本期《科学》《自然》精选

本期《科学》《自然》精选

　　

生物通综合：

11月2日《Nature》

封面故事：伊斯兰国家的科学事业

本期Nature发表了一系列关于伊斯兰世界科学与科学家的特写和观点文章。在很多有大量穆斯林人口的国家，权力的天平在从世俗政府向伊斯兰宗教政权和伊斯兰教义倾斜，实际上在过去的很多世纪，后者的权力就要比前者大。不久前的评估表明，穆斯林国家科技水平和高等教育水平整体上比较低。然而，一些新的伊斯兰国家政府已开始扩大高等教育规模，科研投资（经常是用于军事目的）也有一定增长。虽然不同国家情况有所不同，但在一些国家，对学术自由的限制仍然存在。请看本期第11页的介绍，以了解更多情况。 本期相关栏目的文字将翻译成阿拉伯文在网上发布。

一种可在大脑中建立神经连接的植入体

作为一项开发可植入电路或“神经芯片”、以更换神经系统中受损通道的项目的一部分，Jackson等人研制出一种神经植入体，它能在灵长类动物大脑中两个皮层点之间形成一个神经连接。该植入体利用一个电极上记录的动作电位来将电刺激输送到另一个电极上。几天之后，来自记录点的输出与来自相应刺激点的输出相似，这与同步神经细胞群之间突触连接的势差现象是一致的。这种在活体中重组神经细胞的方式也许可用于伤后神经康复治疗，而且这些工作还加深了我们对神经可塑性的认识。

视网膜母细胞瘤也与p53有关

在多数人类肿瘤中，细胞肿瘤抑制基因Rb 和p53是失活的。该规则的一个例外是视网膜母细胞瘤（retinoblastoma），在这种肿瘤中，仅仅视网膜母细胞瘤基因的突变，就足以从不要求p53失活的一种固有的抗死亡细胞类型诱发肿瘤。但这种观点可能是基于一个误解。人类视网膜母细胞瘤表达野生型p53基因，所以过去人们假设p53通道是完好的：在Arf-MDM2/MDMX-p53通道中的其他基因的状态没有被考虑。现在，研究人员在人类视网膜母细胞瘤中识别出了一种遗传放大现象，它能抑制Arf-MDM2/MDMX-p53通道。重要的是，由放大的基因编码的蛋白（MDMX）可能是对付这种让人死不了又活不好的少儿癌症的药物的一个理想的作用目标。

一妻多夫的合理性得到实验证明

一个不断增长的共识是，一妻多夫（即与多个雄性交配）是有益的，尽管存在疾病或受伤等潜在代价，因为交配后的机制使父权偏向于这些雄性。令人吃惊的是，由于在实验设计和解释方面存在困难，关于这一过程没有确凿的证据。澳大利亚有一种棕色的、跟大鼠差不多大的有袋动物，名叫Antechinus stuartii。这种动物的交配期集中在10-14天内。它的不寻常的生命史使得研究人员有可能去设计解决这些问题的实验。这些实验结果首次非常肯定地表明，一妻多夫在野生环境中能提高后代的净适应能力。

保护生物多样性没有“银弹”

“银弹”（Silver bullet）保护策略假设，一个非常清楚的类别中易灭绝种的分布可预测其他类别中可比种的分布。由于缺乏合适的数据库，这个假设一直难以验证。关于鸟类、哺乳动物和两栖动物全球分布的新的数据库的建成意味着，这种验证现在可以进行了。三个类别在总物种丰富程度方面表现出相似的模式，但濒危物种的分布在每个类别中是不同的。看来，单采用“银弹”策略并不能切中要害。相反，生物多样性保护重点领域的确定必须以来自多种生物类别的高分辨率数据为依据。

玉米真菌病原体U. maydis的基因组完成测序

Ustilago maydis是一种重要的玉米真菌病原体，能引起玉米黑穗病。作为一种活体寄生虫，它非常适应其寄主，能在活植物组织中增殖而不会引起防卫反应。现在，U. maydis的基因组序列已被确定，这在活体植物寄生虫中还是第一次。研究人员识别出了为所分泌出的功能未知的蛋白编码的几个基因团：整个基因组范围的表达分析表明，这些成团基因的作用在患病期间被增强。这些基因团的突变经常影响到致病能力，其影响范围从致病能力完全丧失到致病能力超强不等。

GPCR是跨膜电势和外部化学刺激的传感器

很多细胞外化学刺激（荷尔蒙、神经传输物、气味等等）是通过G-蛋白耦合的受体（GPCR）传递给细胞的。这些信号传导过程中的第一步是配体向GPCR上的结合。这些受体横跨细胞膜，但通常并不被认为是对电压敏感的。对一种典型GPCR（m2蕈毒碱受体）所做的一项新的研究表明，它具有与电流相关的电荷运动，类似于电压门控通道的“门控电流”，而且正是这种电荷运动调控GPCR的结合亲和力。该结果有力证明，GPCR充当跨膜电势和外部化学刺激的传感器。

11月3日《Science》

阿尔茨海默症研究100年
1906年11月3日，Alois Alzheimer描述了第一例阿尔茨海默症的病例记录。全世界每年有460万新患者被诊断出来这种老年人和他们的亲属惧怕的病症。这个神经退化性紊乱症损坏记忆、认知、和行为。阿尔茨海默第一次发现了神经炎性斑和神经原纤维缠结，这些是该症的神经病理特征的界定。在本期专题部分，Michel Goedert和Maria Grazia Spillantini综述了在过去的100年中，研究人员对该症的分子病理有哪些了解。Erik D. Roberson和Lennart Mucke综述了帮助在患者的大脑中推迟或防止病理发展进程的治疗的前景，目的是使患者的认知功能尽可能地延长，使他们尽可能长地维持他们的生命质量。 
综述：A Century of Alzheimer's Disease, Michel Goedert and Maria Grazia Spillantini 
综述：100 Years and Counting: Prospects for Defeating Alzheimer's Disease, Erik D. Roberson and Lennart Mucke 


2048年海里将没有鱼可吃？
虽然有关海洋生物多样性降低的警告现在已经司空见惯，但是Boris Worm和一个生态学家和经济学家的国际小组，为世界海洋中的生物所提供的生态系统服务的状况作出了一个全面的评估还是第一次，他们得出的结论有好的、也有坏的。在一项对许多现有数据的荟萃分析(meta-analysis)中，研究人员将局部、地区、以及全球尺度上海洋多样性的损失如何影响海洋生态系统以及为人类提供的服务做了量化。他们发现，海洋多样性损失率在加速增长，而且按照目前的速度大约到2050年可持续的鱼或海鲜将不复存在。但是，对改进了海洋多样性地区的研究显示，这个趋势还是可以逆转的。研究人员了解到小尺度的实验能用来预测大尺度的海洋变化。他们分析的数据包括档案、渔场记录、沉积芯、以及考古记录。这项研究评估了世界各地的12个沿海地区随时间的变化，包括美国的Chesapeake湾、旧金山湾、和Pamlico湾, 加拿大的Fundy湾和圣罗仑斯湾。 
研究文章：Impacts of Biodiversity Loss on Ocean Ecosystem Services, Boris Worm, et al. 
将可再生燃料转变为氢
一项新研究描述了将可再生燃料（比如菜籽油或生物柴油）转变为氢或“合成气体(氢和一氧化碳的混合)”的一个过程，该过程不产生多余的碳。所生成的氢可以用于低排放汽车的燃料电池和车内燃烧，而合成气体能被用于生产更大的分子，包括合成液体燃料以及化合物。这些生物燃料原料的挥发性很低，因此在将它们直接用于内燃时不仅会带来煤烟的产生，而且使它们给工业催化剂包上一层让催化剂失活的碳，从而妨碍将它们转变为更轻的产品。James Richard Salge和同事显示，如果在有氧出现时，将诸如大豆油或生物柴油的重燃料，被以微小滴的形式喷到热的铹-铈催化剂上的话，这些燃料能自我加热并且完全反应来形成氢，而不产生碳，从而也不使催化剂失活。 
报告：Renewable Hydrogen from Nonvolatile Fuels by Reactive Flash Volatilization, J. R. Salge, B. J. Dreyer, P. J. Dauenhauer, and L. D. Schmidt 


"酷小鼠"的寿命更长
一项新研究报告说，体核温度比正常小鼠低0.5摄氏度的小鼠，与对比组的正常温度的小鼠相比，活的时间长15%。研究人员以前曾发现热量或食物的限制能延长不同生物体包括哺乳动物的寿命，但是没有搞清楚为什么会这样，虽然降低体核温度被提出是一个可能的解释。Bruno Conti和同事通过用基因工程的方法改变小鼠大脑的一个关键区域，降低了小鼠体核温度。这些"酷小鼠"吃与对照组的小鼠一样多的食物，但是有增加的能量效率，以及更长的平均寿命。雌鼠的平均寿命比正常鼠长20%，雄鼠比正常的长12%。Clifford B. Saper的研究评述进一步讨论了这一发现。 
报告：Transgenic Mice with a Reduced Core Body Temperature Have an Increased Life Span, Bruno Conti, et al. 
研究评述：Life, the Universe, and Body Temperature, Clifford B. Saper 

基因组中基因调节的人类特异特征
研究人员报告说，涉及帮助神经元与其它细胞黏附的基因调节DNA序列看来在人类有过加速度的进化。在本期一篇简报中，Shyam Prabhakar和同事介绍了他们在人类基因组中寻找碱基对替换率高于平均水平的“非编码”DNA序列。这些序列被认为代表加速度的进化。他们发现有许多这样的序列发生在与神经元细胞黏附有关基因的附近。作为比较，文章作者也在黑猩猩和小鼠的基因组中寻找了这些序列。他们在黑猩猩的非编码DNA中发现了类似的加速度进化，但是黑猩猩的序列与人类的不同，说明在黑猩猩和人类中的加速度进化是独立发生的。文章作者在小鼠的基因序列中没有发现类似的趋势。Prabhakar和同事推测，在人类进化中这些基因调节的变化也许带来了人类特有的大脑发育和功能。 
简报：Accelerated Evolution of Conserved Noncoding Sequences in Humans, Shyam Prabhakar, James P. Noonan, Svante Paabo, and Edward M. Rubin 


宇宙冲击波的痕迹
一个国际小组在一个星系簇周围发现了巨大的环，可能表明宇宙冲击波和宇宙线加速的位置。星系不是均匀地分布在宇宙的，而是聚集成巨大的团簇，它们之间是浩瀚的空间。星系簇附近的物质在引力的作用下向内靠拢，使星系簇增长，人们认为在物质撞击星系簇外围时会产生冲击波。Joydeep Bagchi和同事用极大列阵无线电望远镜检测到一个星系簇周围有一个无线电发射环，该环很大也足够亮，可能与冲击波有关。这些无线电源也可能是宇宙线的加速地点，那里的磁冲击可能使宇宙线粒子达到极高的能量。一篇相关的研究评述进一步讨论了这些发现。 
报告：Giant Ringlike Radio Structures Around Galaxy Cluster Abell 3376, Joydeep Bagchi, Florence Durret, Gastao B. Lima Neto, and Surajit Paul 
研究评述：Radio Traces of Cosmic Shock Waves, Torsten A. Ensslin 
（生物通：万纹）