1月19日Nature选读

　　

生物通综合：
封面故事：纳米磁体阵列做成的人工“自旋冰”
当一个系统中有若干相互作用进行竞争时，它们不可能都取得胜利，所以分辨“落败”者是决定一个系统整体行为的一个重要决定因素。具体来说，在磁系统中，自旋作用中的几何挫败会导致出现“自旋冰”这样的奇怪效应。所谓“自旋冰”，指的是原子磁矩模仿水冰中氢离子位置的受挫情况的一种状态。现在，研究人员利用通过平板印刷方式获得的纳米磁体阵列生成了人工“自旋冰”。利用这个模型，就有可能来非常详细地研究受挫情况。这种研究对于磁记录应用是有意义的。在磁记录应用中，铁磁性元件的密度在不断地增加。本期封面所示为在磁力显微镜下看到的人工自旋冰的磁化图案：图上“高原”和“峡谷”代表相反的磁化区域。

“微RNA”的功能（A little learning）
“微RNA”（MicroRNA）是基因表达的重要调控物质，在细胞死亡和葡萄糖动态平衡等各种不同过程中发挥一定作用。研究人员已经从脊椎动物神经系统中分离出了若干种“微RNA”，但对它们的功能却知之甚少。现在，对细胞培养物的海马体神经元所做的一项研究显示，miR-134（一种大脑特有的“微RNA”）抑制一种蛋白的表达，该蛋白促进树状脊的生长，它们是从代表来自相邻神经元的联会输入点的神经过程产生的突出结构。树状脊的大小是联会强度的一个指示，所以这表明，“微RNA”参与了与学习和记忆有关的联会强度的长久变化。

科学家找到脱落酸的一种生理受体
脱落酸是一种参与压力响应的主要植物激素，包括休眠和叶落（其名称由此而来）过程。 20多年来，研究人员一直在寻找脱落酸的一种生理受体。现在，Razem等人已经找到一个。FCA是一种调控开花时间的RNA结合蛋白，它以高亲和力与脱落酸结合。脱落酸对由FCA引导的mRNA的处理过程施加直接控制。在植物和动物中有很多尚未定性的RNA结合蛋白，这一控制机制的发现表明，它们中的一些可能参与了由激素调节的转录后基因调控

脊椎动物中耳与鱼腮在演化上的关系
对名为Panderichthys的鱼（一种与最早的两栖动物亲缘关系密切的长着圆鳍的鱼）所做的详细研究表明，脊椎动物中耳演化的早期阶段与呼吸、而不是与探听声音有关。我们的中耳相应于一个缩小了的腮缝，在鱼类中被称为“气门”。在一个由位于里加的“拉脱维亚自然历史博物馆”收藏的保存完好的Panderichthys化石中，这种腮缝要比其他古代鱼类身上的腮缝大得多，具有脊椎动物一样的构造，但很可能是用来吸水或吸空气的。镫骨和中耳其他构成部分在听觉系统中的基本作用，最初似乎是在原始的陆地脊椎动物中形成的。

海洋中叶绿素含量最大的深水层
在海洋中很多地方，随着各种不同相反的现象达成一个平衡状态，在距表面50－100米深的地方会形成一个被称为“叶绿素含量最大的深水层”。从表面海水向下沉降、并带去养分的浮游植物会遇到一个向上的养分流，从而在距海平面有一定深度、但仍有充足光线的地方供给新的生物生长。这些叶绿素含量很高的深水层在海洋每年的生产中以及在碳向海洋内部的流动中都扮演一个重要角色。一项新的研究表明，降低垂直方向上的混合作用，能通过产生这些叶绿素含量最大的深水层的过程在时间尺度上的一种错误匹配，在这些深水层中的浮游植物生物量和物种组成上诱发振荡和混沌。这一发现与被人们普遍接受的一种观点是矛盾的，该观点认为，叶绿素含量最大的深水层是稳定的，它们跟踪光照和养分状况的季节变化。气候变化模型预测，全球变暖将抑制海洋中垂直方向的混合作用，这有可能使叶绿素含量最大的深水层中的浮游植物动态失去平衡，并对海洋初级生产、浮游植物物种组成和碳输出产生影响。

Bardet-Biedl综合症中的“异位显性”现象
“异位显性”是一种生物现象，即一个基因抑制或增强位于不同位点的另一个基因的表达。该现象是基因变化的一个重要来源，但此前研究人员对其中涉及的机制却没有进行详细分析。现在，Badano等人成功演示和仔细分析了Bardet-Biedl综合症的“异位显性”现象。这种综合症的常见症状是肥胖和学习缺陷，症状的严重程度在不同患者之间差别非常大，与不同基因上发生的突变的不同组合有关。一个被称为MGC1203的修饰基因与在Bardet-Biedl综合症中发生突变的其他基因进行相互作用，导致出现该疾病的一种更严重形式。这个基因本身的突变不大可能引起该疾病。

关于RNA病毒复制的“准种”假设得到实验支持
RNA病毒的复制与在以DNA为遗传材料的生物中实际突变率高于所看到的突变率有关。该现象能生成不能存活的个体，但正如曾有人提出的那样，也能产生一些有用的变化，这些变化也许能增强病毒种群的适应性，因为这些变化能让它们适应在感染过程中碰到的变化的环境。此前，这种被称为“准种”假设的观点没有实验支持。但现在，一项寻找能够非常准确地复制自己基因组的病毒的研究工作，为这一思想提供了支持。携带一种“超准确”RNA聚合酶的脊髓灰质炎病毒分离种群比正常病毒变异更小，感染能力更差。这些结果对抗病毒药物的开发可能有参考价值。
(生物通记者：张迪）