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October 20, 2005  参考 NATURE CHINA如有出入，以英文原文为准

封面故事：Z-DNA和B-DNA结合点的晶体结构

左手性DNA（或称Z-DNA）的存在是1979年报道的，Nature杂志曾将其发表在一期的封面（插页）上。本期封面文章的内容是，科学家确定了左手性DNA 和“正常的”右手性DNA（或称B-DNA）之间的结合点的晶体结构。每当一个DNA片断变成Z-DNA时，两个这样的B-Z结合点就会生成。在转录过程中和其他生理过程中，Z-DNA经常会短暂形成，然后又松弛成不太活跃的B-DNA。本研究发现的三维结构表明，这种结合点是非常紧的，一个碱基对被从双螺旋结构中推了出来，在结合点的每一边各有一个碱基。这种调整维持碱基的堆放方式，后者是一个主要的稳定因素。这些移位的碱基可能是DNA修饰的场所。本期封面所示为一个含有一个BZ结合点的分子，位于图片的中央，其中Z-DNA自然地在左边，B-DNA在右边。

肝细胞葡萄糖代谢的关键分子

在肝脏细胞中控制葡萄糖生产的一种细胞开关的发现，使我们看到这样一个可能性:开发具有高度针对性的药物来治疗二型糖尿病。在二型糖尿病患者的肝脏中，即使血糖水平很高时，葡萄糖的产量也过剩。该分子蛋白是TORC2，是TORC“共激活因子”家族的一员，它们在被转录因子CREB激发时能增强基因表达。TORC2在调控肝脏中葡萄糖代谢的两大通道之间起一个关键的联系作用：它被节食激素“胰高血糖素”激发，而当不需要葡萄糖时则被能量传感激酶AMPK“关掉”。

碳酸盐不等于液态水

行星科学家通常把碳酸盐当成某个时候存在液态水的一个很好的标志。在火星上，地质状况证实，那里过去是有水的。但一项新的实验表明，今后在一个年轻恒星周围探测到碳酸盐，未必表明存在曾有液态水的天体。这个实验是在一个模拟恒星周围环境的反应室中进行的，它表明，当一种硅酸盐气体在存在水蒸气和二氧化碳的条件下凝结时，会形成碳酸盐和无定形硅酸盐，而并不需要有液态水。

行星表面陨石撞击坑的形成

对“伽利略”探测器拍摄的木星冰质卫星“木卫二”拍摄的图像所做的一次新的分析，可能会促使我们重新思考普遍意义上的撞击坑表面的性质。多年来，固体行星和小天体上的撞击坑一直被认为主要是由小行星和彗星的直接（第一次）撞击造成的。但Bierhaus等人的结论是，“伽利略”探测器的数据表明，“木卫二”的小撞击坑（直径小于1公里的撞击坑）至少95%是“二次撞击坑”，即是由在一颗彗星或小行星第一次撞击过程中所喷射出来的物质形成的。这意味着，近年来通过木星体系的小彗星很少，但它们的数量却与模型预测结果一致。其他问题也可能需要重新考虑，因为关于陨石坑形成过程的研究被用作测定太阳系天体表面相对年龄的一种方法。

新的半导体掺杂方法

半导体要正常工作，必须通过向半导体材料中掺入少量杂质如硼等来改善其电性，这个过程被称作掺杂。此前，一直以来都是只要随机引入掺杂物原子就足够了。但由于半导体装置的体积在不断变小，不久就会小到掺杂物原子数量的波动会影响半导体电学特点的程度：如果随机分开掺杂物原子的距离与半导体装置本身在一个类似的尺度上，那么掺杂物的分布就不能还被认为是均匀的。Shinada等人对掺杂物无序状态所扮演的角色进行了研究，他们用一种最近开发出来的单离子植入技术来向一个精微的半导体区域中一个一个地植入掺杂物离子。他们获得的结果显示了通过在原子尺度上操控掺杂过程可以使半导体装置性能有多大提高，甚至还使得研制基于硅的固体量子计算机显得更有希望。

一种由黄金纳米晶体构成的新型催化剂

在正常条件下，黄金由于太不活泼，所以不能用作一种有效的催化剂，但当黄金以很细的纳米颗粒形式存在时，情况会发生变化。以这种形式存在的黄金作为一种“绿色催化剂”正在受到人们的特别青睐，也许可帮助我们替代产生有害废物的基于过氧化物的氧化反应过程。现在，研究表明，一种由支撑在碳上的黄金纳米晶体构成的新型催化剂，对于只用空气中的氧和少量的引发剂来将烯烃选择性氧化成价值更高的化合物的反应来说催化效率非常高。

节肢动物头部问题

节肢动物的身体由一系列明显分节的身体片断加上头部构成。后者引起了一个问题，被称为“节肢动物头部问题”，这可以解释现代节肢动物头部是怎样演化出那么多不同组织模式的。对现代海蜘蛛所做的一项新的研究表明，远古寒武纪节肢动物可怕的爪子（在文献中被称为“大附肢”）在现代有对应物，可在发育中的幼虫的神经解剖细节中看到。这个发现似乎与认为该动物身体前段原本无附肢的理论是不一致的，它说明节肢动物在演化过程中失去了这些身体最前端的附肢。这项研究工作的一个“受害者”是“Acron”，它是一个假设的非分节的区域，科学家引入这个概念，是为了解释为什么现存节肢动物没有附肢:它们只不过将附肢藏起来了。

“非编码DNA”并非“垃圾DNA”

现在是永远抛弃“垃圾DNA”这个术语或将其留给被证明没有用处的DNA的时候了。对于基因组中没有被翻译成蛋白质序列的那些部分，遗传学家喜欢用“非编码DNA”这个不是太武断的术语。关于它在疾病、发育和演化中的重要性有越来越多的证据。尽管如此，我们对作用于其上的演化力量仍然知之甚少。现在，一个最近才开发出的种群遗传方法显示，“黑腹果蝇”的多数非编码DNA要进行适应性演化和纯化选择。让我们吃惊的事情来自对果蝇物种所做的一个比较:物种之间在非编码DNA上的差异的很大一部分是适应性的，多数很可能是由积极选择驱动的。事实上，非编码DNA中有益取代的数量要比蛋白中有益取代的数量大一个数量级。非编码DNA明显包括基因调控中所涉及的顺位作用序列，所以这一发现也许证实了调控演化的巨大的重要性，以前人们只是凭直觉提出调控演化非常重要。

人类是否还在持续演化？

我们是否还在演化？简单的答案是“是的”。对来自39个人和黑猩猩的超过11000个基因的序列所做的一次比较，显示了有超过1139个基因表现出要么为积极选择、要么为弱的消极选择的证据。某些基因类型（如转录因子）有过量迅速演化的基因， 而其他基因类型（如细胞骨架蛋白）有过量会进行弱的消极选择的基因。与人类疾病有关的基因往往表现出一个后选择特征：这可能是因为复杂的常见疾病最有可能来自那些能容忍毒害作用不是很强的变异的基因。严重影响基因功能的突变很有可能会被自然选择保持在比较低的频率，所以对于解释引起常见疾病的变异几乎没有作用。