2005年6月2日《自然》杂志发表了多篇重要研究,涵盖宇宙学、遗传学、神经科学和癌症治疗等领域。以下是各篇摘要的中文翻译与解读。
封面故事:宇宙中星系生长的模拟
现代星系调查提供了海量数据,以前所未有的精度绘制了星系在宇宙中的分布,并揭示了其物理性质随环境和宇宙时间的变化。科学家利用计算机模拟,将这些快照整合成连贯画面,展示宇宙演化背后的物理过程。研究模拟了2000万个星系在巨大宇宙空间中的生长,并证明可以识别第一批明亮类星体的形成地点和最终命运。模拟表明,大型调查可能包含直接反映早期宇宙物理过程的星系分布特征,甚至可能揭示驱动宇宙加速膨胀的暗能量性质。封面图片展示了暗物质在模拟宇宙薄片中的分布。
染色体间的相互影响
传统观点认为染色体独立发挥作用,但新研究首次发现一条染色体上的遗传元件能调控另一条染色体上的基因活性。该发现源于对原始辅助T细胞分化为TH1和TH2细胞的研究。TH1细胞激活干扰素-γ(位于10号染色体),而TH2细胞开启白介素-4等细胞因子(位于11号染色体)。荧光技术证实,这两条染色体通过DNA连接协同作用。这一结果支持了染色质在细胞核内的位置是基因活性重要限制因素的假说。
细胞的基因组编辑
本期《自然》报道的一项发现可能彻底改变基因治疗领域。传统方法通过插入正常基因补偿缺陷基因,但新研究解决了在活体细胞中高效编辑人类基因组的长期难题。利用特殊设计的锌指核酸酶作为分子剪刀,在特定DNA序列处切割,然后通过新遗传信息修复断裂。该方法效率高,且锌指核酸酶可靶向几乎任何DNA序列,使人体细胞基因组编辑成为重要研究工具,并有望治疗疾病。
物质外流是宇宙中的普遍现象
褐矮星质量介于恒星和行星之间(小于木星质量的70倍),内核温度不足以点燃氢,故称“失败恒星”。恒星诞生伴随物质积累和排出。新证据表明褐矮星周围也有小吸积盘,Whelan等人发现它们确实向外排出物质,且外流是T Tauri恒星(类太阳恒星前身)外流的缩微版。这说明物质外流普遍伴随恒星、褐矮星甚至行星的形成。
北极在“新仙女木期”中的作用
约12800年前,地球从末次冰期向间冰期过渡时变暖突然中断,出现千年尺度的“新仙女木期”冷事件。其成因曾与北大西洋深水形成减慢及海洋环流变化有关。新研究指出,淡水来源可能是短时间内北极冰雪融化水的大量注入。
短脖子的蜥脚类动物
蜥脚类恐龙通常体型庞大、脖子长、尾巴长,被认为是非专性食草动物。但在巴塔哥尼亚晚侏罗纪地层中发现的新种短颈蜥脚类恐龙表明,并非所有蜥脚类都是长脖子。新化石显示蜥脚类能迅速适应新环境。
信任感的生物学基础
对近200名苏黎世学生进行真钱投资游戏实验,发现激素“催产素”(鼻腔喷剂)能增强信任感。催产素在非人类哺乳动物中调节积极社会互动,该研究将推动人类信任感生物学基础的研究,并对社交恐惧症、孤独症和反社会人格障碍等精神疾病有临床意义。
新型强力抗癌化合物
Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡的重要调节因子,在多种癌症中过度表达,促进肿瘤生长并增强耐药性。利用NMR筛选、并行合成和基于结构的设计等技术,开发出新型小分子Bcl-2抑制剂ABT-737,其强度比以往抑制剂高三个数量级。ABT-737能单独杀死某些癌细胞(如淋巴瘤和小细胞肺癌),并增强其他癌细胞的化疗和放疗效果。
微RNA在病毒生物学中的作用
微RNA是一类长约22个核苷酸的非编码小RNA,调控基因表达。研究发现SV40病毒编码几个微RNA,在感染后期通过减少多余抗原生产维持病毒复制效率。这表明哺乳动物的抑制性RNA系统本为抗病毒而设,但病毒可劫持该通道为己所用。
阿尔法-血红素稳定蛋白(AHSP)的晶体结构
游离α-血红素结构不稳定,易氧化沉淀,导致β-地中海贫血等血液病。AHSP专门与α-血红素结合并稳定之。研究确定了与氧化铁(III)α-血红素结合的AHSP晶体结构,揭示其通过诱导α-血红素大幅结构重排来保护血红素集团的机制。