5月18日《自然》精选

　　

封面故事：微观世界中合作与欺骗的演化

生活在土中的社会性细菌Myxococcus xanthus形成大量成群的细胞，这些细胞通过分泌能杀死和降解其猎物的代谢物的方式捕食其他微生物，产生大量细胞外营养物。饥饿促使这些细胞集结成大约有10万个成员的群体（见本期封面），它们通过交换细胞间信号来构建子实体（fruiting bodies），并分异成抗压力的孢子。这为研究演化生物学中一个长期悬疑的问题提供了一个难得的模型，这个问题就是合作与欺骗策略的演化。在子实体发育上有缺陷的一些M. xanthus基因型“欺骗”嵌合体群体中没有缺陷的基因型。一个欺骗者所发生的单一的自发突变，能恢复有效的合作发育，使其在适应性上相对于两个祖先基因型都具有优越性，这种优越性包括，它可以不受其祖先欺骗者的剥削和利用。

无国界疾病诊断服务

当Médecins Sans Frontières（一个国际人道援助组织）的工作人员认识到需要一种适合发展中国家资源贫乏条件下使用的疟疾诊断试验时，他们是根据自己所见来做出判断的。在该领域的科学家及几个制造商的帮助下，他们在仅仅两年内就以相对较低的成本构思、设计和开发出了一种替代的试验方法。在本期Nature上，Médecins Sans Frontières的科学家介绍了怎样利用全世界大学和企业实验室中未能充分利用的资源来从事类似项目，对其他“被遗忘的”疾病提供诊断服务。

一种引人注目的共生机制

Riftia pachyptila（巨型无内脏管虫，见于热液喷孔附近）的成虫如果没有为其提供营养的共生细菌的话，可能就不会存在。然而这些管虫的幼虫没有共生体，对每一代的管虫，细菌都必须重新进驻。曾有人提出，这种管虫是通过摄取的办法获得细菌的，但一项新的研究却提出了一种非常不同的、独特的细菌进驻过程。细菌是通过感染管虫的皮肤、并穿过其皮肤迁移的方式到达它们的共生环境的，这个过程伴随着寄主组织的大量死亡。物种间这种引人注目的互动，是一种新颖的共生启动机制，与致病感染类似。

高浓度甜味剂引起苦味的原因

有趣的是，糖精钠和乙酰磺胺酸钾等人造甜味剂如果用量过大时不但不甜，还可能有苦味。然后如果用水漱口，嘴里就会有甜味。这些现象为了解TAS1R味觉受体的作用提供了新线索。除了引起“甜水”后觉外，高浓度糖精还能掩盖同时所尝的其他甜味剂的效应。在分子层次上所出现的是一个由两个结合点构成的体系。糖精和乙酰磺胺酸钾结合到一个高亲和力的结合点上时，会产生甜味；而在高浓度时，它们则结合到第二个低亲和力的抑制性点上。当甜味抑制成分被水洗掉时，甜味受体重新激活，甜味的感觉又回来了。甜味抑制成分在食品工业上被用来抵消不想要的高甜度，这种高甜度是由于在某些低脂肪产品中用甜碳水化合物取代脂肪而产生的：甜水味可以用来指示甜味抑制成分的活性。

一种具有广谱活性的新型强力抗生素

致病细菌对抗生素的抗药性在全世界的发展引起人们严重关切：今天用在一线的抗生素有一天可能会失效。所以，一组新的具有用作抗生素的巨大潜力的化合物的发现，将会引起人们极大兴趣。Platensimycin是一组新的天然产物中的第一个成员，它能通过抑制FabF/FabB蛋白选择性杀死细菌，这是一个在临床应用中的任何药品都没有采用的机制。它是一种对革兰氏阳性细菌具有广谱活性的强力抗生素，包括临床上有关的抗药性细菌，如对Methicillin具有抗药性的金黄葡萄球菌(MRSA)和对万古霉素具有抗药性的肠球菌（VRE）。

“角蛋白-17”在细胞生长中的作用

受控生长是细胞的一个重要性质，被用来促进组织再生：在基本“家政工作”方面低速再生；在组织修复方面快速再生。现在，研究发现，“角蛋白-17”（上皮细胞中一种结构蛋白）在需要迅速细胞生长的条件下参与蛋白合成机器的激发。角蛋白是被称为“角蛋白中间细丝”的细胞骨架纤维聚合物的构造单元，帮助细胞抵抗机械损伤。这一新发现揭示了一个出人意料的机制，细胞骨架利用该机制调控蛋白合成和生长。它对了解身体怎样进行组织重造具有广泛意义。

能解释“西格玛F”转录因子作用的数学模型

发育生物学中一个关键问题是，含有相同基因组的细胞何以有不同基因表达模式。这个问题归结为名为“芽胞杆菌”（Bacillus subtilis）的细菌的基本生物学问题。在孢子形成的早期，由于营养压力，一个“芽胞杆菌”细胞内部分裂成两个腔室，它们注定要走不同发育路径。一个被称为“西格玛F”的转录因子在该过程中是一个关键因素，它和控制它的调控因子已经受到了广泛的研究。然而，关于差异性基因激发如何开始的详细情况仍然不明了。现在，研究人员开发出了一个数学模型，它能在试管试验中重复实验结果，并能解释“西格玛F”的作用。该模型发现，两个细胞类型之间体积比的变化，是细胞命运的主要触发因素，该变化导致它们当中其中一个中的一个关键磷酸酶（SpoIIE）的活性发生变化。