May 12, 2005
参考NATURE CHINA 如有出入，以英文原文为准。

封面故事：巨型水母的眼睛

巨型水母（Cubozoans）每个有24只四种类型的眼睛，但却没有用于信息处理的中央大脑。对这些眼睛所做的一项研究显示，它们的光学系统同脊椎动物的光学系统一样复杂。尽管如此，其视网膜却在焦点之外，清楚的图像不是用来看清东西的，而是作为处理视觉信息的一种方式。“模糊的”视图也许对避开静止的大目标、同时又不必关注小的漂浮目标和浮游生物非常有利。在动物视觉系统的早期演化中有一个缺少的环节，在这个环节中眼睛很可能只执行单一的任务，即看东西。关于巨型水母眼睛研究的新发现也为了解这个缺少的环节提供了一个线索。本期封面所示为本研究中所用的Chiropsalmus sp.的两只透镜眼睛和两对色素坑眼睛，它们比Tripedalia cystophora的眼睛大，但却与其相似。摄影：Dan-E. Nilsson。

能自我复制的机器人

自我复制是活生物的一个特性，但却在很大程度上被工程师和材料学家所忽略，他们对一次性的自组装更感兴趣。但自我复制也有非常有用的时候，在本期Nature上，研究人员通过能够进行物理自我复制的简单机器的研制，向我们展示了非生命世界在这个方向上能走多远。这些简单的机器是模块化的机器人，每个10厘米长的模块都有电磁铁，能够选择性地削弱和增强连接，从而决定体系结构在什么地方断开和接合。一个由三个模块构成的机器人能在仅仅一分钟多的时间内完成复制（关于这种本领的影片，请看补充信息）。与生物体系相比虽然简单，但这些机器人说明，自我复制并不是生物特有的。这种设计概念对于危险环境中的自持系统的设计可能是有用的，如在空间探索中所遇到的环境条件，在这些环境条件下采用传统维护方法是不现实的。

决定身体组织对称性的因素

虽然从外面看是对称的，但脊椎动物和其他动物的身体结构从里面看却远不是对称的。当人类心脏和肺在胚胎中形成的时候，它们是朝向体腔左侧和右侧的。为了确定形成这种不对称性的遗传规律和信号机制，科学家进行了很多研究，但却存在这样一个困难：一些组织，主要是肌肉和骨骼组织，必须忽略或抵制让其对称的指令才能成为不对称的结构。本期Nature上有三篇论文和由Eran Hornstein 和Clifford J. Taboin撰写的一篇News and Views文章，探讨了形成对称组织的胚胎元素“体节”（somites）是怎样实现不对称性的这一有趣的问题。

火星南极冰盖为什么不在其南极？

为什么火星的南极冰盖不在其南极？自从19世纪对火星进行早期观测以来，由冰冻CO2构成的火星南极常年冰盖位置的奇怪偏置以及在相邻半球上一个“神秘的”暗区域的存在一直使天文学家感到迷惑不解。现在，将天文观测和气候模拟结合起来所做的一项研究表明，南极冰盖的偏置和神秘区域的形成是由大气流动与巨型火山Tharsis的最南端部分及大型碰撞坑Argyre和Hellas发生相互作用而形成的两个截然不同的气候体系所产生的结果。

解释生物材料紧张变硬的简单理论

与大多数合成材料不同的是，生物材料经常在紧张时变硬。这一性质是血管、肺软组织和血栓等组织的生理功能的关键，自19世纪以来就有文献记录，但其分子结构和设计原理却不为人们所知。现在，Storm等人发现，一个非常简单的理论可解释细胞骨架蛋白和细胞外蛋白所形成的一系列生物聚合物胶体的紧张变硬现象。按照这一理论，排列成一个开放的交联网络的细丝蛋白等半柔性链体系，在低度紧张时便会不可避免地变硬，而不需要一个特定的架构或具有不同内在硬度特征的多种要素。

火星陨石碰撞坑的磁异常

最近的火星探测工作显示，巨型碰撞坑Argye和Hellas与其周围区域相比磁场强度要低得多。普遍认为，磁场强度的降低是由于在陨石碰撞过程中所产生的震荡波引起的压力去磁作用造成的，这意味着在陨石碰撞时火星没有内部产生的磁场。地球上已知最大和最古老的碰撞坑，即南非的Vredefort碰撞坑，是与火星上这两个大型碰撞坑最相似的地球上的碰撞坑。对Vredefort所做的一项研究显示，同在火星上一样，地球上这一巨型碰撞坑上的磁场强度也要低于平均水平。然而这一碰撞坑中的岩石却比地球上其他地方的类似岩石的磁场强度大得多。古磁数据表明，这些碰撞坑的磁场方向是随机的，说明火星碰撞坑的磁异常可能是因为火星没有磁场。

蜜蜂的舞蹈语言

Karl von Frisch发现，当采蜜的蜜蜂在发现一个新的食物来源后而返回蜂巢时，它们会跳一种摇摆舞，这种舞蹈中含有关于所发现食物来源的距离和方位的编码信息。他因这一发现而获得了诺贝尔奖。他假设，其他加入该舞蹈的蜜蜂会阅读这种编码，并利用这种信息找到那个食物来源。对这种假设持怀疑态度者提出，旁观的蜜蜂只是从跳舞的蜜蜂身上获得食物气味，然后凭借气味搜寻食物来源。尽管大多数生物学家倾向于Karl von Frisch关于舞蹈是真正信息来源的观点，但关于这种“编码”是怎样被翻译成一种“飞行计划”的却一直没有定量描述。现在，Riley等人利用一种能够跟踪加入蜂群的每只蜜蜂飞行路径的雷达跟踪系统，发现蜜蜂不仅能够阅读舞蹈中的编码信息，而且在它们飞向目标的过程中也不会受风向变化的影响。

人类行动时机的选择

什么决定人类的行动时机？这是一个大问题，人类动态学这门学科所研究的就是这个问题，该学科的预测具有实用价值：例如，当互联网服务提供商决定一个机构需要什么带宽时，它们要利用一个关于每个人可能的上网时间和活动水平的模型。目前的模型假设，一个人在一个给定的时刻有一个从事某一特定活动的非常明确的概率，但关于人类活动的时机不遵从这一规律（即Poisson统计规律）的证据正在出现。相反，两次连续事件之间的延迟可用所谓的heavy-tailed（power law）分布得到最好的描述。Albert-László Barabási为这种行为的流行提出了一个解释。他发现，人类动态的“突发”性质是决策行动的一个基本结果。