1月25日《Nature》精彩文章速览

　　

2007年1月25日《Nature》精彩文章摘要：

1 封面故事：能进行基本逻辑推理的鱼

鱼类并不是因为聪明而出名，但它们可以被添加到具有逻辑思维入门知识的动物清单中。传递性关系推理，指的是根据已知关系来推理未知关系，这种能力是逻辑推理所必需的，也被看作是儿童发育过程中的一个重要步骤，而类似的能力也见于非人类灵长目动物、大鼠和鸟类。Astatotilapia burtoni是一种领土鱼（territorial fish），即其雄性的生殖成功取决于它们在“鱼类社会”中的地位。这种鱼能通过观察其他不熟悉的鱼之间的争斗，得知它们当中一种暗示的等级关系。令人吃惊的是，鱼是作为旁观者来间接进行这种学习的，而不需要直接强化学习。这种行为对以前的传递性关系推理模型提出了质疑，它表明，这些鱼在其特定的生存和生殖条件下已经形成了鲜明的推理机制。封面所示为这种鱼中的一个雄性个体。Page: 429

2 在实验室中创建生物演化的中间体

尽管有大量现代化遗传学研究工具，但自达尔文时代以来几乎没有变化的东西是我们依靠演化结果来揭示演化过程这一事实。由于缺乏演化中间体，所以生命起源之谜的大门对智能设计的支持者仍然是开着的。但一种新方法有可能填补这个空白。该方法涉及在实验室中创建演化中间体，并在它们之间寻找可行的路径。该方法将导致能够在可供选择的演化路径之间描绘出一条路线的所谓的“适应性景观”（fitness landscapes），并且已经产生了重要的新发现。Page: 383

3 土星和木星等未知的极地能量来源

太阳系四大行星都太热，即它们的上层大气温度都高于按照它们对阳光的吸收所预测的温度。人们比较接受的解释是，“丢失的”热量被磁气圈注入进了各行星的极地地区，并通过风在各行星的全球范围内重新分配了。一项新的研究工作排出了这种可能性。Smith等人报告，由土星上的极地能量输入（在木星上也很可能是这样）所驱动的风的净效应，不是加热、而是冷却低纬度大气。这一惊人的结果将刺激科学家去寻找对低纬度大气进行直接加热的一个未知的极地能量来源或某些其他过程。Page: 399

4 原子集束和反集束行为在同一实验中的演示

氦-3是一种费米子，即一种像质子、电子和中子一样的粒子，它们所遵守的统计规则要求，在一组相同的粒子中，占据一个特定量子态的粒子可能不超过一个。费米子相互排斥（该现象被称为“反集束”现象）。不过，氦-4却是一个玻色子。玻色子同光子、介子和阿尔法粒子一样会聚集在一起，它们所遵守的统计规则允许任意数量的相同粒子占据同一量子态。两种量子统计行为的证据都已经被单独观测到，但此前没有一个实验对二者进行直接对比。通过利用两种氦元素之间物理性质上的相似性，来自阿姆斯特丹自由大学和巴黎查理法布希实验室的一个研究小组在一个实验中成功地演示了原子的集束行为和反集束行为。这是对量子统计效应所起作用的一次非常壮观的演示，并且还有可能导致关于冷原子的一些奇异的新的物理领域的诞生。Page: 402

5 搜索蛛丝马迹有了通用算法

趋化性细菌可由局部浓度梯度引导向某一个营养源。在微观尺度是这样，但在更大的尺度上，这种局部提示就不可靠了，比如说风或水流可能会驱散觅食的动物所寻找的气味。Vergassola等人利用统计方法开发出一个基于对零星线索和部分信息的探测的运动策略通用搜索算法。该策略被称为“infotaxis”，因为它能在局部使信息获取的预期速度最大化。该方法有可能在嗅探机器人的设计中找到用途。Page: 406

6 超高密度分子电子记忆装置

集成电路的微型化在20年左右时间内有可能停止，因为到那时当前的技术将不能再进一步缩小。要在这个基础上再进一步微型化，通过DRAM（即动态随机存取存储器，一个来自分子电子学的概念）、纳米线的使用和缺陷容忍架构也许还有可能实现。将这些功能结合在一起的小型容错记忆电路已经得到了演示，但随着一个160,000位的分子电子记忆装置（大致类似于预期中的一种“2020年”DRAM电路）的开发，这一方法又被提升到了另一个层次。该电路仍然有大量不工作的记忆位，但它们可以被轻易识别和分离出来，然后工作的记忆位就可以被配置成一个功能完善的随机存取存储器。（Letter p. 414; News & Views）在一篇News Feature文章中，Phil Ball对使用超高密度分子记忆装置所需的电脑架构进行分析。

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7 对关于海洋地壳形成过程的两种研究方法的比较

海洋地壳占地球表面的2/3，已经被研究了很多年，但其形成过程仍然没有被充分认识。一个问题是不易接触性：只有很少一部分海洋地壳进行了钻探和取样（地质学研究工具），而更多是依靠如地震探测（地球物理学研究工具）等遥感方法。这两种方法导致人们对地壳结构产生一些混淆。 Christeson等人通过对根据地震探测所做的解释与地质测绘结果进行直接比较，试图使两种方法所得到的结果一致起来。新获得的数据对认为地震层2A与熔岩层厚度相关的观点提出了质疑。相反，这些数据表明，2A层反射似乎相应于熔岩层内的一个变更边界。Page: 418

8 澳洲大陆更新世中期的动物

最近在澳大利亚西部干旱、无树的Nullarbor平原下面的洞穴中发现的丰富的化石源，让我们对更新世中期（距今大约800,000年至200,000年前）、远在人类到达之前澳洲大陆上的生命能够有难得的一瞥。尽管当时动植物多样性非常大（包括8种以前不知道的袋鼠物种，其中两种是树袋鼠），但当时的气候跟今天相似。这意味着气候变化一个因素不大可能是造成随后出现的将澳大利亚大型动物几乎全部消灭的灭绝事件的惟一原因。Page: 422

9 对“红潮”生物的重新认识

“红潮”生物Myrionecta rubra是一种独特的海洋纤毛虫，自达尔文乘坐“贝格尔”号考察船所进行的航行（当时他们在太平洋上看到了“红潮”）以来一直让科学家感到好奇。作为惟一真正的光营养纤毛虫（以光作为其惟一或主要的能量来源），它过去被认为拥有一种永久性的、能够进行光合作用的内共生体。但根据一项新的研究，事实不是这样的。M. rubra能够从一种特定的猎物偷取、并暂时保持一个细胞核，这种猎物就是隐芽藻Geminigera cryophila。 现在，研究发现该细胞核能将其功能保持30天左右，并被用来调控所偷叶绿体和线粒体。这一被称为“karyoklepty”的新颖的“细胞器耕作”方式可能是获得生物化学势的一种强大的演化策略，也可能是研究真核生物叶绿体获取方式的一个模型。Page: 426

10 酪氨酸激酶HER2 和HER3与癌症的治疗

某些酪氨酸激酶在很多癌症中过度活跃，抑制它们的药物如慢性骨髓性白血病治疗药物imatinib可以成功使用，但它们对所有由酪氨酸激酶驱动的癌症并不都起作用，新的研究工作指出了可能的原因。一种特定的激酶，即HER2，在乳腺癌中经常过度活跃，它通过该激酶家族中的另一个成员HER3传递信号。Sergina等人发现，当HER2被激酶抑制药物抑制时，一种反馈机制就会造成胞质膜中活性HER3的增加，如果HER2活性没有被彻底阻断的话，HER3将在胞质膜中继续发出癌细胞增殖的信号。所以，能够彻底阻断HER2活性（也降低HER3活性）的更有效的抑制药物也许能更有效地治疗癌症。Page: 437