Science杂志最受关注的文章（12月）

　　生物通报道：美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办，是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论，许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的，比如艾滋病与人类免疫缺陷病毒之间的关系，标志性基因组研究成果等。Science杂志近期下载量最多的文章包括：

Time-resolved serial crystallography captures high-resolution intermediates of photoactive yellow protein

威斯康星大学Milwaukee分校的研究团队，用X射线激光器以慢动作的形式展示了一个光敏性生物分子的快速动态。“人们能够在这一技术的基础上，以原子水平的空间分辨率和超快的时间分辨率制作纳米世界的电影，”领导这项研究的Marius Schmidt教授说。

研究人员将PYP蛋白（photoactive yellow protein）作为模式系统，PYP是一种蓝光感受蛋白，在特定细菌的光合作用中起作用。PYP蛋白捕获蓝光光子之后，会经过一系列中间结构获得光子的能量，然后再回到初始状态。PYP光循环的绝大多数步骤已经被人们研究过了，是验证新方法的理想模型。

An ancient defense system eliminates unfit cells from developing tissues during cell competition

“适者生存”这一原则同样适用于组织中的细胞——能够快速生长和分裂的细胞是适合生存的细胞。而适应性相对差一些的细胞，即便健康且有活力，也会被更适应性更强的邻细胞所淘汰。在发表于Science杂志上的一项研究中，来自苏黎世大学和哥伦比亚大学的分子生物学家们第一次证实了这种细胞选择过程需要有先天免疫系统的参与。

利用果蝇作为模型，研究人员证实在细胞竞争过程中较弱的细胞内会激活程序性细胞死亡。这种凋亡是由停靠在Toll相关受体上的“Spätzle”信号蛋白所诱导。这些Toll相关受体是古老的先天免疫系统的组成部分，通常可触发对细菌或真菌感染的防御反应，而Meyer和同事们证实它还可以触动适应性相对较差的细胞发生凋亡。

“在这一先天免疫系统通讯信号通路的帮助下，适应性差一些的细胞被识别和清除，”主要作者Stefanie Meyer以此来解释这一惊人现象。根据Konrad Basler所说，尚不清楚初始信号是来自于获胜细胞或是弱一些的败者细胞。“我们仍然不知道这牵涉到适应性较差细胞的自愿自杀或是被迫自杀。”

Neutrophils scan for activated platelets to initiate inflammation

在局部炎症反应过程中，称作为中性粒细胞（neutrophils）的白细胞结合到血管壁上，并沿着血管壁爬行。这使得中性粒细胞能够向着感染迁移：细胞找到有利的位置从而离开血管，迁移到感染组织中，在那里它们吞食病原体。根据发表在12月4日《科学》(Science)杂志上的一篇文章，启动这一过程需要活化血小板与中性粒细胞伸入到血流中、像触角一样的一种蛋白PSGL-1相结合。当中性粒细胞无法结合血小板时，它们不能正常迁移，炎症会减少。

加拿大卡尔加里大学免疫学家Paul Kubes（未参与该研究）说：“这是一个非常有趣的概念，血小板在炎症及调控中性粒细胞生物学中居然如此重要。我认为人们已开始意识到血小板在免疫中正变得越来越重要。”

Coherent changes of southeastern equatorial and northern African rainfall during the last deglaciation

据Bette Otto-Bliesner和同事所做的一项新的研究披露，大气温室气体水平的增加促成了约1万4700年前在非洲赤道地区的一个湿润期。他们的模型帮助解释了为什么非洲在那时突然进入一个湿润期，但它们还支持这样的观念，即随着全球温室气体浓度的上升，某些当今的非洲国家将来会有更为湿润的情况。研究人员说，降雨量的改变会对该地区的社会经济产生显著影响，其所触及的有水资源、农业甚至局部及国家冲突等。他们的古气候模型提示，冰雪融化而成的水削弱了一个在大约2万1000年前末次冰消期结束时被称作“大西洋经向翻转环流”(AMOC)的主要洋流，导致赤道非洲北部及东南部降雨量的减少。当AMOC再次重新恢复其强度时，该地区回复到较为湿润的情况。在北部地区，降雨量的增加是由较强的夏季太阳辐射和温室气体浓度驱动的，而东南地区降雨量的增加大多由较高的温室气体浓度所驱动。

Smoking is associated with mosaic loss of chromosome Y

来自瑞典乌普萨拉大学等处的研究人员指出有抽烟习惯的男性比非烟民男性，Y染色体丢失的几率要高三倍。这一发现也许解释了对于大部分癌症来说，为何男性比女性患癌几率和癌症死亡几率都要高，而且抽烟为何对男性的影响，要比对女性的影响大。

传统理论中，科学家们将Y染色体的丢失解释为，它不能包含足够多的重要遗传信息，所以它可有可无。在这一过程中，任何重要的基因从Y转移到其他染色体，性别决定采取不同的路线。一些科学家甚至推测，在Y染色体上的所有基因丢失之前，人类Y染色体只大约只有1千万年。也有学者认为Y染色体的丢失与老年男性的非血液系统肿瘤的风险增加有关。

在这篇文章中，研究人员分析了超过6000份男性数据，计算他们的年龄、锻炼习惯、胆固醇水平、教育状况、酒精摄入量等多种健康和行为因素。

从中研究人员发现这种对于性别决定和精子生产至关重要的染色体，常常会在抽烟者血细胞中消失，而从来不抽烟，或者已经戒烟的人群，其血细胞中Y染色体消失数量较少。研究人员认为，这一影响似乎是依赖于不同剂量，一些已经戒烟的男性血细胞中又会重新获得Y染色体。

The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9

用RNA指导的CRISPR-Cas9系统的动物和植物基因组工程，正在改变着生物学。与其他基因工程工具相比，这种技术更容易使用，并且更有效，因此，在其发现后的短短几年内，就已经被应用于世界各地的实验室。2014年11月28日，著名的《Science》杂志发表综述文章，描述了这种系统的快速采用和发展历史。这篇综述是由CRISPR-Cas9系统的发明者、亥姆霍兹感染研究中心（HZI）教授、德国汉诺威医学院和Umeå 大学的Emmanuelle Charpentier博士和美国加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna教授共同撰写。

许多疾病是由一个人DNA（组成基因的字母编码）的改变造成。一个基因中确定的字母顺序通常编码一种蛋白质。蛋白质是人体的“劳动力”，负责保持身体运转所需的几乎所有过程。当一个基因发生改变，其蛋白质产物可能就失去其正常功能，可能会导致疾病。HZI研究部门“Regulation in Infection Biology”主任Emmanuelle Charpentier教授指出：“因此，对基因组做出位点特异性改变，是阻止或治疗这些疾病一种有趣的方法。”因此，自从DNA结构被发现以来，研究人员一直都在寻找一种方式来替换遗传密码。(Science综述：CRISPR-Cas9系统的历史和未来)

Global diversity and geography of soil fungi

一项对全世界真菌的大规模的基因调查揭示了真菌分布和多样性的全球模式。然而，这项研究还显示了研究人员对这些微生物及人类活动如何对它们造成影响所知道的是如此之少。

Leho Tedersoo及其同事从世界各地365处收集了近1万5000个土壤样品并用焦磷酸测序技术来研究其中所含的真菌基因。他们的结果提示，植物与真菌的演化并非如科学家们过去所认为的那样相互交织在一起，而导致如今真菌多样化的主要驱动因子与气候有关。他们说，每年的降雨量似乎是真菌物种丰富程度的最强驱动因素，尽管像pH值和钙浓度等因子也会对它们的生物多样性有着明显的作用。与植物和动物一样，真菌似乎集中在地球的赤道附近。但Tedersoo和同事发现了某些主要的真菌种类违背了这种模式，其中包括某些外生菌根真菌物种--它们最为丰富并处于中-高北纬地区，而其它某些品种则越近地球的极地数目越有所增加。据研究人员披露，外生菌根真菌需要有众多的植物品种以及土壤的高pH值才能兴盛发展，腐生性真菌则喜欢雨水丰沛的环境，而病原体则会避免高纬度地区，但它们会趋向富含氮的地方。一般来说，真菌物种的丰富程度不会像植物物种多样性那样随着纬度的上升而急剧下降，表明真菌在影响地球上的生命中起着一种主要的作用，尤其是在气候较为恶劣的较高纬度地区。即使如此，真菌的丰富程度会在更高北纬地区下降，表明目前的假设真菌在地球各处恒定分布的预测实际上高估了真菌的丰富程度。总之，这些发现较好地描绘了世界各地土壤真菌类群落及它是如何影响人类健康的。

Biosynthesis, regulation, and domestication of bitterness in cucumber

据一项新的研究报告，带甜味的非野生黄瓜是如何从其苦味的野生祖先那儿演化而成的现在变得更清楚了。植物中的小分子会影响这些生物与其环境之间的重要关系。例如，在葫芦科植物中——其中包括黄瓜——葫芦素分子会表达一种苦味，它可帮助驱挡食草动物。如今，葫芦科植物中的某些成员通过一种家养过程已经失去了它们的苦味，并成为人类常吃的食物。然而，人们对这一家养过程的分子层面的了解大体上仍不清楚。

如今，通过对115个不同黄瓜品系进行基因组学和生物化学分析，Yi Shang等人揭示了与黄瓜被家养成我们如今知道的带甜味蔬果有关的生物合成通路。他们的结果指向几个与葫芦素产生有关的具影响力的基因，其中包括两个主调控基因。研究人员发现，这些调控基因之一的突变帮助产生了我们如今所吃的不苦的黄瓜品种。在该调控葫芦素产生的通路中的其它变异帮助创建了一种突变黄瓜品系，它能在接触寒冷气温时保持甜味（而在某些黄瓜品系中，其瓜果会在这些应激的情况下变苦）。总之，Shang等人的结果提示，黄瓜的家养过程可由葫芦素调节因子功能丧失来解释。(生物通：万纹)