Nov 10, 2005  参考 NATURE CHINA如有出入，以英文原文为准

 

封面故事：雄性果蝇的同性恋行为

果蝇的“无果实”基因首次被发现是因为突变的雄性表现出同性恋行为。它的基因产物在雄性和雌性之间有所不同，存在于整个中枢神经系统的各组神经元中，但没有发现明显的神经解剖差别。现在，研究人员在果蝇大脑中发现了雄性和雌性有所不同的表达“无果实”基因的一组神经元。这种差别是由主动除去雌性的神经前体细胞产生的。雄性特有的Fru蛋白抑制这种细胞程序死亡，使它们能形成一个神经回路，这个回路引导它们去追求雌性，而不是雄性。这个发现说明了一个特定的基因何以能够引导大脑发育以及随后的与性别有关的行为。在这个例子中，我们可以结合一个已经被发现的神经回路和“性别决定基因”的已经被确定的作用来理解性取向。本期封面所示为这一关键大脑区域中的神经元。

 

血清素的原始作用

在野外，线虫Caenorhabditis elegans（在寿命研究中常用的一种实验室模型动物）的寿命可能会受到土壤细菌的致病感染的限制。现在，研究人员发现了线虫用来避开这些病原体的一个以前不知道的机制：它能探测这些细菌的气味，并且通过激活在感染后增加调节性神经传输物质血清素含量的特定神经元，它还能够学会将这些细菌的气味与一种危险联系起来。在哺乳动物体内，肠胃中血清素信号作用与化学疗法所造成的恶心有关，血清素受体是防止恶心的药物的主要作用目标。这些新的研究结果说明，血清素在指示肠道疾患中的作用可能是原始的，是在动物漫长进化过程中保留下来的。

 

NMDA受体及其亚单元的结构

大脑NMDA (N-甲基-D-天门冬氨酸盐)受体涉及包括学习和记忆形成等在内的关键过程，它们丧失功能会导致很多疾病，包括帕金森氏症、精神分裂症和中风。NMDA受体是由NR1 和 NR2 亚单元组成的离子通道蛋白，但人们不知道这些亚单元是怎样排列的。现在，Furukawa等人报告了一个NR1/NR2A异二聚物的氨基乙酸和谷氨酸盐结合区域的高分辨率晶体结构，以及与谷氨酸盐形成复合物的NR2A亚单元的高分辨率晶体结构。该结构证实，NR1/NR2A异二聚物是NMDA受体中的基本功能单元，NR1的酪氨酸 535 （位于该亚单元界面中）是控制受体去活化率的一个地点。

 

木星大气层中带状风的数学模型

木星大气层中的特征带是由两种基本类型的强风构成的一个涉及木星全球的体系产生的，这两种基本类型的风分别是很宽的向东吹的赤道喷射流和范围较小的、纬度较高的喷射流，后者向交替方向流动。研究人员开发出一个新的数学模型，它在以前的模型失败的地方获得了成功，即它能同时产生两个居主导地位的带状风模式。

 

用太阳周期解释Dansgaard–Oeschger事件的周期

Dansgaard–Oeschger事件是在上次冰期期间和末期非常有规律性地发生的迅速的气候波动：在距今110000年和23000年间发生23次这种事件，周期为1470年。如果能够识别造成这种周期的原因，就有可能弄清是什么触发了这些事件。过去，太阳作为一个可能的原因被排除在外，这是因为在太阳变化的记录中缺少一个时间为1470年的光谱内容。尽管如此，Braun等人还是提出了一个新的假设，它令人信服地将1470年周期解释为两个著名的太阳周期的净结果。这两个著名的太阳周期是DeVries 和 Gleissberg周期，周期长度分别为87年和210年。

 

地震开始时的情况影响最后强度

在瀑布模型（对地震是如何开始的所做的一个被广泛接受的解释）中，滑动在一小块断层上开始，在条件适合时继续沿一个断层平面断裂。这一多米诺骨牌式的理论的含义是，小地震是与大地震相同的方式开始的，地震的大小在断裂停止前是无法确定的。对日本、台湾、加州和阿拉斯加的地震所做的新的观测表明，与该理论预测相反的是，地震开始的过程强烈影响最后的震级。在地震断裂开始后最初的几秒内所释放出的能量的频率与地震强度之间有一个缩放比例关系。了解这一过程的物理问题，将使得在不知道一个断层平面周围应力状态的情况下预测地震强度成为可能。

 

岛屿上的物种是怎么来的？

生物学家早就把岛屿当作了解生命分异的天然实验室。从这些研究中（尤其是Ernst Mayr所做的研究）获得的一个结论是，偏远群岛上的生命是从移居生物由大陆向岛屿的简单的单向流动中积累起来的。Filardi 和 Moyle通过估计一个泛太平洋鸟群（这种鸟的名称为monarch flycatchers，在Mayr的研究工作中有它们）在时空上的关系来检验这一假设。它们的分子种类史数据表明，关于岛屿的传统观点（即把岛屿当成是踏脚石，认为物种是通过以在各个岛屿上跳跃的方式越过海洋到达大洋洲及太平洋岛屿的）与事实不符。实际上，物种向太平洋主要群岛上的分布是一个物种辐射过程造成的，这个过程既涉及物种从岛屿向大陆迁移，也涉及相反的过程。

 

自然变异受很多因素的限制

用果蝇的12个不同种系所做的一项实验表明，自然出现的突变以快的惊人的速度产生大量基因表达变异。让自然突变（只有弱的有害效应或没有有害效应）积累仅仅200代，基因表达的演化就能在占总数40%的基因中检测到。这种变异有促进演化的可能，但将所观察到的演化速度与物种之间的差异所做的比较表明，自然变异受物理的、发育的或其他一些因素的限制。

 

Gigaxonin是一种新型“泛素-脚手架蛋白”

“巨大轴索性神经病”（GAN）是一种罕见的疾病，出现在孩童时代的早期。它是由GAN基因的突变引起的，该基因编码gigaxonin，这是BTB/kelch细胞骨架蛋白超级家族的一个成员。这一细胞骨架网络的改变是一些较常见疾病的一个特点，这些疾病包括“肌萎缩性(脊髓) 侧索硬化”，所以科学家对gigaxonin的功能很有兴趣，因为它也许可提供关于一般性神经退化疾病发病机理的线索。现在，研究人员发现gigaxonin是一种新型“泛素-脚手架蛋白”，是神经功能所必需的，通过对与微管相关的蛋白1B的光链降解的控制来生存。