1月17日《自然》杂志精选

1月17日《自然》杂志精选：老鼠洞的基因联系、关于记忆机制的重新思考、Pol II TFIIB复合物在自由状态和结合状态下的结构等。

　　

 
波函数量子化学方法
 
对固体材料计算的应用前景
 
固体材料的计算描述目前主要采用基于“密度泛函理论”的方法。采用基于波函数的量子化学方法会更有吸引力，也可能会更准确，尽管后者由于所涉及到的复杂计算尚未引起很多关注。现在，George Booth及其同事介绍了有助于降低这类量子化学方法的计算成本和复杂性的最新进展如何为它们对各种真实固体材料的成功应用开辟了道路。
 
造成东非干旱的因素
 
东非最近发生的灾难性干旱之所以严重，部分原因是，它是叠加在春季降雨量的一个持久的、十年尺度的下降过程之上的。试图了解造成当地水文气候变化的机制以及由此所引发的粮食安全问题的努力，因仪器记录的短暂而受挫——短暂的仪器记录使得研究人员难以梳理出它们在几十年时间尺度上的影响。Jessica Tierney等人在这篇论文中发布了对过去数千年的一个古气候合成研究结果及模型模拟结果，它们显示：东印度洋（而不是太平洋）的海洋温度变化是东非降雨量的支配性的长期影响因素。印度洋的较低温度条件造成一个局部大气环流，该环流有利于形成上升的条件和更多的降水。
 
深层地幔中存在富含镍的橄榄岩
 
Claude Herzberg和该文的共同作者研究了来自巴芬岛、西格陵兰、翁通爪哇高原、高格纳岛和加拉帕戈斯群岛中的菲尔南迪岛的熔岩。这些地方的玄武岩（被认为来自深层地幔——地幔柱）被发现是从橄榄岩形成的，其中的镍含量比形成海底山脉所在地方的现代海洋地壳的橄榄岩约高20%。他们提出，这种镍含量丰富的地幔柱可能反映了一个由地核—地幔相互作用形成的、脱气程度较小的、富含镍的来源。
 
演化与环境的关系
 
化石记录并不是活生物生生死死的简单表现。生命过程与地球系统的过程之间存在相互作用，Shanan Peters等人在本文中介绍了板块构造和气候变化是怎样从侏罗纪开始在大西洋海盆中的浮游有孔虫的整个历史中共同驱动其灭绝的。重大危机事件，如白垩纪末期的物种大灭绝事件，留下了叠加在这一背景之上的一个印记。然而，这些因素并没有影响新有孔虫物种的起源。
 
老鼠洞的基因联系
 
人们对密切相关物种之间行为差别的遗传基础的了解没有对形态差别的遗传基础的了解那么好。很多动物都构建精致的结构，如蜂巢、鸟巢和地洞等，它们是由于自然选择作用于其“建设者”的行为之上而“演化”形成的。这项研究以这一现象为例来解决下面这个问题：复杂行为是通过一个基因变化或几个基因变化（其中每个都影响行为的很多方面）演化形成的，还是通过只有在组合到一起时才会产生行为复杂性的几个基因变化的积累演化形成的？Hopi Hoekstra及其同事发现，“老田鼠”（“海滩鼠”）打的复杂地洞由几个基因模块决定，每个模块控制洞大小或形状的一个方面。地洞结构中的这种模块化表明，复杂行为可能是由随时间推移所积累的、由基因决定的行为的组合形成的。
 
关于记忆机制的重新思考
 
“长时程增强效应”（LTP），即神经细胞之间信号作用的持久增强，长期被认为是记忆的可能细胞关联，但直到现在，决定LTP的维持的具体分子机制才开始浮出水面。一段时间以前，曾有人提出，“蛋白激酶M-” （PKM-）的持续活性可能是维持LTP的一个关键因素，依据主要是利用药理性抑制因子所做的实验。现在，两个小组培育出缺失PKM-的小鼠，用它们来更直接地验证PKM-在LTP和记忆中的作用。来自Richard Huganir 实验室和 Robert Messing实验室的研究发现，PKM-的缺失对LTP或记忆形成没有影响。而且尽管没有这种激酶，但PKM-的药理性抑制因子仍然会破坏这些突变小鼠的记忆。这些数据向PKM-在LTP维持中的作用提出了质疑，并且重新开启了寻找调控长期弹性的关键分子的工作。
 
Pol II TFIIB复合物
 
在自由状态和结合状态下的结构
 
“通用转录因子”TFIIB是RNA聚合酶（Pol）II启动基因转录所必需的。在这篇论文中，Patrick Cramer及其同事报告了Pol II TFIIB复合物在自由状态下和被DNA模板及一个短RNA产物结合的状态下的高分辨率晶体结构。后一种状态下的复合物代表一种刚开始转录的复合物，它是从转录启动到伸长过程的通道中一个关键瞬时状态。这些结构和相伴随的功能数据使我们对转录启动的机制有一个更全面的了解，也解释了RNA和DNA聚合酶的性质之间的一些根本性差别。