回放：2006年的《Nature》封面故事(上)

生物通报道：生物领域的进展很快, 快的简直不大可能让人相信！2006年即将滑过，这短暂的一年，对生命科学领域来也说是令人心情激动的一年。这一年里，世界各国研究人员在生命科学的各个研究领域都取得了令人瞩目的成果。让我们在新的一年到来之前一起重新回顾《Nature》送给我们的精选文章：

　　

生物通报道：生物领域的进展很快, 快的简直不大可能让人相信！2006年即将滑过，这短暂的一年，对生命科学领域来也说是令人心情激动的一年，世界各国研究人员在生命科学的各个研究领域都取得了令人瞩目的成果。让我们在新的一年到来之前一起重温《Nature》送给我们的生物类精选文章：

1月5日 蜜蜂行为方式的演化起源

本期封面所示为两只蜜蜂在采花粉：左边为一只独行的雌蜜蜂，它把花粉当作自己窝里幼蜂们的一个蛋白来源；与它一起采花粉的是一只不能生育的“完全社会性的”工蜂。这两只雌蜂的社会生物学行为是不同的，但它们的行为的演化起源却是一样的。完全社会性的生活方式涉及照顾自己年幼的“弟弟妹妹”们的不能生育的工蜂。对这种行为是怎么出现的有一个解释，它涉及对母方生殖特征的选择。用蜜蜂所做的实验证实了这种可能性。有趣的是，工蜂行为的差异可由生殖特点的差异来解释。如果选择了爱采花粉而不是花蜜的特征，那么所得到的工蜂就具有较高的生殖潜力（一般来说是未表达的生殖潜力）。同样，未被选择的具有较高生殖潜力的蜜蜂喜欢采花粉。这意味着，母方的特征在独行的蜜蜂和包含工蜂的蜂群之间能起一个演化上的桥头堡的作用。

   

1月26日 如果没有生命地球将会怎样？

地球陆地表面大部分被生命覆盖，它们强烈影响景观形成过程。然而，最近获得的图像显示，火星与地球的地貌惊人相似。这便提出一个有趣的问题：如果我们拿出一幅高分辨率地貌图，把明显的生命痕迹从上面抹去，我们能否仅仅从地貌判断地球上有生命？Bill Dietrich 和Taylor Perron讨论了我们目前关于生物对控制地形和演化的过程的影响的认识。他们得出的结论是，虽然生物过程在所有尺度上都影响地表特征，但我们并不能找到一个能独特反映生命之存在的地形。一个没有生命的地球看起来将是不一样的，但这种差别将在于某些地形特征的频率分布。本期封面所示为，一块块植被使智利一片流沙的涟漪出现了不规则的形态，但其影响方式并不是生命所特有的。

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2月2日 无二十面体对称性的球形病毒的结构

球形病毒结构的确定目前仅限于具有二十面体对称的衣壳。现在，研究人员首次确定了一个完整的、没有二十面体对称的球形病毒的结构，这种方法是简化图像重建计算所必需的。被确定结构的这个病毒是“epsilon15噬菌体”，它感染人类病原体“鸭沙门氏菌”（Salmonella anatum），所以是沙门氏菌病的一个潜在的治疗药物。单粒子冷电子显微镜研究显示，这个二十面体蛋白壳由60个六聚体和11个五聚体组成（见封面图片）。非二十面体的部分聚集在12个衣壳定点中的一个上，DNA通过这些定点被包裹起来和释放出去。该病毒的基因组在共轴“线圈”结构中，一个以前未被识别出来的蛋白锥包裹在DNA的端点上。该衣壳与包括疱疹病毒在内的其他dsDNA病毒的衣壳相似，说明它们有共同的祖先。

 

2月9日 更新世猛犸象的完整线粒体基因组序列

尽管关于古代DNA的研究取得了很大进展，但从晚更新世生物可提取的连续序列数量仍然有限。研究人员已经重建了猛犸象和少数其他物种的约1000个碱基对片断，但对于物种间关系的研究来说，这么多碱基对却经常并不算很多。现在，一种聪明地利用序列重叠和多重放大的基于PCR的方法，使得研究人员有可能从少量骨骼材料生成长DNA序列。该方法从仅仅200毫克骨骼开始，生成了一种保存在永久冻土中的更新世猛犸象的完整线粒体基因组序列，总共有超过16,000个碱基对。该序列解决了关于猛犸象发展史的一个长期争论，表明猛犸象与亚洲象的亲缘关系要比与非洲象更近。   

3月9日 鞭毛对锥体虫的重要性

寻找预防非洲睡眠疾病的疫苗的希望很渺茫，目前用来治疗该疾病的大多数药物都是过时的药物，并不是特别有效，而且难以用在该疾病所流行的撒哈拉以南非洲地区普遍存在的那种发病情况。所以，发现有可能成为药物干预目标的一类新分子，对这一领域的研究工作可能是一大促进。睡眠疾病寄生虫布氏锥体虫（Trypanosoma brucei）是一种原生动物，长有鞭子一样的鞭毛。现在，RNA干涉（RNAi）基因抑制（knock-down）实验结果表明，拥有一个能够正常发挥功能的鞭毛，是该寄生虫在血液中生存所必需的。这说明，这种鞭毛可以成为治疗方法的一个可能的作用点，而蛋白组分析也表明，存在若干种有可能被作为目标的锥体虫特有的鞭毛蛋白。本期封面上所示为，血液中的锥体虫的巨型细胞，它们是由长有有缺陷鞭毛的细胞未能正常分裂而形成的。封面美术：Helen Farr 和 Keith Gull

  

3月16日 构建DNA纳米结构的新方法

DNA是纳米结构的一个流行的构造单元，因为它既能自组装，又具有可编程性，而且还有大量化学方法可用来对其进行操纵。关于DNA纳米材料的制造问题已有大量文献，但本期Nature上描述的一个新方法却打破了很多常规。不可思议的是，虽然该方法忽略了序列设计、链的纯净度和链的集中比例，但它却能使所构建的DNA纳米结构比以前任何时候所构建的都更大、更复杂。这种从下往上“一锅烩”的方法用几百个短的DNA链来将一个非常长的链像订书针那样钉成二维结构，就像本期封面所示的那样，可以做成任何想要的形状，如方形、“纳米脸形”和五角星形。各个“订书针”也可以进行改造，将其做成纳米尺度的像素，后者可用来在一个100纳米的给定形状上生成表面图案。

3月23日 摩尔定律2020年后将不再适用

计算能力的提高在过去15年里使科学家的工作方式发生了迅速变化。指出电脑功能每18个月将提高一倍的摩尔定律，对于计算能力及其所能处理的软件的预测也许只在2020年以前有效。本期Nature的“News Features and Commentaries”栏目，辟专辑讨论了科学家们应对挑战的方式，以及我们从现在到2020年间所面临的挑战。

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4月6日 一种处在由鱼类向四足动物过渡阶段的动物化石

鱼类和四足动物（有四肢的脊椎动物）之间的过渡发生在3.70亿年前，这种过渡需要几乎整个身体都发生变化。 在过去20年里，轰动性的化石发现以及对旧化石的重新解释，从根本上改变了我们对这个问题的认识，但这种过渡本身，即从鱼类向四足动物过渡的精确界线仍然比较模糊。 已有化石往往不完整，或保存状况不好。 所有这一切随着一个引人注目的新化石材料的发现都发生了改变。这个新化石材料来自加拿大北极地区晚泥盆纪地层，它全面保存了一个近乎完整的过渡形式。这是一种有鳍的鱼，但其鳍能够像胳膊和手一样弯曲和伸展。它有四足动物一样的肋骨，有可以活动的脖子和腕关节。它似乎生活在一种处于边缘状态的浅水环境中。这一发现将在演化生物学领域产生广泛影响。（Articles pp. 757, 764;News and Views）封面图片：Kalliopi Monoyios

4月13日 味觉差异的奥秘

是否能够尝到苦味是是否能够发现食物中毒素的关键。苯硫脲（PTC）是一种不同寻常的化学物质，其特殊性在于它要么味道非常苦，要么几乎没有味道，这主要取决于一个人的遗传情况。在1939年发表在Nature杂志上的一篇经典论文中，R. A. Foster、E. B. Ford 和J. S. Huxley指出，黑猩猩对PTC也有不同的敏感度，这被认为是反映了人类与黑猩猩之间共有的一个古老的遗传多态性，是由自然选择维持下来的。现在，由于主管人类PTC敏感度的TAS2R38位点已经被识别出来，Wooding等人便对人类与黑猩猩在这个问题上的相似性重新做了比较。TAS2R38也与黑猩猩的PTC敏感度有关，但令人吃惊的是，造成这一多态性的突变在两个物种身上是不同的。在原始人类的演化过程中，“无味觉”等位基因似乎至少独立演化过两次。由D. J. Cox拍摄的封面照片是2003年3月在美国田纳西州查塔努加动物园里拍摄的，照片上的黑猩猩正在尽可能多地收集水果。

   

4月27日 CRP蛋白与心脏病的治疗

C-活性蛋白（CRP）是炎症和感染等症状的一个临床标记，但它也与受损的细胞结合，激发其补体（即参与免疫反应的血清蛋白复合物）。由补体调控的炎症反应加重心脏病中的组织损伤，人类CRP在一个急性心肌梗塞的大鼠模型中通过一个依赖于补体的机制加重损伤程度。这些发现表明，CRP是以保护心脏为目的的药物的一个可能的作用目标。Pepys等人因此便设计了一种专门抑制CRP的小分子抑制剂。这种“回文结构”的化合物的5个分子被面对面排列的两个五聚CRP分子所结合，如本期封面图片上该复合物的X-射线晶体结构所示。该抑制剂完全阻断人类CRP 在正经历急性心肌梗塞的大鼠身上的不良作用，说明早期通过治疗手段抑制CRP，也许对心脏病患者有好处。（Letter p. 1217）（封面图片：S. Wood, M. Jenvey, S. Kolstoe & D. Thompson）