本期科学，自然和细胞封面文章

　　

生物通报道：《Nature》，《Science》和《Cell》可以说是生命科学研究领域的顶级杂志，这三本杂志出版的文章及相关内容可以说从一个侧面反应了目前生命科学研究的最新动态，11月16日《Nature》，11月17的《Science》和《Cell》的封面文章分别是：

《Cell》：实验方法开启研究新途径 

来自德国Max-Planck生物物理化学研究院神经生物学，膜生物物理学，电子显微镜实验室，以及耶鲁大学医学院，瑞士巴塞尔大学，日本冈山医学院等处的研究人员以突触囊泡的机制为model，提出了一个研究细胞内整体运送器官的方法，为进一步了解细胞运送物质的机制提供了重要信息。这一研究成果公布在11月17日《Cell〉杂志封面上。

(封面上红色微粒代表着囊泡中神经递质谷氨酸盐)

囊泡传送是真核细胞膜运送（Membrane traffic）的一个关键过程，主要是通过从供体室（donor compartment）出芽形成囊泡，然后融合到受体室中去，神经递质就是以囊泡的形式再以出胞作用的方式释放出来的。关于这个过程出芽和融合的一般规律目前也了解的比较清楚，并且其中包含的蛋白也有许多被发现了，但是传送器官的整体详细描述至今仍然未被科学家们确定。

在这篇文章中，Shigeo Takamori等人以突触囊泡为例，确定了其中的蛋白和脂类的组成，描述了囊泡大小，密度和聚集态，计算得到了每个囊泡的平均蛋白和脂质量，并且也了解了一些主要组成的拷贝数。这一模型整合了所有的数据，其中也包括许多蛋白的结构模式。通过这一囊泡模型研究人员发现突触囊泡主要由蛋白组成，其中令人惊讶的是这些传送蛋白种类非常多，囊泡的质子-ATPase（vacuolar-type H+-ATPase,V-ATPase）是个例外－－只出现在一两个拷贝中，但包含了膜传递和神经递质必需的许多蛋白的拷贝。

这一研究将定量生物化学和生物物理学的方法相结合了起来，获得了大鼠大脑中突触囊泡的蛋白和脂质组成信息，也为在分子水平上对囊泡进行研究提出了一种定量方法，值得借鉴。

《Nature》

穴居人在距今3－4万年前之间从欧洲大陆消失，几乎在同一时间，现代人类在该地区露面。这两种生物是否曾经相遇过呢，进一步说，如果相遇了，两者之间的关系是敌对的还是和谐的呢？在这些问题上，研究人员分成了两派。一派认为现代人类祖先取代了穴居人，另一派认为人类祖先可能曾与穴居人杂交，并导致现代人类的真正祖先——智人的产生和穴居人的消亡。

最近穴居人又重新引起了人们的关注，美国能源部联合基因组研究所（Department of Energy Joint Genome Institute）和德国马克斯－普朗克协会进化人类学研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）对穴居人化石进行测序的新闻铺天盖地，《华盛顿邮报》、《纽约时报》、BBC新闻、CNN、路透社、美联社争相报道。

这两支研究小组的实验着实具有轰动效应：他们对穴居人化石的一百万个碱基对进行了测序，再次证实穴居人与现代人类祖先早在45万年前即已分道扬镳，或者穴居人在进化过程中与现代人类祖先发生融合。测序结果刊登于本周Science、Nature。

突破性进展要归功于不断进步的测序技术和刚刚兴起的paleometagenomics技术。以前研究人员收集遗传信息，首先要对化石中的DNA进行辛苦的提纯然后才能测序，以保证测序结果不含有细菌杂质DNA。现在，研究人员利用paleometagenomics技术，可以将未纯化样本的DNA信息直接输入计算机中，计算机会自动清除外界DNA信息。

Edward Rubin为联合基因组研究所领导人，Svante Pääbo为进化人类学研究所所长。两年前Edward Rubin联系Svante Pääbo，希望利用paleometagenomics对穴居人DNA进行测序，于是Pääbo将一距今3.8万年的化石样本的一部分送给Rubin，两支小组开始用不同的方法同时对此样本进行DNA测序。

Rubin实验室博士后James Noonan首先构建了一个穴居人DNA库：将穴居人DNA整合入细菌基因组中，产生足够实验检测的穴居人DNA。之后研究小组采用了一种崭新的平行技术——paleometagenomics。Paleometagenomics所使用的光脉冲（light pulses），一次能够读出序列上的几千个碱基对。利用计算机软件将这些序列片段与DNA库中的序列片段进行比对，依据穴居人与现代人类序列的相似性，找出穴居人的序列信息。

Pääbo及其同事Ed Green也采用了Paleometagenomics技术，并用计算机软件筛选穴居人DNA，所不同的是没有使用细菌库（bacterial libraries），他们将穴居人DNA片段包被在微珠表面进行扩增，获得足够测序的DNA片段。

结果与预期一致，穴居人基因组和现代人类基因组的99.5％都是相同的。Rubin小组推测穴居人与现代人类的最近共同祖先生活在距今70万年以前，而Green通过对一百万碱基对分析，认为是生活在大约46.5－56.9万年前。关于“是否杂交”，Rubin等没有找到答案，Pääbo小组找到了答案：“我们的数据可以做出解释，基因是从现代人类流向穴居人，”这似乎可以理解为现代人类的父亲是现代人的真正祖先——智人，母亲是穴居人。

穴居人的基因组来自于自身，然而Pääbo以及其他一些研究人员非要证实他们的测序结果是真实的，已经排除了DNA老化、测序错误或者操作过程中污染现代人DNA等原因。阿德莱德分子进化学家Alan Cooper说：“这是一个极好的素材，为鉴定人类特有的遗传变化开辟了一条新的道路。”

《Science》

本期《Science》封面来自其专题：Materials Sciences Composites（综述文章：The Right Combination），主要是针对材料科学方面。

当一种材料不具备合适的性能组合时，材料科学家创造出用两种或多种材料组成的复合材料，其组分保持明显的区别但在一起能完成所需要的工作。比如用钢筋加强混凝土使其不在张力下崩溃，用玻璃或碳纤维使塑料变得更强。虽然设计复合材料也许比创造全新的材料更容易，但是为具体的应用找到合适的协同作用材料和性质仍是一个挑战，因为有许多可能的选择。目前的挑战包括设计用于比如汽车和飞机等交通工具的又强、又牢固、又轻的复合材料，这类材料也可用于保护人身和坦克的装甲。因为可能的材料组合范围很大，复合材料的设计、测试、和应用中存在一些问题。

而这张图片上就是对硒化镉（cadmium selenide）纳米粒子的荧光可视显微镜成像照片，这些聚乙烯乙二醇功能性纳米粒子（polyethylene glycol-functionalized nanoparticles）可以被分离用于碰撞一种介于一种脆弱氧化硅层和一种硅底物之间的复合胶片。
（生物通：张迪）