3月9日《自然》精选

　　

封面故事：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。

影响土壤碳平衡的因素

由化学过程诱导的、发生在地表以下的土壤、泥炭地和永久冻土中的巨大碳储量的变化，有可能对气候变化产生重要的正反馈或负反馈。但尽管这方面的研究工作已经做了很多，关于这个问题仍然没有形成共识：即这种变化所造成的反馈既可以是正的，又可以是负的。Eric A. Davidson和 Ivan A. Janssens结合目前关于土壤碳动态的认识，对这一持续的争论做了评述。

生活在海洋极端环境中的细菌

在地中海东部的海水之下，存在地球上能够维持生命的最极端的环境之一。这里，海水漂浮在一个咸度极大的无氧卤水湖（被称为Bannock basin）上。一次新的勘测显示，在3.3公里深度处生活着一个引人注目的微生物群落。这个新发现的群落以细菌为主，而不是以经常在极端环境下占主导地位的古细菌为主，它们所占据的一个小生境是由一个不到3米厚的水层定义的，位于无氧的卤水和含氧的深层海水之间。在这一层内，专门在一个狭窄的咸度范围和氧浓度范围内生存的细菌类型生活在一个分层的微生物绿洲中，靠来自下面卤水的甲烷和来自上面水柱的有机颗粒生存。

控制运动速度的神经细胞

像行走或游泳这样的复杂运动，是由嵌入在脊索中的神经细胞网络产生的。对小鼠所做的一项新的研究工作，首次发现了这样的一个亚组的神经细胞，它们控制运动的速度。将遗传和电生理方法独特地结合起来所做的一项研究工作显示，这些细胞何以能够帮助确定脊索神经细胞的有节奏的活动。研究神经失调问题的科学家，应当对这项工作感兴趣。有趣的是，服务于这一功能的V1神经细胞，是在游泳和行走的脊椎动物之间保留下来的。

青蛙也会装成有毒的样子

对达尔文自然选择理论的最早的验证之一是防卫性模仿，这种欺骗动作还在继续为我们提供关于演化生物学中未知领域的线索。很少有青蛙能像毒青蛙那样引人注目，它们的意图也是如此。它们刺眼的颜色表示自己是有毒的，而“欺骗性”物种则是在没有毒素作为依托的情况下来模仿警告性着色。在厄瓜多尔的亚马逊热带雨林中所做的一项研究，获得了令人吃惊的发现：可以食用的青蛙会模仿附近两种有毒青蛙中毒性较小的一种。为什么要模仿威力不太强的武器呢？研究人员通过学习实验发现了答案：答案在于回避心理学。毒性极强时，会使捕食者回避与有毒目标稍微有点相像的东西，而毒性不是特别强时，捕食者的回避会变得有针对性。所以，模仿毒性不是特别强的青蛙，可以获得100%的保护，它们会被学习区分毒性不同的青蛙的捕食者回避。

Inflammasome和Cryopyrin与先天免疫系统

Inflammasome是一组复杂的蛋白质，参与先天免疫系统的激发，从演化上来讲是大多数多细胞动物一个古老的抗菌防卫体系。当被激发时，Inflammasome会启动一系列事件，导致包括白介素在内的活性分子的生成。本期Nature上三篇论文报告了内生危险信号和细菌成分的发现，它们激发含有Inflammasome的Cryopyrin（也被称为NALP3）。Mariathasan等人发现，Cryopyrin响应于细菌毒素和ATP而激发Inflammasome。Kanneganti等人发现，Cryopyrin是被细菌RNA和被免疫响应修饰因子R837 和 R848激发的。Martinon等人发现，与痛风有关的尿酸晶体有类似效应。总而言之，这些结果表明，Cryopyrin在主体抗菌防卫体系中扮演非常重要的角色，可起细胞压力传感器的作用。另外，这项工作还为了解自免疫失调的机制提供了线索。研究发现，自免疫失调与先天免疫系统中的异常有关。

基因表达的演化速度

关于人类与猿类染色体之间相似性的文献已经很多，但除了基因序列外，一个基因组在肌肉和血液中的表达还取决于基因表达模式。现在，利用一个多物种cDNA阵列来将人类基因表达模式与黑猩猩、猩猩和恒河猴的基因表达模式进行对比，就有可能识别出发生快速和慢速基因表达演化的不同基因来。一些基因在这些物种所经历的7000万年的演化过程中一直在以不变的水平表达，其中包括与肝癌有关的基因，这说明，在表达水平不变的基因中也许能找到其他疾病候选基因。与这些稳定的基因相比，在人类中，在被认为最有可能导致机体水平上发生分异的基因类别上、即转录因子基因上所发生的积极选择的数量之多不成比例。（生物通：万纹）