本期《自然》《科学》精选

　　

8月3日Nature

封面故事：一种新型智能液体微型镜头

光学成像、医学诊断和“建在一个芯片上的实验室”技术等领域的微型化趋势，正在为尖端微型镜头创造出一种市场需求。现在，研究人员研制出了一种新型智能液体微型镜头，它与目前的大多数镜头的不同之处在于，它能自对焦。这种镜头的关键部件是一种能对刺激产生响应的水溶胶，该水溶胶被集成进一个微型液体系统中，充当一个液滴的容器。该水溶胶同时探测刺激和促使液滴形状发生变化，从而也使焦距发生变化。刺激包括生物和化学试剂以及物理参数。在这种微米尺度上，固定的液-液界面被用来获得稳定的装置，从而实现10秒到几十秒的响应时间。这样的镜头可以具有几乎任意长度的焦距，并且可以方便地集成进阵列中。本期封面所示为一种智能液体微型镜头，在其中，一种水溶胶（图中带斑纹的环）根据一个局部刺激调控镜头形状。


钙调蛋白的水平与鸟喙长度相关

几年前，“达尔文雀类”（指在教科书中始终与自然选择的适应辐射联系在一起的鸟类）不同物种的喙的深度和厚度被发现与Bmp4 (骨形态遗传蛋白-4)的表达相关。当时，一次寻找候选目标的筛选工作并没有发现任何有可能与不同喙长度有关的基因。现在，对不同“达尔文雀类”胚胎的喙原基中的转录情况所做的DNA微阵列分析表明，钙调蛋白（一种参与Ca2+信号作用的分子）的水平与喙长度相关。有了这两个调控喙生长不同尺度的通道，就可以设想出一个能够在不同选择条件下生成很多不同喙结构的机制来，从而也能选择出一个比较好的关于适应辐射的模型来。

P2X受体的重要性

ATP是所有活细胞中能量交换的通用货币，但它也存在于细胞外，与跨膜受体发生相互作用，来影响神经细胞、肌肉、腺体和免疫细胞中的细胞内事件。在从细胞中释放出来时，ATP可激活P2X受体，该受体是存在于大多数身体组织中的非选择性阳离子通道。由于没有药理学方面的工具，科学家对这些受体所发挥的生理作用很不了解。但现在有了“苏拉明”(suramin) 和PPADS这样的P2X阻断药物，这些受体作为细胞表面ATP传感器在健康和疾病中的重要性正在被人们所认识。


一些基因对胚胎干细胞分异的影响

在一项大规模基因组学研究中，研究人员确定了大量候选基因对细胞分异的调控作用的贡献。短发卡RNA（shRNA）基因沉寂作用被用来逐个沉寂65个基因的表达，这些基因的表达水平在小鼠胚胎干细胞分异时是下降的。将这些基因中的7个删除，会对自我更新产生负面影响。这些分子在使胚胎干细胞具有自我更新的能力和生成很多其他细胞类型的潜力方面可能发挥着重要作用。

面部识别的机制

30年以前，研究人员在猴子的下颞叶皮层中发现了面部选择神经元。尽管此后有数十项关于这种“面部细胞”的报道，而且人们还普遍假设这样的神经元很可能参与面部识别，但此后人们几乎没有对尖峰响应与关于人类面部感觉的大量心理物理文献进行对比。但现在，一组新的实验结果将猴子下颞叶皮层中的面部选择神经元与关于面部感觉的一个明确的心理层面联系了起来。在该研究中，研究人员对短尾猴进行训练，让其识别由电脑生成的人脸。结果表明，参加实验的猴子是通过将电脑生成的一个人脸与其大脑中存储的一个一般的或“标准”的人脸进行对比来识别的，而不是通过记忆每个人脸是什么样子来进行识别的。人类中的一个类似的机制也许可解释我们为什么能够在不到一秒的时间内识别出一个面孔来。

能激活Merlin肿瘤抑制因子的磷酸酶

研究人员已经识别出了激活Merlin肿瘤抑制因子（也被称为神经纤维瘤-2）的磷酸酶。它是一种肌浆球蛋白磷酸酶，被内生抑制因子CPI-17所抑制，后者的水平在人类肿瘤中经常是升高的，可能通过使Merlin失去活性而有助于癌症的形成。将这些发现放到一起，我们就会看到一个新的肿瘤抑制级联过程，该过程可通过至少两种方法被破坏：通过突变（NF2），或通过升高假定的新致癌基因CPI-17的水平。


描述锯蛋白分异的分析模型

相同锯蛋白微粒能在活体中产生不同表现型或不同“类别”。这个矛盾通常是用锯蛋白构型的差异来解释的。Tanaka等人提出了一个分析模型，该模型描述了酵母中锯蛋白不同物理参数与锯蛋白微粒之间的相互影响何以导致一种特定类型的锯蛋白的出现。他们的实验显示，最强的表现型事实上是通过一个生长缓慢而脆性增加（脆性增加会促使锯蛋白分裂）的微粒生成的。 锯蛋白微粒进行分裂、为进一步生长生成新的“种子”的趋势，在感染性（锯蛋白）和非感染性淀粉质对其寄主的重大生理影响中可能是一个关键因素。

　

8月4日Science

人类大脑中的非理性
如果有人给你50美元，你愿意保留其中的20美元呢，还是丢掉30美元？新研究将某些非理性决定(类似于选择保留20美元，因为“保留”看起来比“丢掉”好)跟踪到大脑中与感情有关的中心。这项研究还把理性的决定(人们意识到保留20还是丢掉30没有差别)与大脑的另一个区域联系起来。Benedetto De Martino和英国的同事研究了所谓的"框架效应," 既用正面或反面的方式给出选择影响一个人的决定。有关经济决策的理论传统地假设人根本上是理性的，所以不会受框架效应的影响。本文作者对参加试验的志愿者在他们选择在两个不同背景下如何处理一笔钱时做脑成像。表现出更易受框架效应影响的志愿者在大脑名为杏仁体的与学习和感情有关的区域中有更高的活性。作者还报告说，他们能够靠测到的大脑另一个区域(腹侧和内侧皮层)中增加的活动来预测哪些志愿者最不易受框架效应的影响，也就是说他们也许是最理性的。 
报告：Frames, Biases, and Rational Decision-Making in the Human Brain, Benedetto De Martino, Dharshan Kumaran, Ben Seymour, and Raymond J. Dolan 


血栓纤维的超弹性
新研究提出，形成血栓的网状母体的纤维出人意料地有弹性。Wenhua Liu和同事在本期的一篇简报中报告说，这种纤维能延伸到其长度的三倍而不失去弹性，而且只有在延伸到其长度6倍时才断掉。当血浆的一个可溶解的成分纤维素原被转变为纤维蛋白的分支网络时，就形成了血栓。文章作者说，对单个纤维蛋白的机械型能过去了解甚少，虽然这种信息对测试血栓的机械模型是必需的。他们用一个原子里显微镜的探针来拉长这些纤维。整体的纤维蛋白栓“只有”百分之100到200的延伸性，意味着血栓变形是通过单个纤维的拉伸发生的，而且栓的破裂一定是纤维连接断开的结果。这个结果出人意料，因为许多网络对张力的响应是首先排列纤维，然后拉伸，这样的网络比单个纤维更有伸缩性。 
简报：Fibrin Fibers Have Extraordinary Extensibility and Elasticity, W. Liu, et al. 

抗体的双重作用与发炎
某些抗体有双重身份，它们有时处于支持发炎的状态、有时处于抵抗发炎的状态，新研究显示它们是靠修饰附着在其上的糖来转变状态的。发炎对身体有好处，因为它帮助抵抗感染，但是如果发炎失去控制，它也可能损害身体的组织。类似地，IgG类的抗体通常是不发炎的，但是它们能在感染是帮助补充发炎细胞。Yoshikatsu Kaneko和同事报告，IgG抗体通过修饰抗体上与免疫细胞结合部位的糖体来实现这个转变。通常，免疫细胞的受体与糖增强的抗体形式的结合相对较弱，这就给细胞信号使它们在表面上带很多的抵抗发炎的蛋白。但是在感染时，糖体消失，使抗体与免疫细胞的结合变得很强，这就“上调”了支持发言信号的表达。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。 
报告：Anti-Inflammatory Activity of Immunoglobulin G Resulting from Fc Sialylation, Yoshikatsu Kaneko, Falk Nimmerjahn, and Jeffrey V. Ravetch 
研究评述：Sugar Determines Antibody Activity, Dennis R. Burton and Raymond A. Dwek 


石笋与气候研究
石笋以及岩洞中其他碳酸盐沉积会不会成为21世纪气候变化研究的“冰芯”？从冰芯得来的气候记录在过去20年中彻底改变了气候变化的研究，但是Gideon Henderson在本期一篇研究评述中指出，洞穴碳酸盐结构比冰芯有更多的优越性。冰芯主要在远离人群分布的地方形成，与冰芯不同，世界各地都有洞穴，而且它们能用铀的放射性衰变来精确地测定年代。精确测出年代的洞穴记录能帮助建立跨越地球不同地点气候变化的关联，比如北大西洋的变冷与亚洲干旱，而且还能帮助搞清影响长期冰川周期的因素。 
研究评述：Caving In to New Chronologies, Gideon M. Henderson