本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

生物通综合：

10月19日《Nature》

封面故事：美中期选举在科学问题上做文章

11月的中期选举关系重大：民主党在众议院中只需要15个席位、在参议院中只需要6个席位就能成为多数党。对布什总统来说，这可能意味着一个重振雄风的总统任期或一个无所作为的“跛鸭”期之间的区别。在一个差距很小的选举中，两党都在偶然地、非典型地转向科学来试图影响选民。总统最近通过行使否决权来否决胚胎干细胞研究的做法，为共和党和民主党试图证明各自的候选人与众不同的努力都提供了新的素材。在三个州，候选人主要依据科学问题（气候变化和干细胞研究）挑战现任议员；而在加州，候选人将不可避免地要在清洁能源问题上做文章。本期的一篇News Feature特稿分析了科学问题是怎样被利用到选举活动中的。

真菌的共同祖先

AFTOL项目（即“组装真菌的生命树”项目）是为了将植物分类记录理顺而设立的一个研究项目。真菌是生物分类中的主要的“界”之一，这主要是因为它们的尺寸较小和它们的化石记录较差。现在，参加AFTOL项目的真菌学家通过跟踪近200个物种的6个基因区域重建了真菌的早期演化。所有真菌最后的共同祖先都被重建为一种带鞭毛的、有点像变形虫的、很可能过着寄生生活的生物，很像Rozella allomycis，后者是水生真菌和藻类中的一种寄生虫。

一种新的脱落酸受体

脱落酸（Abscisic acid）是一种至关重要的植物激素，主要调控气孔和种子发育。最近的一篇Nature论文识别出，结合RNA的蛋白FCA是一种脱落酸受体，参与对开花和根的形成的控制。而控制植物种子发育、气孔和对干旱适应性的受体仍然没有找到。现在，有了一个意想不到的消息：一种参与叶绿素生物合成的分子，即镁螯合酶的H-亚单元（H-subunit of Mg-chelatase）也是一种脱落酸受体。这种相互作用控制种子发芽和气孔运动，所以它与那个“所缺的”受体的特征相符。

海洋触发了气候突变

关于上个冰期-间冰期过渡阶段千年尺度的气候变化的一个关键问题是，是否是海洋或者大气触发了突然的气候变化。具体来说，海洋的热盐循环的重组或者与今天的“厄尔尼诺-南方涛动”事件类似的热带大气-海洋动态可能与突然的气候变化有关。对过去3万年赤道太平洋中海洋表面温度所做的一个高分辨率重建表明，海洋为气候变化的触发因素，至少在被称为“Heinrich event 1”和“Younger Dryas”的事件期间是这样。

捕捞对海洋渔业资源的影响

捕捞会通过将鱼类从海洋中除掉而消耗鱼类资源存量，这是很显然的事情。但在上个世纪70年代后期，理论工作者曾提出，捕捞也许还能降低某种鱼类种群在面对变化时的恢复能力。关于这个问题的讨论此前一直是理论上的。现在，对50年来加州海域鱼苗存量所做的一项调查（该调查开始于上个世纪40年代沙丁鱼种群崩溃之后），为我们提供了所缺的数据。似乎捕捞的确能够增大种群的可变性（降低恢复能力），其作用方式超过了将鱼类从海洋中拿走这个事实本身。由于较大的鱼和较老的鱼首先被捕捞而造成的年龄结构的中断很可能是原因之所在。这说明，要避免种群崩溃，渔业管理必须不仅要维持总生物量，而且要维持种群的年龄结构。

用语言学模型分析研究抗菌肽

抗菌肽是由多细胞真核生物的先天免疫系统产生的，它们可能不像其他抗生素那样易受细菌抗药性的影响。一个语言学模型被用来分析自然出现的抗菌肽，所获得的信息又被用来设计一系列新的抗菌肽，它们与天然出现的肽几乎没有同源关系，但对几种细菌却有抗菌活性，包括金葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和炭疽杆菌（Bacillus anthracis）。

10月20日《Science》

格陵兰冰架在融化，但比过去估计的慢？
格陵兰岛冰架研究的新结果显示，与过去的研究结果类似，冰架正在以令人担忧的速度消失，但是用一个不同的方法做的数据分析得出的新估计提出，冰消失的量比过去认为的要少些。Scott Luthcke和同事分析了来自GRACE卫星的数据，这些卫星测量地球系统变化所引起的微小引力变化。他们分析了其他人曾研究过的同样的GRACE数据，但是所用的方法不同，这使他们能够确定出不同流域系统的行为，而不是把冰架当成一个整体。他们的结果表明，从2003年到2005年格陵兰岛每年消失的冰约为100立方英里。其它的估计曾把同一时期的冰消失量的定在240立方英里。但是这两个估计都与冰架体积在1990年代基本没有变化的其他研究形成鲜明的对比。文章作者和其他研究者一样发现了冰架在边缘在变薄，但是其中心部分有所增加。一篇相关的研究评述讨论了这项新研究以及过去两项对GRACE数据研究的结果。
科学特快报告：Recent Greenland Ice Mass Loss by Drainage System from Satellite Gravity Observations, S. B. Luthcke, et al.
科学特快研究评述：How Fast Are The Ice Sheets Melting?, Anny Cazenave

与老年黄斑病变有关的单核苷酸多态性
老年黄斑病变(AMD)是导致50岁以上的人失明的最常见的原因，它部分的原因是继承了易感基因。在AMD中，视网膜中的感光细胞受损，导致中央视觉逐渐消失。AMD有两种：湿型和乾型。湿型AMD对患者危害最严重，因为视觉消失的速度很快。现在两个研究小组分别报告了对一个新易感基因的互补的研究结果。DeWan 和同事通过研究一个华人人口群，在HTRA1基因中找到了一个使患湿型AMD风险大为增加的单核苷酸多态性 (SNP)。SNPs是个体之间基因组的单字母A, T, C 或G的变异。HTRA1 基因编码一个热休克丝氨酸蛋白酶，SNP位于该基因的启动子区域。Zhenglin Yang和同事发现，同一个SNP也增加一个白种人口群患AMD的风险，而且该SNP与HTRA1信使RNA和蛋白的过度表达有关。有关这个基因突变的发现最终将有助于改进AMD的诊断和治疗。
科学特快报告：HTRA1 Promoter Polymorphism in Wet Age-Related Macular Degeneration, Andrew DeWan, et al.
科学特快报告：A Variant of the HTRA1 Gene Increases Susceptibility to Age-Related Macular Degeneration, Zhenglin Yang, et al.

微波段的隐身器
研究人员首次发明了一个隐身设备，原则性地演示了如何将物体隐蔽起来，躲过电磁辐射的探测。D. Shurig和同事用超常介质(metamaterials) - 指通过设计操纵其纳米结构来调节其电磁性质的人工组合物-制造了一个空间，该空间能排斥电磁辐射或使电磁辐射好像物体不存在似地通过。研究人员用将一个铜圆柱放到一个在微波频率段工作的人工超常介质的掩盖结构中演示了这个隐身机制。这个掩盖结构降低了来自其中所藏物体的散射，同时减少了其影子，使得掩盖结构与其中的物体有点像自由空间。这个掩盖不是完美的，而且只是二维的，但是它既降低了向前的散射(反射)，也减少了向后的散射(影子)。
科学特快报告：Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies, D. Schurig, et al.

宇宙线与银河系一路同行
一个中国和日本的研究小组报告说，接近光速行走的宇宙线，与星际气体和恒星一样绕银河系中心旋转。人们普遍认为这些高能量（高达千万亿电子伏特）的带电粒子流产生加速于众多天体爆炸和高速气体流动（比如超新星爆发和星风）所引发的磁流体激波，但是单个宇宙线带电粒子的传播路径会被湍动的星际磁场搅乱，从而难以确定它们的发源地。9年来,该实验合作组用位于海拔4300米的西藏羊八井宇宙线观测站的大气簇射探测器阵列，记录了近四百亿次的宇宙线粒子事件。 对如此大量数据的分析清晰表明, 宇宙线具有微弱的各向异性，即其强度随宇宙线的到达方向不同而变化(大约为千分之一的差别)，其中包括一个新的靠近Cygnus天区方向上的大尺度的增强。这些实验结果有可能带来对宇宙线、超新星、银河磁场、以及太阳系和银河系动力系统的更好了解。
研究文章：Anisotropy and Corotation of Galactic Cosmic Rays, M. Amenomori, et al.
研究评述：Cosmic Rays Track the Rotation of the Milky Way, Marc Duldig

生活在地球深处黑暗中的古老生命
科学家报告说，几千万年来，细菌一直生活在地球表面下的深处，与太阳光没有联系。当工程师在南非的一个金矿钻进到2.8公里深处的一个水层中后，Li-Hung Lin和同事对水层和矿的其他地方进行了采样。他们发现了Firmicute门的一种靠降解硫酸盐化合物为能源的细菌。这些生物体似乎完全独立于任何与光合作用有关的能源。文章作者说，与此相比，许多过去研究过的表面下微生物生态系统一般在地表1公里以上的深度，它们间接地与太阳光有关系。虽然微生物能在地球深处生存已经是众所周知，但是这项研究应该能帮助回答有关这些群落的丰富程度、多样性、以及存在了多长时间等问题。
报告：Long-Term Sustainability of a High-Energy, Low-Diversity Crustal Biome, Li-Hung Lin, et al.

提高磁共振成像的灵敏度
被广泛用于人体组织成像的MRI仪器也许有朝一日能显示出身体中的单个分子的位置。这个信息将能够给医生提供检查和治疗疾病的新机会。Leif Schroder和同事发展了一种基于氙而不是氢的MRI技术，把灵敏度提高了大约1万倍。常规MRI用一个磁场线圈来检测水分子中的氢原子，氢原子核响应电磁波脉冲而翻转从而解释其在身体中的存在，但是这个技术只能检测比较大量的水。本文作者构造了包含“超极化的”氙原子的分子笼子，氙更容易被MRI探测到。一个涉及氙原子进出笼子的复杂的检测方法使测量变得更敏感。附加在笼子上的特定的结合分子会使笼子锁到身体中的特定表面上。作者用他们的技术检测了少量的散布在液体中的琼脂糖球。在一篇相关的研究评述中，Bastiaan Driehuys描述了这个方法如何有朝一日能用来检测病人的心脏病。
报告：Molecular Imaging Using a Targeted Magnetic Resonance Hyperpolarized Biosensor, Leif Schroder, Thomas J. Lowery, Christian Hilty, David E. Wemmer, and Alexander Pines
研究评述：Toward Molecular Imaging with Xenon MRI, Bastiaan Driehuys