏联解体后一直担任俄罗斯科技政策部部长的Boris Saltykov说，在2007年，终于有迹象表明，俄罗斯研究机构能够发展进行科研和创新的新方法。

    针对痛觉神经元的局部麻醉方法

    大多数局部麻醉剂的问题是，它们的作用没有针对性。它们的亲油性使其能进入几乎任何神经元，在那里，它们会不加甄别地阻断细胞膜中的钠通道。一种能阻断特定痛觉神经元的这种活性而又不影响其他感觉或运动神经元的方法，也许可用来创建一种目标性更强的局部麻醉方法，而这正是Binshtok等人在本期Nature上提出的一个观点。他们报告说，利多卡因衍生物QX-314可以定向于痛觉神经元。正常情况下，QX-314不能穿过细胞膜。但通过允许它经TRPV1通道(一种辣椒素受体)进入细胞可保证其止痛特效，这个通道在细胞中只在痛觉神经元中表达。对大鼠同时施用QX-314和辣椒素，可阻断其机械感觉和对热的感觉，诱发局部麻醉，同时不会出现“正常的”利多卡因麻醉可能造成的瘫痪现象。

    牛皮癣的一个诱因

    通过浆细胞样树突状细胞(pDCs)的异常激发来产生干扰素，会引起由免疫系统调控的炎症和牛皮癣的发病。现在，这一效应的一个诱因已被识别出来，其形式为人抗菌肽LL-37，后者见于牛皮癣患者的皮肤中和受损的皮肤中。这种肽也被称为CAMP，它能将由正在死亡的细胞释放的本来是非刺激性的self-DNA转化成pDCs中干扰素生产的一种强效激发因子。这些发现为LL-37过度表达在驱动牛皮癣以及其他相关疾病中的自免疫皮肤炎症中可能发挥一定作用的观点提供了证据。因此，LL-37拮抗药物对于治疗炎症可能是有效的，而且LL-37本身也可能是疫苗的一种有用的辅药。

    夏威夷冰川消退的时间

    人们对最后一次冰期热带的气候条件以及随后发生的冰川消退知之甚少。现在，通过确定夏威夷Mauna Kea火山上冰碛(由冰川留下的岩石沉积物)的年代，Pierre-Henri Blard等人确定了该冰川消退的时间。利用一个关于冰川程度的模型来估计与这一消退相关的温度变化，他们发现，中太平洋高海拔处的温度在“上次冰期极盛期”要比今天低7℃左右。全冰川条件在这一地区似乎持续到距今大约1.5万年前。这个模式与在格陵兰观测到的模式相似，说明在上次冰川消退过程中，在中太平洋与北大西洋之间在大气上存在一种联系。

    中国发现“奥斯坦型化石”

    近年来，“奥斯坦型化石”(其特点是，假设存在的胚胎和节肢动物幼虫的软组织保存非常完好)已经改变了我们关于后生动物早期演化的特点。它们之所以被称为“奥斯坦型化石”，是因为它们在瑞典首次被发现的含油明矾页岩沉积层名为“奥斯坦”；保存同样完好的化石后来也在其他地方发现了。现在，重要的是，其他地方也包括了中国的下寒武统地层。真甲壳类(即有现代特征的甲壳类)化石常见于距今约5亿年前左右的化石记录。新发掘出的来自中国的“奥斯坦型化石”包括已知最早的、三维细节保存完好的真甲壳类，从而使这一类群动物化石记录的历史显著提前。

    食物链复杂性与稳定性的关系

    自然生态系统由生物之间复杂的进食关系网络组成。生态学家试图了解什么使得这种复杂的网络保持稳定，尽管事实上一个扰动就可能会导致种群之间彼此影响的所有种类的链式反应，这样的链式反应也许会使这些食物链变得非常脆弱。现在，Anje-Margriet Neutel等人发现，通过在食物链根部保持一个相对较高的生态系统生物质比例，保持一种“金字塔”形状，食物链的复杂性就可以增加，同时其稳定性就可以保持。这项工作是根据对荷兰两个不同地区的沙丘土壤中地表下的食物链所作的一项长期研究进行的，它使得所谓的“May’s paradox”悖论得到了调和。该悖论认为，随机产生的食物链随着其复杂性的增加，它们的稳定性会下降。

    两种分解酶复合物的晶体结构

    同源DNA双链之间的遗传重组在基因组的维持和增殖中扮演一个关键角色。这一过程的核心中间体是一个四通路的结合点，连接着两个DNA双链。这两个链最终分开，形成两个单独的DNA双链。各种不同类型的结合点分解酶见于原核生物、真核生物和它们的病毒。这些核酸酶对于DNA分歧点有高度选择性。现在，两个小组描述了两种不同的结合点分解酶的复合物的晶体结构，这两种分解酶分别是endonuclease 1(phage T7)和endonuclease VII(phage T4)，每个都与DNA结合点结合在一起。这两种酶在结合时使结合点的结构显著扭曲。新的结构揭示了这两种酶何以对DNA结合点有选择性，也揭示了分解反应的原理。

封面故事：

语言的发展变化



随着语言的演化，便出现了语法规则，不符合语法规则的用法便会逐渐消亡。Lieberman等人根据英语1200年的使用情况计算了一种语言变得比较规则的发展速度。在160个不规则动词中，70个在上个千年里变成规则动词了。如果一个不规则动词比另一个不规则动词罕见100倍，那么它规则化的速度要比后者快10倍。某种规则的出现（比如说给一个动词之后加“ed”来表示过去式）宣告了例外词形的消亡。本期封面图片说明这样一个观点：动词大小相应于使用频率，所以大的动词保持在最前面，而下一个将要消失的不规则动词是“wed”。在另一项研究中，Pagel等人分析了词义是怎样发展变化的。在整个印欧语系中，像“tail”或“bird”这样的单词发展变化非常快，并且可以由很多不相关的单词来表述；而另一些单词，如数字“two”，则由整个语系中词义非常相近的词形来表达。来自超过80种现代语言的数据表明，一个单词使用越多，其变化就越小。

地表比湿增加主要由人为影响造成

大气湿度对降水的分布及最大强度、对热带气旋的潜在强度、对地表水文和人的热应激等都有很大影响。研究人员曾经观测到地球表面的比湿（给定体积的空气中水蒸气与空气之比）显著增加，但这些变化是由于自然影响还是人为影响却不清楚。现在，利用一组关于地表比湿观测结果的新数据，以及一个耦合的气候模型的输出结果，Willett等人发现，全球平均表面比湿在20世纪最后几个十年显著增加，这种增加主要是由人为影响造成的。

复制基因之间的任务分配

基因复制早就被认定为新基因和功能的一个来源，但大多数复制的基因没有新功能；它们只是将先祖基因的任务再分配。现在，研究人员对一例任务分配进行了详细分析。在酿酒酵母中，半乳糖利用通道包括两个非常相似的基因，编码一种共诱导因子（GAL3）和一种酶（GAL1）。二者是从一个双功能先祖基因传下来的，后者仍然见于其他酵母。两个原始基因之间可能的冲突已经解决，主要是由调控序列中所发生的一系列自适应变化来解决的。这种逐渐的退化花了近1亿年才完成，到GAL3完全失去半乳糖激酶活性才结束。GAL1和GAL3集成进了一个更复杂的、也可能更优化的基因通道中。

由“卡西尼”获得的土卫二图片的分析结果

2005年7月14日“卡西尼”飞船掠过“土卫二”时，显示了由土星这颗冰质卫星南极附近发出的水蒸气和冰形成的喷射流。这个地区异常温暖，最高温度与该卫星表面上4个虎纹状表面裂缝相关，它们分别被很有色彩地命名为亚历山大、开罗、巴格达和大马士革。现在，Joseph Spitale和Carolyn Porco采用三角测量方法对“卡西尼”获得的图像进行了测量，以获得关于最显著的喷射流的来源的准确信息。他们发现，这些喷射流是从虎纹裂缝发出的，最强的来源位于巴格达和大马士革。

第四种形式的铁性

铁性材料（即铁磁性材料、铁电性材料和铁弹性材料）的特性，是分别基于磁化、电极化和弹性形变的“形成畴”（forming domains）的特性。这种特性使得这些材料在技术上非常重要，比如在数据存储中用作铁电记忆装置或用作写在硬盘上的铁磁畴。研究人员根据磁性蜗旋的有序排列（或称作toroidization）又提出了第四种形式的铁性，名叫ferrotoroidicity。现在，这种形式的铁性的先决条件之一已经被观测到，它以方向相反的ferrotoroidic畴的形式存在。ferrotoroidic畴过去曾在磷酸锂钴上通过光学手段观测到，与独立的反铁磁畴共存。Ferrotoroidic状态与其他铁性状态不同之处是，在时间和空间逆转时其行为是不对称的。这种不对称性有可能导致对未来应用来说让人欣喜的可能性。

不良炎症反应的抑制

关于细胞吞噬性血细胞（巨噬细胞和嗜中性细胞）是茶酚胺（去甲肾上腺素和肾上腺素）一个重要来源、能引起急性炎症反应增强的发现有点出人意料。身体对于创伤或感染的炎症反应是为了保护身体，将其恢复到受伤前的状态，但过度的炎症反应会严重伤害组织和器官。用急性肺损伤大鼠和小鼠模型所做的实验表明，吞噬细胞几乎可以充当肾上腺素能系统的第三个组成部分，连接脑中的肾上腺髓质和突触神经元。这些发现提出这样一个可能性：人们不想要的炎症反应（如在动脉硬化、急性心肌梗塞和急性肺损伤等状况中所看到的）在人体中也许可通过肾上腺素能受体阻断来得到抑制。

神经传输物质的转运

最近，一篇具有里程碑意义的论文报告了LeuT的晶体结构。LeuT是依赖于Na+/Cl-的神经传输物质转运蛋白在细菌中的一种同源结构。在这种同源结构中，转运蛋白与两个钠离子和一个基质分子结合在一起。在这一家族的真正的神经传输物质转运蛋白中，氯化物是与钠和神经传输物质共同转运的。Zomot等人将关于LeuT以及来自一个完全不同的家族的一种氯化物转运蛋白的结构和机制知识应用于哺乳动物“神经传输物质/钠转运体”（NSS）转运蛋白，包括GAT-1在内。他们发现，被转运的氯化物离子的作用是中和钠离子所携带的正电荷，并将氯化物结合点的可能位置确定在与其中一个钠离子相邻的地方。由于这些转运蛋白在神经传输调控中的作用，它们充当Prozac(fluoxetine)等药物的作用点，因此它们的机制是人们特别感兴趣的。

这些好像直接登陆他们的网站都可以看到吧？

是的。不过转到这里，在吧里就能直接看到，不是更方便吗，呵呵。

封面故事：一位了不起的父亲



Hugh Rienhoff的女儿出生时患有一种罕见的遗传病，这种病影响其肌肉发育。该疾病与马凡氏症相似，但心血管症状不同。它类似于毕耳氏症，而且可能是马凡氏症或毕耳氏症的一种神秘病例。当传统方法未能作出诊断时，Rienhoff决定进行一项个人基因组研究，对他女儿的DNA进行彻底分析，甚至自己来确定她基因组某些部分的序列。这是一个突破性的决定。最后，他获得了关于女儿临床史的一个“表现型列表”（phenotype spreadsheet），为了解这种罕见的遗传疾病提供了宝贵信息，也为寻找可能有助于控制这种疾病的治疗方法提供了线索。

故事到此还没有结束，因为还没有作出明确的诊断。Rienhoff也并没有到此为止：他现在已建立了一个网站，名为MyDaughtersDNA.org。这是一项善举，意在与他人分享自己获得的知识，并对面临类似困境的其他家庭提供帮助。本期Nature的封面照片就是这父女两人，是在几星期前由Cody Pickens拍摄的。

双星体系M33 X-7中黑洞的质量被确定

计算一个遥远天体的重量（准确地说是质量）很重要，因为重量在确定其行为中起很大作用。黑洞是天文学家非常感兴趣的，但却不是容易研究的目标。确定一个黑洞重量的通常方法是确定其对附近某个天体的引力，现在天文学家已经对最近发现的双星体系M33 X-7（该双星体系在附近星系Messier 33中）的一个黑洞做到了这一点。他们研究发现，这个黑洞的质量相当于15.7个太阳，是已知质量最大的黑洞。它的伴星是已知质量最大的恒星之一，约为太阳的70倍，而M33 X-7要比其他任何已经确定的黑洞远16倍。

超导体在磁场作用下向绝缘体的转变

当一种超导薄膜变得紊乱、并处在越来越强的磁场中时，便会达到一个临界点，在这一点上，它会发生一个从超导态向绝缘态过渡的转变。Dubi等人利用数值模拟来了解这一转变（或者说，正如其模拟结果所表明的那样，应该是两种类型的转变）的性质。紊乱的关键效应是生成具有强超导性的“岛屿”，它们被只有微弱超导性的区域联系在一起。在弱紊乱的情况下，磁场不断增强最终会破坏整个材料的超导状态，导致一种绝缘体的产生。当紊乱较强时，超导性会持久存在于上述“岛屿”中，磁场效应抑制它们之间的耦合，从而也导致一种绝缘态。这些发现对于高温超导体研究可能有意义，在高温超导体中，内在紊乱被认为起了一定作用。

人类在海边生活的最早证据

曾经有人提出，智人出现之后所做的第一件事情是到海滩去。这一观点因在南非Pinnacle Point附近一个海蚀洞中的中更新世地层中获得的一系列发现而得到戏剧化的验证。这些发现表明，在距今大约16.4万年前，当地住民所吃的东西包括甲壳类，是关于人类开发滩涂资源的最早证据，比以前的证据早了大约4万年。还有证据表明，他们曾用色素如红赭石等作为某种象征。当时世界正经历一次冷暖变化，非洲基本上是沙漠。也许正是这种环境压力迫使少批游猎人群到海边去寻找新的食物来源和生活方式。

能在缺氧条件下利用丙烷和丁烷的细菌

人们对在海洋渗出气体中生活的生物，尤其是依靠甲烷生存的微生物的兴趣日趋浓厚。令人吃惊的是，对于生活在天然气中其他含量较多的烃类（乙烷、丙烷和丁烷）中的微生物的命运，人们所做的研究工作相对来说似乎非常少。现在，研究人员从墨西哥湾和加利福尼亚湾烃类渗出区收集到的沉积物中，获得了能够在与天然气层中相似的缺氧条件下利用丙烷和丁烷的微生物培养。这些从生物化学角度来看不同寻常的细菌，可能是造成人们在海洋渗出气和其他含气层的气体中所观测到的变化的原因。

尼安德特人活动范围向东延伸数千公里

尼安德特人（Neanderthals）的经典形象（结实、脑袋长、头骨特征显著）在距今大约40万年前出现，而在距今大约3万年前从所谓的“人族”中消失。然而，确定散碎化石的精确身份却很困难。Krause等人利用线粒体DNA序列解决了这一问题。这些序列证实，上个世纪30年代在乌兹别克斯坦出土的一个小孩骨架便来自尼安德特人，而且表明来自更靠东的西伯利亚阿尔泰地区的化石也是尼安德特人的。这一结果将尼安德特人的活动范围比以前的假设向东延伸了2000公里。

固体中电子运动的时间差别



电子在固体中能以非常高的速度运动，能在几十至几百阿秒（1阿秒=10-18秒）内穿过原子层及界面。这些非常短的运动时间最终将限制未来电子装置的运行速度。现在，物理学家对这种动态电子进行了实时实验探索。本期封面所示为，在一种固体中第一次进行的阿秒光谱测量工作，显示了在一个钨晶体中进行光激发之后两种不同类型的电子在运动时间上有110阿秒的差别。对固体中相距仅几个原子距离的电子的运动进行时间测定的能力，使我们有可能对以极限速度发生的固体中电子的运动过程进行研究，从而帮助推进如计算、数据存储和光伏发电等技术，这些技术都依赖于对在越来越小的固体物质结构中电子传输进行极为精确的控制。

结肠癌干细胞的标记

小肠和结肠壁上的细胞在整个生命中能迅速再生。虽然它们是所有干细胞中功能最明确的细胞之一，但分离出纯粹或高度富集的小肠上皮干细胞群一直是一个难以实现的目标。现在，这个目标已经实现。Lgr5基因（Wnt细胞信号系统）已经被确定为几种成年组织和癌症中干细胞的一个独特标记。Lgr5最初是在结肠癌细胞中发现的，现在在恶化前的小鼠腺瘤中也发现了，这说明Lgr5也许是结肠癌干细胞的一个标记。

土星A-环中新发现８个推进器形状的扰动

土星的A-环中观测到４个推进器形状的扰动（2004年由“卡西尼”拍摄），这是在该环中存在小型顽石大小的嵌入式卫星的证据。过去科学家认为，该环中的这种卫星将不止４个。实际上的确更多：科学家在后来的一组“卡西尼”图片中又发现了８个新的推进器形状的特征，这组图片覆盖了整个Ａ-环。引起这些扰动的小卫星半径在30米到70米之间，可能是一颗较大的嵌入式卫星分解后形成的，后者曾经在这个位置绕土星的A-环运行。

超固体氦热力学特征的新证据

2004年，科学家在实验中明显观测到超固体氦的存在，这在物理学界引起很大反响，也在物理学界外引起人们的好奇。但预计将伴随这种转变出现的热力学特征却没有被发现。现在，科学家提出了关于这一问题的新证据。这种现象与当液体氦进入超流体状态时所表现出的现象有相似之处，是在当固体的一部分要与周围晶格的运动解除耦合时出现的。新的实验显示了一个热容峰值，它的出现时间与物质解除耦合的开始时间巧合，这表明在氦-4的正常固体相与超固体相之间存在一个真正的相变。

用于分析生物分子的全新质谱方法

质谱在检测生物分子方面有很大潜力，但现有方法存在几个缺陷，包括缺少所需的灵敏度和需要基质分子促使分析对象发生离子化等。一种利用激光或离子束来从纳米尺度的小囊中气化材料的全新方法有可能克服这些局限性。该方法涉及一种特制的表面，它含有“启动分子”，这些“启动分子”在受到激光或离子束照射时会猛烈爆发，这种爆发释放出离子化的分析物分子被吸收到表面上，使其能被检测到。被称为纳米结构启动质谱（NIMS）的这一方法，能以极高的灵敏度分析非常小的区域，从而允许对肽阵列、血液、尿和单个细胞进行分析，甚至能用于组织成像。

异常3He/4He比得到解释

地球含有两种氦同位素：一种是原始的3He，它是在地球形成过程中进入地球的；另一种是4He，主要是在地球漫长的历史中由铀和钍衰变产生的。从夏威夷等热点地区喷发出的岩浆具有相对较高的3He/4He比，因此有人提出，它们来自一个没有发生过气体溢出、原始的地幔库。然而与此矛盾的是，在热点岩浆中所观测到的总氦浓度要比预料的低很多。这使得关于地球地幔结构和动态的传统观点受到质疑。现在，Helge Gonnermann和Sujoy Mukhopadhyay发现，这一明显的“矛盾”可以用稀有气体扩散进来自喷发的熔岩的气泡中的不同速度来解释。结果证实，认为存在一个原始地幔库的观点的确可能解释在这样的热点岩浆中观测到的异常3He/4He比。

原肠胚形成过程的实验观测

原肠胚形成是胚胎形成中的一个关键事件。控制羊膜动物中原肠胚形成运动的机制不是很清楚，并且经常是从关于其他物种的研究来推断的。现在，Voiculescu等人报告了对在原肠胚形成过程中活鸡胚胎中各种细胞运动的首次时差分析（time-lapse analysis）。多光子时差显微镜分析显示了与在鱼类和两栖类中所描述的运动不同的运动，这对脊椎动物胚胎学研究及原肠胚形成的演化研究有重要意义。尤其是，这项工作显示了一个原肠胚形成之前的早期插入事件，它可能是回答关于羊膜动物原始条纹是怎样从远古胚孔演化而来这样一个经典问题的关键。