封面故事:肌动蛋白网帮助微管捕捉染色体
传统观点认为,在细胞分裂开始时,微管单独发挥作用,像细胞绳索一样将染色体拉在一起。然而,对正在分裂的海星卵母细胞的研究表明,这种观点需要修正。海星卵母细胞因体积大且透明而非常适合研究。活细胞显微分析显示,微管太短,无法直接抓住染色体;相反,由肌动蛋白丝构成的网络将染色体束缚住,并通过收缩将其传递给微管的纺锤体。许多其他动物卵母细胞也有类似结构,表明肌动蛋白在这些细胞中扮演重要角色。肌动蛋白机制在受精前对防止染色体丢失至关重要,而染色体丢失是人类流产和出生缺陷的主要原因之一。本期封面显示肌动蛋白网(红色)收集散布在大型卵母细胞核上的染色体(蓝色),并将它们移动到短的微管星体(绿色)的捕捉范围内。
水稻基因组测序完成
国际合作项目IRGSP发表了水稻基因组的详细分析结果,已完成95%的测序。水稻基因组草图呈现有序结构,使科学家能够研究细胞器插入和复制等基因组结构的重要方面。可转位元素的数量(多于预期)及其组成,有助于解释其他谷物的基因组如何从水稻演化而来。本研究数据公开,IRGSP在其网站上提供了分析工具。
大脑中的地图
我们能够认路,说明大脑中一定存在由神经细胞组成的三维地图。对不同动物导航机制的研究表明,海马体是“空间学习”系统的组成部分。一项重要进展将内鼻皮质(entorhinal cortex)——向海马体输入信号的区域——确定为大鼠大脑中地图的位置。在这里,一系列栅格细胞代表动物周围的空间,主要依据原始线索。每当动物所处位置与代表环境的等边三角形格子的顶点一致时,每个栅格细胞被激活。这一结果回答了关于空间感知的许多问题,同时也提出了新问题:这些三角形栅格图是如何构建的?
MYC突变被证实与Burkitt淋巴瘤发病有关
涉及免疫球蛋白位点和c-Myc致癌基因的转位是人类Burkitt淋巴瘤的典型特征,但超过一半的Burkitt淋巴瘤还发生改变被转位MYC等位基因编码序列的点突变。虽然这些点突变十年前就被观察到,但它们是否有助于疾病发生,或仅仅是疾病中蔓延的超级突变的一种反映,一直未得到解答。利用动物模型的新研究证实,来自肿瘤的MYC突变与Burkitt淋巴瘤发病有关,并为理解肿瘤细胞如何躲避p53肿瘤抑制因子通道、将细胞增殖与细胞死亡联系起来提供了线索。
由三个天体组成的小行星体系
第一个二元小行星体系于1993年8月被发现,当时飞往木星的“伽利略”宇宙飞船遭遇主带小行星Dactyl,并发现其卫星Ida。自那时起,二元小行星已在太阳系各处被发现。现在,研究人员报告了第一个多元小行星体系的发现:直径约300公里的87号主带小行星Sylvia周围有两个小卫星,每个直径约10公里。其轨道相似性表明,它们与87号小行星Sylvia在同一时间形成,可能由一颗母小行星分裂而成。
通过间冰期研究冰期如何开始
冰期如何开始?当我们享受间冰期相对“奢华”的生活时,这是一个自然要问的问题,但难以回答。研究过去漫长的过渡时期可能提供线索。基于德国Eifel山脉一个湖泊底部的沉积物进行的气候重建,提供了上次间冰期最后阶段发生的、持续468年的极端气候事件证据。沙尘暴、干旱、森林火灾以及温暖气候树木的丧失,与北大西洋温暖海水向南漂流同时发生。就日照量(太阳向地球的辐射量)而言,那时的状况与今天非常相似。
与ETS事件有关的地震
从不列颠哥伦比亚的温哥华岛延伸至加拿大北部的“卡斯卡迪亚潜没带”被认为每几百年可能引起一次大地震。研究人员在该地区观察到一种称为ETS(偶发震动和滑动)的有趣现象,这些事件过去被解释为断层锁定部分之下应力的标志,大地震被认为从这里发生。按照这种观点,一次大地震更可能在ETS事件期间发生。在2003年初预测到一次ETS事件后,加拿大地质调查局在温哥华岛地区进行了更多地震测量记录,以确定ETS地震的精确位置。他们发现,地震的深度范围很宽,从跨在上面的板块的上层地壳下至潜没下去的海洋地壳内,而非仅发生在板块界面之间。ETS的某些特点与局部地震明显不同,说明ETS地震很可能与不同的地震发生过程有关。
用果蝇研究与酒精有关的行为
看起来似乎不可能,但果蝇确实可用作研究酒精诱导行为的模型。暴露于一种称为inebriometer的装置(类似玻璃冷凝器)中的乙醇蒸汽,果蝇身体会失去控制,并在20分钟内沉降到管子底部。重复酒精消耗会导致耐受性,但具有一种新发现突变的果蝇不会产生这种耐受性。具有这种“宿醉突变”的果蝇寿命也缩短,且更易受热和杀虫剂等压力影响。人们越来越倾向于认为细胞和系统压力有助于哺乳动物产生与药物和上瘾有关的行为,这些研究也表明该作用在演化过程中可能保留了下来。
系统生物学方法
线虫(Caenorhabditis elegans)胚胎形成早期阶段,是验证“系统水平”方法在了解生物学过程方面相对于传统以各个酶为对象的还原方法所具有潜力的理想系统。Gunsalus等人通过结合蛋白质相互作用、基因表达以及敲除数百个基因所产生的效应等信息,建立了一系列关于驱动早期胚胎形成过程中所涉及分子机器的模型,并能够提出这些机器之间的功能联系。他们发现10种以前未定性的蛋白在这些系统中有重要作用,并演示了这些系统如何能将信息反馈进单反应实验中。
调控植物蒸发效率的基因
植物在干旱条件下的存活要求严格控制蒸发,蒸发是植物释放水分同时吸收二氧化碳的过程。植物育种人员能够选择蒸发效率合适的作物,说明它受遗传控制,但此前该过程中涉及的基因一直未被识别。现在,研究表明,ERECTA基因(以前因其对开花的影响而为人所知)在拟南芥中调控蒸发效率,其作用部分通过气孔密度的变化实现。