2007年第一期《Nature》文章精选

2007年1月4日《Nature》新闻一览：Cover Story封面故事：“土卫六”上存在大量液体有了可信证据 ； “小洞”的新生；生命史的生物化学记录； 脉冲星为什么旋转？；量子计算机的另一种架构； 古气候变化与古文明兴衰；研究已灭绝动物饮食习惯的新方法；每个碱基对的突变率的直接估计结果；一种喜欢在黄铁矿排出的酸性水中生活的微生物

　　

封面故事：“土卫六”上存在大量液体有了可信证据

土星卫星“土卫六”上存在液态甲烷海或湖是20多年前预测的。但由于该星球上一层浓雾使得人们无法就近观测，所以一直没有可能确认其存在。当然，这是“卡西尼”探测器2006年7月22日掠过该星球之前的情况。本期Nature发表的本次掠过时获得的雷达成像数据，为该星球上大量液体的存在提供了可信证据。本期封面所反映的是“卡西尼”看到的东西。该图像上的强度（图像是着色的，只不过其颜色并不表示人类眼睛看到的颜色）与雷达反向散射界面的对数成比例。湖泊的颜色比周围陆地要暗一些，图像上通过将低反向散射区域染成蓝色、将雷达亮度大的地区染成褐色来突出湖泊。雷达图像的条纹大约140公里宽，被透视缩短，以模拟最高纬度地区的倾斜视角，是从其西边的一个点看到的情况.

“小洞”的新生

用一个上面有小洞的不透明屏幕所做的实验，是早期光物理研究工作中的主要实验方式。后来，“小洞”就不常用了。但近年来，金属膜中亚波长洞的使用在光学研究中又变得很重要。这些薄膜由于涉及到表面波因而有独特光学性质，因为表面波具有能够将光集中在洞中并导致高穿透率等功能。由于它们的性能可用纳米制造技术随意改变，因而小洞正在光电子、化学传感和生物物理等领域找到新应用。

生命史的生物化学记录

化石传统上被用来追踪随着时间的推移而发生的演化变化。但我们也可以将自己的历史保存在生物化学中。Claudia Acquisti等人已经发现了各种生物将氧吸收进跨膜蛋白中的方式所发生的系统变化。真核生物中的膜蛋白和腔室化的原核生物往往要比更简单的原核生物含有更多的氧。这可能反映了早期地球上所发生的事件，当时大气中低含量的氧正在上升至其今天的含量。

脉冲星为什么旋转？

当一个脉冲星（一颗旋转的中子星）在一颗巨大的前体恒星坍缩之后而诞生时，它在迅速旋转：最初转动周期在300毫秒左右。 普遍假设是，这种旋转是从其前体继承来的，是角动量守恒的结果，但关于恒星演化的成熟理论不能充分解释要使这种情况发生所需的迅速旋转。Blondin 和 Mezzacappa现在已经为这种旋转找到了另一个来源，即这种旋转来自正在坍缩的超新星的不稳定性。这一新机制所产生的最后自旋周期与观测结果一致，即便是从球形对称的初始状态也是如此。

量子计算机的另一种架构

此前，量子计算机的实验性原理验证操作演示一直都是没有准的， 换句话说，计算所产生的主要是有错误的结果，只是在少数情况下才会成功。现在，Prevedel等人尝试了另一种新颖的量子计算机架构，他们通过“向前馈送”相关事件、然后进行实时纠错的办法成功消除了被称为“emergent errors”的错误。 在效果上，相当于在“计算”按钮被按下时量子计算机被迫产生正确结果。这种单向量子计算（它基于被称为“cluster states”的高度纠缠的多粒子态）的实验演示，对这些系统今后的开发来说有可能是一个关键结果。

古气候变化与古文明兴衰

研究人员从中国湖光岩玛珥湖获得了过去16,000年的一个古气候记录，时间分辨率几乎达到了年。湖泊沉积物的磁性质和钛含量被认为反映了东亚冬季季风强度的变化，因而为记录能带来降雨的夏季季风强度的古气候档案提供了一个补充。这些记录表明，冬季和夏季季风强度之间有一个反相关，该现象最好由“热带间收敛区”（ITCZ）（一个环绕赤道的低气压带）的迁移来解释。有趣的是，古代玛雅文明和中国唐代文明的兴衰分别与来自Cariaco盆地和湖光岩玛珥湖的沉积物中所记录的干期巧合。是否ITCZ位置的较大迁移同时促成了太平洋相对两面的两个文明事件？

让蚊子找不到要咬的人

很多昆虫具有能探测二氧化碳的神经元，而这种神经元的作用却因昆虫生态习性的不同而不同。比如说天蛾（Hawkmoth），它们用它来测量曼陀罗花的质量。而蚊子和其他食血昆虫则会被我们所发出的二氧化碳吸引。果蝇也有这些传感器，研究人员已经在其身上识别出了两种受体：Gr21a 和 Gr63a。只有其中一种受体的果蝇对二氧化碳不敏感，但当两个基因都在神经元中表达时，它们对该气体就敏感了。类似的基因也存在于传播疟疾的蚊子中，所以它们可能是以降低蚊子找到要咬的人的能力为目的的药物的有用的目标。

研究已灭绝动物饮食习惯的新方法

古生物学家希望能够重建已灭绝动物的饮食，将其作为它们生活方式的一种指示。这通常需要将化石牙齿与可比的现存动物的牙齿进行非常细致的比较。现在有了一种新方法，它建立在一个虚拟牙齿数据库基础之上，而这个数据库是用来自81种食肉动物和啮齿动物的牙齿的441幅数码影像建立起来的。该新方法耗时比较少，而且可能更准确。在食肉动物和啮齿动物的例子中，牙齿比较表明，牙冠表面复杂性直接反映所吃食物。现存物种不同饮食种类之多意味着，将这种多样性考虑进去时，这一新方法对于在现存物种中没有接近的可比对象的化石来说尤其有用。

每个碱基对的突变率的直接估计结果

遗传学上的很多理论计算依赖于对u的估计，它是一个生物的基因组中单位核苷的突变率，但其价值一直有争议，因为以前只有间接的估计结果。现在，研究人员已经首次获得了果蝇每个碱基对的突变率的直接估计结果，其依据是，对突变积累系的基因组进行扫描，以寻找DNA中所发生的突变。新的估计结果相对较高，说明抑制有害突变的选择有利于性和重组的演化。

一种喜欢在黄铁矿排出的酸性水中生活的微生物

Ferroplasma acidiphilum是最近发现的喜欢极端条件的微生物，存在于富含铁和重金属的酸性环境中，如黄铁矿排出的酸性水中。 大多数已知现有生物只含有少量铁金属蛋白，与Ferroplasma acidiphilum共享黄铁矿生活环境的该微生物在种类史上的近亲也含有正常的蛋白组。但Ferroplasma acidiphilum的代谢机制在已知生命形式中是独特的，其独特之处是，它的蛋白组所含铁金属蛋白百分比异常地高。很多这些蛋白中的铁原子起“铁铆钉”的作用，用来稳定它们的三维结构。一个可能的、也是人们迫切希望得到的解释是，Ferroplasma acidiphilum一类的微生物是完全在黄铁矿生活环境中演化的，其蛋白组也许代表着一种早期的细胞生命形式。