
专题部分:应对灾害
从恐怖袭击到自然灾害,再到艾滋病和SARS等传染病,近年来人类社会不断面临挑战,这些挑战威胁着社会稳定及其所依赖的生态系统。本期专题“应对灾害”中,科学家探讨了如何帮助确保社会和生态系统在灾害中维持功能,或在灾后恢复。专题包括一组观点文章,分别分析了沿海地区和城市的社会与生态韧性、救灾以及保险业的未来。在一篇新闻报道中,Greg Miller报道了2004年东南亚海啸的心理影响。本期社论讨论了流感大流行的科学与管理问题。
专题介绍:Resiliency in the Face of Disaster, Brooks Hanson and Leslie Roberts
稻田中甲烷的主要生产者
稻田不仅生长水稻,还产生大量甲烷(沼气)。现在,科学家发现了一组对甲烷生产负主要责任的微生物。在光合作用中,植物从大气中吸收的碳有三分之一到一半被转化为糖输送到根部,其中40%到90%进入土壤。在缺氧的湿土和稻田中,糖中的大部分碳被转化为甲烷。新研究发现,“水稻Cluster I古菌”是从这些碳产生甲烷的主要生产者。文章作者指出,水稻Cluster I古菌尚未在实验室条件下被分离和培养,他们的研究对生物地球化学家、环境微生物学家、植物/土壤科学家以及大气化学家具有重要意义。陆雅海和Ralf Conrad将培养室中生长的水稻暴露于用碳-13同位素标记的大气浓度二氧化碳中,在Cluster I古菌的RNA中发现了大量标记碳,表明古菌对稻田甲烷生产负主要责任。
报告:In Situ Stable Isotope Probing of Methanogenic Archaea in the Rice Rhizosphere, Yahai Lu and Ralf Conrad
大气对流层变暖的再分析
本期三篇论文的发现可能解决了关于地球大气最低层——对流层——在20世纪最后25年中变暖程度的长期争论。对流层近期行为的不确定性使一些人对许多模型预测未来气候变化的能力产生质疑。卫星仪器采集的对流层微波辐射数据需要修正以排除虚假趋势。Carl Mears和Frank Wentz在研究人员过去的修正方法中发现了一个错误,并给出了对流层温度数据的新“日变修正”。作者报告称,使用该修正重建的对流层变暖与模型计算及地表温度测量结果一致。
在另一项相关研究中,Steven Sherwood及其同事展示了气象气球上的无线电探空仪记录的对流层温度廓线引入的人为干扰,该干扰由仪器变化引起,涉及仪器高于环境温度的太阳能加热,给数据带来了虚假趋势。对此效应的修正使许多无线电探空仪数据与模型和地表温度记录相符,尤其是热带地区的数据,过去这些数据与用地表温度推测的对流层温度之间的差距最大。
在第三篇论文中,Benjamin Santer及其同事使用19个模型检验了热带对流层中地表温度趋势放大的模式。结果表明这些模型与Mears和Wentz的分析一致。他们还指出,主张对流层没有像模型指出的那样变暖的人所用的重建,与我们对控制大气垂直温度结构的物理过程的了解不一致。
科学特快报告:The Effect of Diurnal Correction on Satellite-Derived Lower Tropospheric Temperature, Carl A. Mears and Frank J. Wentz
科学特快报告:Radiosonde Daytime Biases and Late-20th Century Warming, Steven Sherwood, John Lanzante, and Cathryn Meyer
科学特快报告:Amplification of Surface Temperature Trends and Variability in the Tropical Atmosphere, Benjamin D. Santer, et al.
调节骨髓干细胞的分化
研究人员报告称,一个名为TAZ的蛋白在决定骨髓中的干细胞分化成骨骼还是脂肪细胞方面起主要作用。在某些人类疾病中,这两种分化之间的平衡被破坏,因此了解精密调节该平衡的机制对医学可能具有重要意义。两个转录因子Runx2和PPAR-γ分别驱动间充质干细胞分化为成骨细胞或脂肪细胞。作者使用培养细胞和斑马鱼胚胎进行的实验表明,TAZ调节这两个因子:该蛋白通过与Runx2合作促进成骨细胞形成,并通过抑制PPAR-γ的作用阻碍脂肪细胞分化。
报告:TAZ, a Transcriptional Modulator of Mesenchymal Stem Cell Differentiation, Jeong-Ho Hong, et al.
植物何处何时开花
三项新研究揭示了一个信号如何在开花植物的叶子中启动,探测日照长短(即春化)的变化,并导致植物完全不同部位的开花。这个叶子和花之间神秘的可移动协调因子被称为“成花素”,但迄今为止研究人员对其了解甚少。现在,两个研究小组发现,由叶子中表达的一个基因编码的“开花位点T”蛋白帮助启动开花信号。FT与一个只出现在顶芽的转录因子FD相互作用,引导该处组织为开花做准备。另一项研究将可移动协调因子确认为FT的mRNA,它从叶子迁移到分生组织,在那里启动开花。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。
研究文章:FD, a bZIP Protein Mediating Signals from the Floral Pathway Integrator FT at the Shoot Apex, Mitsutomo Abe, et al.
研究文章:Integration of Spatial and Temporal Information During Floral Induction in Arabidopsis, Philip A. Wigge, et al.
科学特快报告:The mRNA of the Arabidopsis Gene FT Moves from Leaf to Shoot Apex and Induces Flowering, Tao Huang, Henrik Bohlenius, Sven Eriksson, Francois Parcy, and Ove Nilsson
果蝇营养与卵巢发育的联系
新发现展示了大脑中的某种肽如何帮助调节果蝇的卵巢发育,这些肽的信号随营养多少而变化。这些发现为人们了解甚少的现象——即来自一类组织以外的远程信号能改变该组织内干细胞的活动——提供了线索,也帮助揭示了多细胞动物的营养水平如何影响繁殖。研究人员已知,变成精子或卵子的生殖细胞的生长及其周围的囊响应可获得营养的多少,且大脑中产生的类胰岛素肽以某种方式参与该响应,但细节不明。Leesa LaFever和Daniela Drummond-Barbosa现在展示,这些肽通过调节生殖细胞系干细胞分裂率和囊生长率,直接影响细胞系干细胞。相比之下,囊细胞不直接响应胰岛素信号,而是接收来自干细胞的信号以协调生长。
报告:Direct Control of Germline Stem Cell Division and Cyst Growth by Neural Insulin in Drosophila, Leesa LaFever and Daniela Drummond-Barbosa