October 27, 2005  参考 NATURE CHINA如有出入，以英文原文为准

封面故事：“国际单型作图项目”的成果

在人类基因组的30亿个碱基对中，人与人之间在其中的大部分碱基对上都是相同的。但仅仅关注使人与人之间有所不同的30万至60万个关键差异，就已经能使我们识别出一些遗传疾病及其治疗方法了。在单个核苷酸中出现的这些变化经常是成区段出现的，或者说是以单型（haplotype）组的形式出现的。“国际单型作图项目”基于100万个以上的单个变化绘制出了几个地方的人群中的单型图，他们的第一批成果发表在本期Nature上的一篇具有里程碑意义的论文中。本期封面所描绘的是三个地方的人口的基因组中在CFTR（囊性纤维瘤）基因周围的那一部分。从中我们可以看到，在每个地方的人口在其内部所共享的差异区段中（用深颜色表示）以及基因组中在随时间推移变化较多、不是成区段出现的区域中（插入的灰线）有明显的断开。公众可以通过www.hapmap.org这个网站免费获得关于基因组变化的大量资料。

帮助他人的益处

人类社会是建立在利他的和合作的互动关系的基础之上的。我们容易理解自然选择为什么有利于强者和自私者，不容易理解无私行为为什么会受到鼓励。“间接互利”（概括起来就是“我帮你，其他人就会帮我”）正在成为一种也许是最有说服力的解释。Nowak和Sigmund对关于由“间接互利”推动的合作演化的最新研究工作做了评述。他们将“间接互利”比作“囚犯困境”这样的关于直接互利的相关游戏。从基于经济互动关系的一个出发点开始，这个领域的研究工作正在提出这样一些问题：信任和决策的生理基础是什么？个人声誉和社会偏见的作用是什么？语言是怎样出现的?

土星F-环的图像

木星、土星、天王星和海王星周围的环被在这些环中或附近的轨道中运行的小的“护卫卫星”所稳定，同时又通过引力影响来稳定它们。土星狭窄的F-环由两个“护卫卫星”照顾，即“普罗米修斯”和“潘多拉”。由“卡西尼”飞船拍摄的土星F-环图像显示了以前在一个行星环中从未看到过的结构。“普罗米修斯”（更靠近土星本身的“护卫卫星”）的扰动效益打开了穿过F-环的通道，形成一个粒子流（一道光线），将这个环与这个卫星连接起来。

用硅/锗芯片处理光信号显露希望

硅芯片在电子学领域居支配地位，而光纤在长距离信息传输领域居支配地位。科学家最近已经研制出了能够调制光的硅装置。虽然这些装置已经让我们看到了希望，但它们仍然要依靠硅器件本身的弱的物理机制。现在，来自斯坦福大学和惠普公司帕洛阿图实验室的一个研究小组研制出了生长在硅上的很薄的锗“量子井”结构，它们能产生一个很强的量子力学效应，该效应能够将光束打开和关闭。它们的性能与迄今最好材料的性能不相上下。这个成果也许可让硅/锗芯片既能处理电子信号，又能处理光信号，从而将计算和通信在集成芯片水平上统一起来。

白垩纪海洋表面温度的季节变化

白垩纪（距今1.44亿－6500万年前）一般被认为是地球气候系统处于温室状态的一个很好的例子，在白垩纪中期北极气温高达20摄氏度。但我们关于白垩纪海洋表面温度的知识在很大程度上基于微化石，它们不能提供任何关于亚年度变化的信息。加勒比和地中海一带大型厚双壳贝类的壳内的氧同位素组成是一个有所不同的数据集：不同贝壳之间的差异是海面温度季节变化的一个度量。厚壳蛤是已经灭绝的双壳贝类，生活在低纬度温暖的浅海中，其中有些会长出怪异的、偶尔还会很大的贝壳。来自这些贝壳的氧同位素数据表明，在白垩纪温暖时期，季节变化很小，但在较冷时期，季节变化与我们今天的季节变化类似，并且与北极存在冰层的事实相符。

地核的形成时间

关于地球早期演化的一个仍然让我们感到不解的问题是，根据由铪-182衰变为钨-182的时间推算出的地核形成速度与根据由铀-207衰变为铅-206的时间推算出的地核形成速度存在差别，前者要比后者快。Wood 和Halliday提出的解释是，铪-钨时钟可能代表在形成月球的巨大碰撞发生之前所出现的地核形成的主要阶段。形成月球的巨大碰撞带来了氧化反应和一个富含硫的金属体的形成，铅会优先融解在这个金属体中，在效果上相当于将铀-铅时钟重设为一个更靠近今天的日期。

鲨鱼的肌肉和体温

鲸是哺乳动物和热血动物，鲨鱼是鱼类，基本上是冷血动物。但要在北太平洋的冷水中生存，马哈鲨已经变成温血动物，能够维持一个高于周围环境的核心体温，这对不停游泳的动物应当是一个好的演化。对马哈鲨肌肉组织所做的一项研究表明，这种动物已经是非常专业化的温血动物，其用于连续游泳的红色需氧肌肉非常像哺乳动物的肌肉，只在一个狭窄的、升高的温度范围内发挥功能。这些肌肉在冷水温度下是不能发挥功能的，尽管其驱动爆发式游泳的白色肌肉在冷水环境中能够正常发挥功能。这种鲨鱼的红色需氧肌肉使得它有别于“外温性变温”鱼类，与同样为温血性动物的金枪鱼在演化上具有共性，它们在肌肉功能上似乎都在朝着哺乳动物方向发展。

通过强化作用进行的物种形成

物种的形成对于演化生物学家来说仍然是一个难解之谜。一种普遍接受的机制，即异地物种形成，认为地理上的彼此分离是物种形成的前提，因为彼此分离的种群之间会产生分异。没有地理分离的物种形成需要自然选择的直接作用来通过加强行为差异来完成物种形成，这个过程被称为强化作用。至少在理论上是这样，现在研究人员已经在野生环境中向我们展示了通过强化作用进行的物种形成，这项研究是在澳大利亚昆士兰的热带雨林中常见的绿眼树蛙的一个种群中进行的。强化作用不仅能产生新物种，而且能驱动快速的异地物种形成。

隐球菌的同性交配现象

隐球菌（Cryptococcus gattii）的一个毒性菌种1999年在加拿大温哥华岛上出现，引起脑膜炎流行，目前仍在该地区感染人类和动物。令人不解之处是，该真菌通常仅限于热带地区，长在桉树上，只是偶尔感染动物和人类。遗传学家现在发现，该真菌所引起的脑膜炎在温哥华岛上的流行，是进入澳大利亚的温和的病原性菌种与当地一种在鸽子粪便中发现的名为Cryptococcus neoformans的酵母在遗传上结合的结果，只有在免疫系统出现问题的寄主身上才有致病作用。引人注目的是，这两种真菌是通过性生殖结合而产生一种杂合的毒性菌种的，尽管它们二者属于同一个“性别”。二者都属于阿尔法菌种，而不是“a”菌种。这种“联姻”在野生环境中是否普遍存在、是否也出现在Trypanosoma、Leishmania 和Plasmodium falciparum（它们有类似的阿尔法/a交配类型）等其他寄生虫中仍然有待观察。