2005年9月9日  美国《科学》周刊309卷   第5741期   提要

收获能量的背包
科学家发明了一个能收获能量的背包，这个背包利用它所装载的物体的上下运动产生可供使用的电。背包的进一步改进也许能使救灾人员、探险者、或士兵去野外时携带更少的沉重备用电池，他们用的许多便携电子设备，比如移动电话、地理定位系统设备、夜视镜等需要备用电池。设计上的进一步改进也许能使背包在背上的感觉更舒适。人步行时，每走一步其髋骨上下运动约5厘米，行走的人背的背包也随之上下运动。这个新的背包在人正常行走中，将背包装载物体的垂直运动的机械能转变为电能。背包装东西的部分相对背包框架的垂直运动驱动一个齿轮，这个齿轮连接在背包上边装的一个发电机上。一个38公斤重的物体产生了7瓦特的电能。在一篇相关的研究评述中，Arthur Kuo给这个背包为什么能用仅略高于比背同样重量的正常背包所花费的代谢来获取电能，提出了一个解释。
报告：Generating Electricity While Walking with Loads, Lawrence C. Rome, Louis Flynn, Evan M. Goldman, and Taeseung D. Yoo
研究评述：Harvesting Energy by Improving the Economy of Human Walking, Arthur D. Kuo

大脑基因和人类进化
人类大脑异常的大小和复杂性是我们这个物种最显著的特点，研究人员现在发现了看来对人类进化有贡献的三个大脑基因。但是仍需要更多的研究来确定这些贡献究竟是什么。
最近的研究发现，两个帮助调节大脑大小的基因(Microcephalin和ASPM)在灵长类进化中似乎经历了“正选择”，也就是说，这些基因的某些变异带来了好处，因此受到自然选择的偏爱，从而在一段时间后变为固定的。在本期两篇项关的报告中，科学家研究了这两个基因的有利变异是否继续通过正选择在现代人类群体中扩散。Patrick Evans和同事发现，Microcephalin基因大约在3.7万年前出现的一个遗传变异的频率以相对高速度增加，意味着正选择。Nitzan Mekel-Bobrov和同事发现ASPM基因的5800年前出现的变异也通过正选择以相当快的速度传播到群体中。人们目前还不清楚这两个变异带来了哪些现实的好处，或者正选择如何对它们起作用。这两篇报告的通讯作者Bruce Lahn说，这些基因也许仅仅是许多影响大脑发育的基因中的两个。
在一篇“简报”中，研究人员报告了第一个已知的只在人类大脑而不在类人猿大脑中存在的基因。这个被称为SIGLEC11的基因编码一个与名为唾液酸的糖结合的受体，在非人类的灵长动物中，该基因的原始形式在某些免疫细胞中表达。非人类灵长动物也有这个基因的一个变异SIGLECP16，它是一个假基因，因为它没有功能。Toshiyuki Hayakawa 和同事现在报告说，在人类，这个假基因的一部分似乎拼在SIGLEC11基因的前半部，而在类人猿中没有这个现象。这可能是通过“基因转变(gene conversion)”发生的，基因转变在细胞分裂时染色体之间交换遗传物质中发生。这个新的拼接出来的Siglec11蛋白质的版本出现在人类大脑中的小胶质细胞中，但是在类人猿的相应的脑细胞中没有。这个新基因在人类大脑中的功能现在还不清楚。
报告：Microcephalin, a Gene Regulating Brain Size, Continues to Evolve Adaptively in Humans, Patrick D. Evans, et al.
报告：Ongoing Adaptive Evolution of ASPM, a Brain Size Determinant in Homo sapiens, Nitzan Mekel-Bobrov, et al.
简报：A Human-Specific Gene in Microglia, Toshiyuki Hayakawa, et al.

食品色素与免疫系统功能
食品色素焦糖通常加在啤酒和烤肉酱中，一项喂给小鼠焦糖的研究的结果也许为选择性免疫抑制疗法提供了一个新靶标。Susan Schwab和同事显示，食品色素THI (2-acetyl-4-tetrahydroxybutylimidazole)抑制来自淋巴结的白血细胞迁移到淋巴和血液中，在那里它们能抵抗感染。人们已经知道THI抑制来自胸腺的白血细胞从胸腺到周围淋巴器官(比如淋巴结和扁桃体)的运动。此外，人们知道信号分子1磷酸鞘氨醇 (sphingosine-1-phosphate，简称S1P) 与白血细胞迁移到淋巴结外的过程有关。新工作帮助解释了S1P是如何涉及调节免疫系统的，S1P由于THI在淋巴结中积累。研究人员的结论是，THI通过抑制降解S1P的酶来抑制白血细胞的迁移。这个发现提示，在淋巴组织中保持一个S1P梯度，以及S1P降解酶的循环也许为选择性免疫抑制疗法提供了一个靶标。一篇相关的研究评述的作者说，这项研究也许能为我们吃的东西如何与我们的免疫系统联系提供更好的了解。
报告：Lymphocyte Sequestration Through S1P Lyase Inhibition and Disruption of S1P Gradients, Susan R. Schwab, et al.
研究评述：Dietary Factors and Immunological Consequences, Timothy Hla

森林会固定住增加的二氧化碳吗？
给欧洲的树施加比现今的水平浓度高的二氧化碳后，这些树生长的土壤中释放的二氧化碳量也增加了。如果森林有同样的响应，这些结果提出了未来大气中的二氧化碳量可能比预期的要高的可能性。在这个情形中，土壤中的微生物呼吸可能给大气中二氧化碳浓度的增加提供一个大的正反馈。James Heath和同事发现，尽管二氧化碳浓度的增加激发了光合作用和植物的生长，但是同时也带来了土壤中储存的碳量的下降。增加土壤的养分不能缓解这个下降。研究人员用碳的一个稳定的同位素追踪了环境的和增加的大气二氧化碳条件下，碳进入和离开土壤的运动。
报告：Rising Atmospheric CO2 Reduces Sequestration of Root-Derived Soil Carbon, James Heath, et al.

工业化前的人类造成了甲烷水平的增加
在工业革命前，人类烧毁了大量的亚马逊流域的丛林以及南美洲的草原，新研究提出，这也许是大气中甲烷大量增加的原因之一。甲烷这个强有力的温室气体在大气中的浓度从1750年到现在几乎增加了一倍，这主要是由于生物量和化石燃料的燃烧、土地使用的改变、以及气候变化。Dominic Ferretti和同事现在报告说，1750年以前的人类活动对全球甲烷收支也产生过大的影响。这些作者通过分析存在南极洲冰芯的甲烷中的碳同位素的组分，重建了过去2000年的大气甲烷纪录。结果显示，大气中一个关键碳同位素的量从公元0到1000年间有一个意想不到的增加，然后在1700年左右有所下降。文章作者提出，人类点燃的野火也许是这个增加的原因，自然的变冷趋势和潮湿的气候，加上美洲大陆殖民化后土著人口的大量减少，也许是甲烷量在1700年左右下降的原因。
报告：Unexpected Changes to the Global Methane Budget over the Past 2000 Years, D. F. Ferretti, et al.