6月21日《自然》精彩文章速览

6月21日《自然》精彩文章速览

　　

封面故事： 一级方程式赛车将采用环保科技

                   

赛车活动很难是“绿色”的：在赛场上，车手和赛车转圈跑；而在工厂里，风洞在24小时不停地运转，就为了争取赛场上那1/10秒的领先。但是，在给我们带来了蝶形刹车、主动悬挂、ABS刹车和电子引擎管理等先进技术的“品种改良”传统中，还有一些对一级方程式赛车进行重塑和绿色改造的宏伟计划。从2009年开始，新的条例将要求减少这项运动的环境影响，采用“动能恢复系统”（KERS）来利用赛车减速过程中本来会浪费掉的能量。激烈的竞争、智慧的技术和大笔的研究预算相结合，将推动这项技术的研发和应用，并将把KERS技术最终带给普通汽车。Andreas Trabesinger对这一新技术背后的科学问题进行了分析。（News Feature p. 900）本期封面照片所示为麦克拉伦车队的赛车手路易斯•汉密尔顿在加拿大蒙特利尔首次夺冠后领奖的情形，该项赛事是今年北美两项一级方程式比赛的第一项。Page: 900

不可为而为之的微生物研究

微生物到处都是，在很多环境中它们绝大多数不能用传统方法来培养。环境基因组学（Metagenomics）（即对一个环境中发现的所有DNA进行全面分析的一个学科）研究显示了很多关于这些看不见的微生物的信息。但对一些微生物学家来说，这个结果只能促使他们走向极端——去寻求对那些不能培养的微生物进行培养。Page: 959

一种改进的癌症模型

传统小鼠癌症模型是通过将一种致癌基因转移进小鼠胚胎中做成的。转移后实验鼠会患癌症，但所患癌症却不会表现在人体中所发现的明显的基因组不稳定性。人类癌症一般与很多基因变异有关，其中有些是致癌的，有些是正在形成中的疾病的构成部分，而有些则是偶然发生的。现在，研究人员已经培养出一个能够模仿人类癌症中基因组稳定水平的新的小鼠模型。研究人员是把能够引起染色体不稳定的遗传要素用基因工程方法转移进易患淋巴癌的小鼠体内而培养出这一小鼠模型的，该模型在很多方面与人类疾病非常相似，包括基因FBXW7 和 PTEN发生删除和突变等。Page: 966

科学家拟研制采用液体镜面的太空望远镜

为了研制一种能够观测比下一代太空望远镜——“詹姆斯•韦伯太空望远镜”所能看到的天体暗100到1000倍的天体的太空望远镜，研究人员正在进行一项可行性研究。尚未问世的这种仪器就是“月球液体镜面望远镜”，所依靠的是由一种旋转的液体组成的一个20米到100米的镜面。红外线对于红移值为z>7的天体（真正的早期宇宙）的观测来说尤为重要，为此，需要镜面温度低于130 K。最新研究表明，该项目的这一部分是可行的。通过用银涂上一层离子液体，就能获得一个光滑的、在数月内保持稳定的表面。当前所采用的离子液体的温度低至175 K。有很多种不同的三元离子液体可供选择，其中一些的熔点应当会低于130 K。Page: 979

获取更好生物燃料的一种新的催化过程

生物燃料作为一种可持续性能源这些天屡屡见诸报道。在交通运输应用上，生物燃料通常指由生物质提取的乙醇。但乙醇作为运输燃料有其局限性：它挥发性强，吸水，能量密度低。来自威斯康星大学麦迪逊分校的一个研究小组研究出由两个步骤组成的一个催化过程，可将果糖转化成一种要好很多的液体生物燃料——2,5 二甲基呋喃（DMF）。果糖是直接从生物质提取的或通过葡萄糖的异构获得，DMF的优点是能量密度比乙醇高40%，沸点较高，不溶于水。在DMF生产实现商业化之前还需要进行一些工作，但这一新的催化过程看起来很有希望。Page: 982

北冰洋的演化过程

北大西洋北部和北冰洋中的深水形成，是全球热盐循环的一个关键驱动因素，因而也是全球气候变化的一个关键驱动因素。由于缺乏来自北极深海海床的沉积物，这一领域的研究工作受到了影响。但当研究人员于2004年在ACEX实验中从北冰洋中部钻取第一批沉积芯后，这种情况就改变了。这一独特的428米厚的新生代沉积序列保存了古环境史的一个关键部分：北冰洋成为其当前形式的时间。弗拉姆海峡(Fram Strait)的逐渐打开，导致这个区域从一个被陆地包围的湖泊一样的水体变成一个海湾型的水体，就像黑海一样，与外界有可变的水流循环，最终在距今约1750万年前发展成与外界能够完全进行水流循环的“海洋”阶段。Page: 986

对上层地幔“水过滤”模型的新认识

在2003年9月发表在Nature上的一篇论文中，David Bercovici 和 Shun-ichiro Karato提出一个关于地球上层地幔对流的模型，这个模型解决了一些遗留问题。他们的“水过滤”模型涉及地幔410公里厚的地震不连续带上的一个熔融层或流体层，然而事实证明，对这一地层进行地球物理探测有困难。Daniel Toffelmier 和 James Tyburczy试图通过将区域磁深度声纳探测数据与对上层地幔和过渡带上含氢的矿物质的电导率的估计值结合起来解决这一问题。他们发现，在410公里深处有一个5-30公里厚的熔融层的事实与来自美国西南部（图森市）的数据是一致的，但其他地区的数据却并不要求存在这样一个熔融层。所以，所假设的过渡带水过滤是区域性出现的，但可能并不是全球性现象。Page: 991

亚马逊次生林研究及全球氮循环

亚马逊原始森林的约16%已被砍伐用于农业生产，但这些土地中很多已经不再使用，并开始重新生长森林。这样的“次生林”正在变得越来越重要，因为热带土地利用变化导致很多地方经历了农业生产阶段。对处于3年到70年的恢复期的亚马逊地区森林所做的一项新的研究显示，氮和磷的循环过程与在土地利用变化过程中所损失的氮是一致的。尤其是，氮的供应是短暂的，很容易被自然扰动或人为扰动所破坏。了解养分循环过程在次生林演替过程中怎样变化，将有助于对亚马逊生态系统进行更好的管理。（Letter p. 995）另外，在氮循环方面，结合一个全球生态系统模型对关于开阔海洋上的硝化作用的几乎所有现有数据所做的一项分析表明，关于海洋硝化作用的被人们普遍接受的假设是不正确的。被海洋吸收的硝酸盐中很多是通过最近接近表面的硝化作用产生的，而且，在全球尺度上，硝化作用占生长中的浮游植物所消耗的硝酸盐的一半左右。这意味着，以前很多试图对海洋碳输出进行量化的工作可能做了明显过高的估计。Page: 999

胎生哺乳动物的起源时间与地点

关于胎生哺乳动物（包括人类和几乎所有其他以胎生方式养育后代的哺乳动物）是否是在距今6500万年前（当时恐龙开始灭绝）开始其漫漫演化旅程的、或者说它们是否还有更久远的演化历史存在很多争论。根据来自蒙古的一种距今7500万年前的哺乳动物的一个新发现的化石所具有的特征，结合对整个白垩纪哺乳动物的形态所做的一项全面分析，研究人员发现，胎生哺乳动物有一个“爆炸性”的演化起源，时间就在恐龙灭绝的时候。北方的“劳亚古陆”(Laurasia)和南方的“冈瓦那古陆”（Gondwana）都曾被与胎生哺乳动物的起源联系起来。这项研究工作表明，胎生哺乳动物的起源发生在白垩纪末（距今约6500万年前）的“劳亚古陆”。Page: 1003

一种新发现的造血干细胞数量调控成分

研究人员通过对斑马鱼进行化学基因筛选，发现了一种以前没有被识别出的脊椎动物造血干细胞（HSC）数量调控成分。在对成年鱼进行辐射之后，前列腺素E2 (PGE2 )能增加胚胎中的HSC和增强骨髓恢复能力。PGE2对干细胞和先祖细胞数量的这些效应在不同脊椎动物物种中都保留了下来。这项工作表明，对这一通道的调控有可能被用来治疗接受骨髓移植的患者和某些形式的贫血。Page: 1007