本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

12月14日《Nature》

封面故事：能够滑翔的远古哺乳动物

一篇关于中国晚侏罗纪或早白垩纪一种滑翔哺乳动物的研究报告，是已知最早的关于一种哺乳动物试图腾空的研究报告，远远早于蝙蝠，与鸟类基本在同一时间。这种跟松鼠大小差不多的动物在很多方面都不同寻常，被认为代表着一个迄今未知的哺乳动物目。该动物生活在距今大约1.30亿年前，有一组适合吃昆虫的利齿和一个用于滑翔的翼膜。该翼膜是以印痕的形式保存在化石中的，上面覆盖着致密的毛发，由伸长的翼骨和尾巴来支撑。该发现表明，哺乳动物在其演化过程中这一相对较早的阶段生活方式非常多样化。本期封面上的艺术重建所反映的是古代滑翔兽（Volaticotherium antiquus）在一个午后森林中的情形

与无痛觉症状有关的基因突变

少数人有一种先天性缺陷，这使得他们完全没有痛感。然而，他们却有明显正常的周围和中枢神经系统，有正常的智力和很好的健康状况，当然事故及没有发现的受伤或感染除外。造成这种缺陷的突变在对巴基斯坦北部三个家族的一项研究中已经被确定出来。过去，科学家已经知道SCN9A基因与痛觉有关：“功能增加”突变引起对疼痛过度敏感。该基因为一个由电压控制的钠通道的亚单元编码，这个通道在感知疼痛的神经元中表达。有该缺陷的人其他方面都正常的事实让我们看到这样一个有趣的可能性：针对这个钠通道的特异性拮抗药物，也许能用作一种没有副作用的“全止痛药”。

一个新的细胞周期调控因子

Caulobacter crescentus是湖泊和溪流中的一种貌不惊人的细菌。由于只有一个很小的环状染色体和相对比较简单的结构，它已成为研究细菌怎样调控细胞周期进度的一个很受欢迎的模型。Biondi等人利用一种被称为phosphotransfer profiling的系统生物学方法（该方法可让研究人员快速确定信号传导通道），识别出了一个以前未知的重要调控因子ChpT，它在该细菌中控制细胞周期主调控因子CtrA。该研究还确定了所有主要细胞周期调控因子之间的联系，从而使研究人员首次有可能来定义一个分子网络，以解释细菌细胞周期的进度。

关于热带雨林动态和稳定性的中性理论

生态学中性理论、包括Stephen Hubbell的关于生物多样性和生物地理的统一中性理论，旨在通过假设类似物种之间的差别是中性的或与其成功无关的来解释生态群落中物种的多样性和相对丰度。尽管所涉及的物种相互作用网络很复杂，近乎静止状态的生态系统总体行为可以表现出令人吃惊的简单性。然而，这样的研究工作中几乎没有一个是研究热带雨林的动态和稳定性的。Azaele等人正好填补了这个空白，他们建立了一个关于生态系统动态演化的分析理论。该理论与巴拿马Barro Colorado岛上的热带森林中的物种更替分布非常一致。该新模型为将诸如非中性动态以及依赖时间和地点的变化包括进中性模型的基本框架中提供了一个出发点。

GpMST1被克隆和定性

菌根真菌与植物之间的共生关系在陆地生态系统中至关重要，尤其是由聚合菌（Glomeromycota fungi）形成的丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza）。真菌帮助植物吸收土壤养分，以换取碳水化合物，所以它们构成一个很大的二氧化碳吸收体系。这种合伙关系的一个关键构成部分（碳水化合物穿过共生界面的输送）的机制仍然不清楚，但现在GpMST1（glomeromycotan monosaccharide transporter）已被克隆出来，并被定性。这项工作是利用一种glomeromycotan菌（Geosiphon pyriformis）与藻青菌所形成的独特共生体系完成的。在确定了这一重要分子的性质后，就应有可能对丛枝菌根及其对碳流的贡献有更好的认识。

Cytohesins与胰岛素抗性之间的关系

胰岛素抗性综合症是各种不同器官不能对胰岛素做出足够反应的一种症状，是二型糖尿病发病的一个主要危险因素。对绝大多数受影响的人来说，造成该症状的分子缺陷尚不清楚。现在，Hafner等人发现，Cytohesins（一类调控蛋白，以前被发现参与与胰岛素相关的代谢）的化学抑制能导致小鼠肝脏对胰岛素产生抵抗力。这表明，受损的Cytohesin功能是胰岛素抗性的一个可能的原因，Cytohesin的激发成分可用来治疗这种疾病。在另一项研究中，研究人员发现，果蝇体内与Cytohesin相当的Steppke是胰岛素信号作用的一个重要构成部分。这两篇论文一起为Cytohesins在胰岛素通道中所起的中心作用提供了独立证据，并且表明，通过Cytohesin对该通道的控制至少已有8亿年时间了。

12月15日《Science》

本期专题部分：星尘号
星尘号发现任务首次从彗星Comet 81P/Wild 2上带回地球的样品给人们一个意外。研究人员发现带回来的不是期待的星际太空材料，而是有极为不同来源的矿物质的混合物。这些材料是在太阳系的内部与外部的热与冷的条件下形成的。在本期星尘号任务的专题部分，Don Brownlee和同事在一篇文章中写道，丰富的硅酸盐颗粒是似乎在太阳星云内部区域形成的高温矿物质。这些颗粒在彗星上的出现表明太阳系表现出“巨大尺度上的混合”。这些发现将影响彗星发源和形成行星的碎石盘的化学的模型。另一个意外是，在星尘号带回来地球的1000个颗粒中只有一个含有靠近太阳的高温区域形成的、具有与陨石的同位素比类似的矿物。研究人员曾预测这类颗粒占彗星灰的大多部分。
世界各地有上百名科学家研究彗星灰。本期专题部分的7篇报告覆盖了广泛的研究课题，包括同位素成分、捕获的有机物质、来自红外光谱仪的发现、元素成分、矿物学和岩石学、以及星尘以每秒6.1公里的速度进入采集它们的气凝胶的效果。Don S. Burnett和Michael F. A'Hearn分别撰写了有关的研究评述。
专题介绍：Look into the Seeds of Time, Joanne Baker
研究文章：Comet 81P/Wild 2 Under a Microscope, Don Brownlee, et al.
研究评述：Whence Comets?, Michael F. A'Hearn
研究评述：NASA Returns Rocks from a Comet, Don S. Burnett

走出非洲又回去
新研究提出，一个古老的人类群体在走出非洲之后，在名为包括地中海东部附近诸岛及沿岸诸国在内的Levant地区转了个圈后，回到北部和东部非洲。这个走回非洲发生在距今4万到5万年前，与另一个群体离开Levant到了欧洲的时间大致同时，Anna Olivieri和同事说。现代人类被认为是沿从非洲之角跨越红海的巴布厄尔曼特峡到阿拉伯湾、再沿着印度洋沿岸到东南亚和澳大利亚的一条单一南部路线从非洲分散出来的。科学家曾把世界上的遗传群体分为被称为“谱系(haplogroup)”的群体，谱系有某些遗传标志。奇怪的是，北部与东部非洲的被称为M1和U6的两个谱系与主要在亚洲出现的其他谱系关系很近。Olivieri小组测量了M1和U6谱系中大范围的不同个体的DNA序列，揭示出有特定遗传标志的这些群体必须一定是来自东南亚、然后在4万到5万年前回到北部和东部非洲的。这些地区那个时期的气候变化使大沙漠分裂，也许为迁徙开辟了新的路线。
报告：The mtDNA Legacy of the Levantine Early Upper Palaeolithic in Africa, Anna Olivieri, et al.

评估太平洋的金枪鱼资源
研究人员通过分析太平洋渔场54年的数据得出结论，大型捕猎者(主要是金枪鱼)资源下降了9%到64%。虽然这个降低比其它的估计要小，但是科学家警告说，仍需要用更有效的管理来保证太平洋的渔场的可持续性。John Sibert和同事分析了来自捕捞渔船的数据，评估了捕捞对太平洋中主要捕猎者的影响，包括大眼金枪鱼、黄鳍金枪鱼、鲣鱼、长鳍金枪鱼、和蓝鲨鱼。文章作者报告说，长度超过175公分的最大的鱼现在占种群的1%而不是过去的5%。比175公分短的鱼在食物链中的大小和位置都居中，被称为“营养级”，它们的数量基本没有变化。作者说，尽管自从上个世纪50年代以来连续不断地增加捕捞，上层捕猎者的生物量在总体上还没有灾难性地降低。
报告：Biomass, Size, and Trophic Status of Top Predators in the Pacific Ocean, John Sibert, John Hampton, Pierre Kleiber, and Mark Maunder

海平面上升的新预测更高
研究人员提出目前对海平面上升的估计偏低。Stefan Rahmstorf用一个基于来自政府间气候变化专门委员会的变暖情景的半经验方法做出预测：到2100年海平面可能比1990年的水平上升0.5到1.4米，这比目前的预测要高。因为许多过程能影响海平面的上升，而且人们对其中的许多了解不够以至于不好模拟，Rahmstorf采用了另一个方法。他用了一个半经验的技术，类似于用来预报沿海潮水高度所用的。Rahmstorf用观察到的20世纪的全球平均表面空气温度与海平面的关系预测了2100年的海平面高度。
科学特快报告：A Semi-Empirical Approach to Projecting Future Sea-Level Rise, Stefan Rahmstorf

小鼠试验提出一个生产可移植细胞的方法
在一项用小鼠做的试验中，研究人员分离出通过一个叫“孤雌生殖”的过程生产的胚胎干细胞。孤雌生殖指从未受精卵开始发育的胚胎，由于这个过程发育的胚胎有母系基因组的两个拷贝，而不是一个父系和一个母系基因组拷贝，它们应该与卵子的供体有更具体的匹配。尤其能使细胞表面名为MHC的抗原紧密匹配，这些蛋白在每个个体几乎都是唯一的。当一个外源物质进入身体时，MHC蛋白成为免疫系统T细胞的靶标，所以MHC的不匹配是移植的器官和组织被排斥的一个主要原因。Kitai Kim和同事用来自有丝分裂两个不同阶段的小鼠卵细胞诱导了孤雌生殖发育，并且从由此得到的胚胎中分离出干细胞，这些干细胞带有卵子供体全部的MHC蛋白。这些干细胞能产生许多、但不是全部的组织，这也许与缺少父系印记的基因组有关。这个方法需要大量的卵细胞，是否能用于人类还有待研究。
科学特快报告：Histocompatible Embryonic Stem Cells by Parthenogenesis, Kitai Kim, et al.

缩宫素保护幼子吗？
研究人员报告说，在母鼠分娩之前，她们大量产生激素缩宫素，该激素也许在分娩过程中保护子鼠。GABA是一种通常在胚胎大脑中激发、但在成熟大脑中抑制神经脉冲的神经递质。Roman Tyzio以及他法国和德国的同事发现，在分娩之前，胚胎鼠大脑中的GABA信号发生从刺激性状态转换为抑制性状态。作者报告说，分娩必需的母体激素缩宫素的激增通过降低神经元的氯化物浓度导致这个转换的发生。缺氧所带来的大脑损伤是导致新生儿死亡和神经损伤的一个重要原因。作者提出，神经元活动的平息也许降低了大脑的能量需求，为其提供了缺氧条件下的保护。
报告：Maternal Oxytocin Triggers a Transient Inhibitory Switch in GABA Signaling in the Fetal Brain During Delivery, Roman Tyzio, et al.