本期《自然》《科学》精选

本期《自然》《科学》精选

　　

生物通综合：

1月4日《Nature》

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。

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。

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。

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。

12月22日《Science》：

西班牙发现巨型恐龙化石
西班牙发现的巨型蜥脚类动物的化石表明，欧洲在距今大约1.5亿年前的晚侏罗纪曾有过巨大的恐龙。巨型恐龙过去主要发现于美洲和非洲。这个新的发现被命名为Turiasaurus riodevensis，也许是欧洲陆地动物中最大的。它的重量在40到48吨之间。它的肱骨(指前腿从肩部到关节的长骨头)和成年人一样高。它爪子的第一个指头和美式橄榄球大小差不多。研究人员还找到了头骨、肩胛、股骨、胫骨、和腓骨的碎片以及牙齿、脊椎骨、肋骨、和指骨。这个恐龙是其它大陆上发现过的具有更原始的四肢和骨骼结构的一个新进化枝的一个成员。
报告：A Giant European Dinosaur and a New Sauropod Clade, Rafael Royo-Torres, Alberto Cobos, and Luis Alcalá

模型揭示人类流感的进化
一个人类季节性流感的模型展示了几十年间流感变异的动力学，它显示，虽然流感病毒在不停地突变，只是每2到8年才具有新的强度。搞清楚流感的变化至关重要，因为它在世界范围具有高度的发病率和致命率。Katia Koelle和文章合作者建立了一个展示流感随时间发展的进化史的模型。这个模型显示，大多数流感病毒的突变是中性的。偶然地一个小突变引起蛋白的大变化，使其不被可能的受害者的免疫系统所识别。这个病毒在短时间内利用能不被识别地传播导致流感的大爆发甚至带来死亡。病毒毒性的增加是由hemagluttinin分子的一个主要变化引起的。病毒在下几个流感季节的连续突变也许会导致小的结构变化，但是受害者会有某种程度的交叉免疫力，能够控制病毒的复制。病毒毒性从而减弱，形成新的密切相关的毒株簇。几年后，当一个突变的“逃逸”引起又一次流感高峰时这个循环再次开始。该模型揭示了季节性流感的两个主要的突现模式: 一个遗传多样性的爆发-减弱模式，和一个在簇转变后的复发期。除了与流感发作成功地匹配外，这个模型帮助机械地结合了病原体流行病学与进化。模型也许也适用于其他突变影响疾病发展的疾病，比如疟疾、癌症、和抗生素抗药性等。一篇相关的研究评述讨论了这项研究。
报告：Epochal Evolution Shapes the Phylodynamics of Interpandemic Influenza A (H3N2) in Humans, Katia Koelle, Sarah Cobey, Bryan Grenfell, and Mercedes Pascual
研究评述：Influenza Escapes Immunity Along Neutral Networks, Erik van Nimwegen

松鼠预先计划
研究人员报告说，在红松鼠食用的树木大批产树籽之前，这些松鼠生产比平时更多的一窝仔。这些树用一种“饱和与饿死”的战略来对付吃树籽的动物，它们脉冲式地生产种子。生态学家通常假设生物体的繁殖和种群生长是由它们所需的资源现在或较近的过去的丰富程度所决定的。通过在加拿大、比利时、和意大利跟踪美洲和欧亚大陆的红松鼠的种群，Stan Boutin和同事发现，有些动物也能将它们的繁殖与未来种子的生产脉冲相协调。现在还不清楚是什么信号让松鼠增加繁殖，但是它们会生产更多的仔来利用未来的食物供给。
报告：Anticipatory Reproduction and Population Growth in Seed Predators, Stan Boutin, et al.

一个蛋白、两种功能
新研究展示了一个蛋白如何响应不同的环境来完成两种完全不同的功能，铁调节蛋白IRP1在富铁细胞中的作用是催化，而在贫铁细胞中，它帮助调节涉及铁输运、存贮、或利用的基因的表达。William Walden和同事确定了IRP1蛋白与信使RNA中一个响应铁的元素结合的晶体结构，为该蛋白的部分如何为完成这两种不同的任务重新排列提供了线索。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。
研究文章：Structure of Dual Function Iron Regulatory Protein 1 Complexed with Ferritin IRE-RNA, William E. Walden, et al.
研究评述：If the RNA Fits, Use It, Tracey A. Rouault