本期《自然》与《科学》精选

　　

7月13日《自然》

封面故事：人造神经运动装置

本期封面所示为BrainGate飞行员临床试验的第一位参与者Matt Nagle。在颈部脊索损伤后，他的胳膊和腿不能动了。布朗大学神经科学系的研究人员与生物技术公司Cyberkinetics及其他三个机构的人员合作，发现与运动有关的信号可通过一个植入的BrainGate芯片从大脑向外传递，使患者能够驱动一个电脑屏幕光标，启动简单的自动装置。这种人造神经运动装置有可能为研制可以代替或恢复瘫痪患者丧失的运动功能的系统铺平道路。（Article p. 164; News and Views; News Feature; www.nature.com/podcast）在这项进展之前，这种类型的工作主要是在猴子身上进行的。在最近的一例这种研究中，研究人员使这类装置的运动速度与当前的装置相比有了很大提高，从而使得研制可在临床上使用的脑机器接口的前景更加乐观。

减数分裂过程的控制

中引起减数分裂发生一个缺陷的突变进行甄别过程中识别出来的。在不久前，尽管有大量分子遗传学研究工作证实了该蛋白在减数分裂中所起的中心作用，但科学家对Dmc1的生化性质却知之甚少。Matthew Neal 和 Scott Keeney对最近关于减数分裂重组的分子步骤的研究工作进行了评述，重点是Dmc1及其辅助蛋白。在减数分裂重组过程中DNA链交换的控制是一个复杂的过程，对有性生殖非常关键，而一种将生化和遗传方法结合在一起的研究方法将对染色体行为的这个方面做出解释。

最喜欢酸的产烷生物

微生物学家成功培养出了迄今所发现的最喜欢酸的产烷生物。新物种是在纽约州的McLean沼泽中发现的，是被称为“甲烷微生物”的一个类群中的一员。该物种喜欢在pH值为5左右的环境中生长，以前这个纪录的保持者为Methanobacterium espanolae，它的最佳pH值在5.5和6之间。虽然其他一些产烷生物能在pH值低至4.5的环境中存活，但该新物种是第一个在这样的酸性条件下表现出生长和最佳产烷性能的物种。生活在酸性土壤泥炭沼泽中的微生物是大气甲烷的重要来源，这种甲烷与全球变暖有关。

一类新的小RNA：piRNA

在RNA干涉中，小RNA（siRNAs 或 miRNAs）被用来调控基因表达。它们作为特征因子，将 RISC复合物引导向互补的mRNA目标。RISC的一个主要成分是Argonaute家族的一种蛋白。现在，独立进行研究工作的两个小组发现了一类新的小RNA，它们与Argonaute家族的一个分支、即Piwi类蛋白发生相互作用。这些睾丸特有的小RNA（被称为piRNA）比以前所描述的小RNA稍长一些。piRNA功能尚未确定，但它们也许在精子的产生中扮演一个角色。

肌浆球蛋白-V的三维结构

人们对细胞用来将特定成分送到正确地点的机制越来越感兴趣。运动蛋白肌浆球蛋白执行很多这样的运输功能。现在，Liu等人已经确定了肌浆球蛋白-V一种被抑制状态的三维结构：该结构显示了解决将一个分子马达从其目的地返回出发点的问题的一个新机制。当肌浆球蛋白-V没有运载货物时，它采用一种紧凑的结构，该结构与迅速作踏板运动的肌动蛋白细丝结合在一起。在另一篇论文中，Thirumurugan等人利用各种不同的方法证明，在没有货物时，肌浆球蛋白-V与货物结合的区域结合到其自身的运动区域上一个特定目标上，抑制其自己沿肌动蛋白轨迹的运动，削弱其与肌动蛋白的结合。这两篇论文揭示了细胞所采用的、将货物运输置于控制之下的巧妙方法。

7月14日《科学》

霸王龙的生命史
霸王龙也许有与长寿的鸟类和哺乳类类似的生命史：它们很可能活过了未成熟期，大多数是在中年和晚年死亡的。人们对恐龙的生命史知之甚少，所以Gregory M. Erickson 和同事描绘的霸王龙的生命史也许能为了解恐龙行为提供线索，而且也许能解释为什么博物馆中几乎没有未成年恐龙的样品。研究人员分析了加拿大阿尔伯达省附近丰富的霸王龙化石沉积，这些化石代表了短时间段内死亡的一个种群，他们提出霸王龙的身体超过一定大小后活过未成熟期的可能性增加。中年阶段交配和掠食的压力增加了该阶段霸王龙死亡的可能性，而且最年长的化石表明，与不如类动物以及其它长寿物种类似，恐龙也受到衰老所带来的衰弱的影响。 
报告：Tyrannosaur Life Tables: An Example of Nonavian Dinosaur Population Biology, Gregory M. Erickson, Philip J. Currie, Brian D. Inouye, and Alice A. Winn 


大猫鼬教小猫鼬捕猎
有关野生猫鼬的新证据提出，人类也许不是主动教育下一代的唯一物种。动物世界中几乎看不到教育行为：一个个体传递给另一个个体技能的指导机制。Alex Thornton和Katherine McAuliffe现在显示，年长的猫鼬教幼小猫鼬如何抓取食物，老猫鼬用把美味推到里小猫鼬更近的地方、甚至把蝎子的螫针先摘掉再让小猫鼬试着抓等来增加猫鼬崽触摸活的被捕食动物的机会。随着猫鼬崽的长大和变得更熟练，老猫鼬也随着时间改变它们的行为。研究人员发现，教育对年长猫鼬来说是一种代价，因为它们从中得不到直接的好处，而且它们在这个过程中花不少的时间和力量。 
报告：Teaching in Wild Meerkats, Alex Thornton and Katherine McAuliffe 


找金矿的细菌
澳大利亚的金沙为细菌能对天然金块的形成有直接贡献提供了迄今为止最有力的证据。Frank Reith和同事显示，在两个金矿中，细菌生物膜与土壤中发现的几乎所有的金沙有关联，但与土壤本身没有关联。DNA测试表明这种探矿微生物大概是一种名为Ralstonia metallidurans的细菌。这种细菌也许通过沉降金作为一种给它们的环境解毒的方法，从而使金在细胞内积累，或者在某些情况下使细胞膜外镀一层金。 
报告：Biomineralization of Gold: Biofilms on Bacterioform Gold, Frank Reith, Stephen L. Rogers, D. C. McPhail, and Daryl Webb 


云、气溶胶、和气候
新的测量结果也许能帮助研究人员更好地了解气候变化中最大不确定因素之一：污染和烟雾气溶胶如何影响云覆盖？云覆盖的变化对降雨、海洋温度、以及其他气候变量能有很大的影响。Yoram Kaufman和Ilan Koren用一个叫AERONET的全球气溶胶遥感仪器网显示，云覆盖在有来自污染的烟雾的气溶胶浓度较高的地方增加。但是，增加的云覆盖意味着被气溶胶吸收的日光的减少。研究人员发现，气溶胶的类型以及它们的地理位置不影响这些关系。 
科学特快报告：Smoke and Pollution Aerosol Effect on Cloud Cover, Yoram J. Kaufman and Ilan Koren 


在纳米尺度控制摩擦力
本期有两项研究提出了在纳米尺度设备降低摩擦的不同方法。摩擦是机械设备中最古老的问题，在纳米尺度这个问题变得更为突出，在这个尺度的材料大多部分都受到表面磨损，而且在小关闭空间中润滑剂会变得稠和黏。现在，Anisoara Socoliuc和同事显示，通过垂直于界面的一个摩擦力显微镜的硅探针滑过氯化钠晶体时产生的小振动力，如何能在这样的系统中降低摩擦。在一个类似的系统中，Jeong Young Park和同事通过用施加给参杂的硅表面不同的电荷量来控制摩擦。这两种技术降低了在原子尺度表面间相互作用中常见的粘住-滑动运动。在一篇相关的研究评述中，Robert Carpick讨论了为什么在纳米和微米尺度设备中必须克服摩擦才能使这些设备在商业意义。 
报告：Atomic-Scale Control of Friction by Actuation of Nanometer-Sized Contacts, Anisoara Socoliuc, et al. 
简报：Electronic Control of Friction in Silicon pn Junctions, Jeong Young Park, D. F. Ogletree, P. A. Thiel, and M. Salmeron 
研究评述：Controlling Friction, Robert W. Carpick 


将隧道结研究提到新水平
隧道结由两个金属电极和一个将其隔开的绝缘材料组成，电子能从一个电极穿越过障碍到另一个电极，本期一篇研究评述说，绝缘材料的性质是新型隧道结的关键。Evgeny Tsymbal 和Hermann Kohlstedt讨论了新隧道结的一种：铁电隧道结，这种隧道结用铁电材料作为绝缘层。该材料中的电子极化能通过一个外加电场来控制，这个隧道结增加了一个新的性质，而且可能带来全新的电子部件。如果将这种隧道结中的普通金属电极改为铁磁金属，则能产生更多的可能性，使这些隧道结同时具有铁磁和铁电的性质。 
研究评述：Tunneling Across a Ferroelectric, Evgeny Y. Tsymbal and Hermann Kohlstedt
（生物通：万纹）