2006年3月9日《自然》杂志内容摘要,参考NATURE CHINA,如有出入以英文原文为准。
封面故事:鞭毛对锥体虫的重要性
寻找预防非洲睡眠疾病的疫苗的希望渺茫,目前治疗药物大多过时且效果不佳,难以在撒哈拉以南非洲地区普遍应用。发现可能成为药物干预目标的新分子将极大促进该领域研究。睡眠疾病寄生虫布氏锥体虫(Trypanosoma brucei)是一种原生动物,具有鞭毛。RNA干涉(RNAi)基因抑制实验表明,正常功能的鞭毛是寄生虫在血液中生存所必需的,因此鞭毛可能成为治疗靶点。蛋白组分析显示存在若干锥体虫特有的鞭毛蛋白,可作为潜在靶标。封面图片显示血液中锥体虫的巨型细胞,由鞭毛缺陷细胞未能正常分裂形成。封面美术:Helen Farr 和 Keith Gull。
影响土壤碳平衡的因素
由化学过程诱导的土壤、泥炭地和永久冻土中巨大碳储量的变化,可能对气候变化产生重要正反馈或负反馈。尽管已有大量研究,但关于这种变化造成的反馈是正还是负仍未形成共识。Eric A. Davidson 和 Ivan A. Janssens 结合当前土壤碳动态认识,对这一持续争论进行了评述。
伽马射线暴GRB 050904的观测结果
由Swift卫星于2005年9月4日探测到的伽马射线暴GRB 050904,是迄今观测到的最遥远天体之一。其红移z=6.3,对应约128亿年前的爆炸,当时宇宙年龄仅8.9亿年。三个研究小组在本期《自然》上报告了对GRB 050904余辉的伽马射线、X射线、近红外和可见光光谱的详细观测结果,描绘了其母天体(可能为巨型恒星)爆炸时的情形。这些结果表明,未来观测到的伽马射线暴可被宇宙学家用于探寻早期宇宙中恒星和星系形成的证据,即核合成和再电离的证据。
将共价碳-碳键断开的简单方法
一次偶然观察发现了解决难题的简单方法。共价碳-碳键非常牢固,但在大分子吸附到基质的实验中,研究人员观察到碳-碳键自发断裂和大分子自我解体。这一现象发生在刷状大分子重组自身以最大化与基质接触点时。键断裂源于调控大分子二级和三级结构的弱范德华相互作用力重组,使其局部强度超过共价键。该现象对设计以表面为靶标的精细大分子结构具有重要意义。
低对流层白天亚硝酸浓度升高的原因
亚硝酸是羟基的主要光化学前体,是低层大气中空气污染物降解的关键氧化剂。已知该气体夜间在对流层低处积累,但白天也在多个地点测出浓度升高,出乎意料。研究人员提出,土壤腐殖酸与二氧化氮之间的光诱导反应可解释该现象。观察到的亚硝酸形成速率表明,这一生产机制可能是低对流层化学体系中的重要因素。
生活在海洋极端环境中的细菌
地中海东部海水之下存在地球上最极端的环境之一:海水漂浮在极度咸的无氧卤水湖(Bannock盆地)上。新勘测显示,在3.3公里深度处生活着一个引人注目的微生物群落,以细菌为主,而非通常在极端环境下占主导的古细菌。它们占据的小生境由不到3米厚的水层定义,位于无氧卤水和含氧深层海水之间。在这一层内,专门在狭窄盐度和氧浓度范围内生存的细菌类型生活在一个分层的微生物绿洲中,依靠来自下方卤水的甲烷和来自上方水柱的有机颗粒生存。
控制运动速度的神经细胞
像行走或游泳这样的复杂运动,由嵌入脊髓的神经细胞网络产生。对小鼠的新研究首次发现了一组控制运动速度的神经细胞。结合遗传和电生理方法的研究显示,这些细胞如何帮助确定脊髓神经细胞的有节律活动。研究神经失调的科学家对此感兴趣。有趣的是,执行此功能的V1神经细胞在游泳和行走的脊椎动物中保守存在。
青蛙也会装成有毒的样子
对达尔文自然选择理论的最早验证之一是防卫性模仿,这种欺骗行为继续提供演化生物学未知领域的线索。很少有青蛙像毒蛙那样引人注目,其刺眼颜色表示有毒,而“欺骗性”物种则模仿警告色但无毒。在厄瓜多尔亚马逊热带雨林的研究获得惊人发现:可食用的青蛙模仿附近两种有毒青蛙中毒性较小的一种。为何模仿威力较弱的武器?通过学习实验发现答案在于回避心理学:毒性极强时,捕食者回避与有毒目标稍微相似的东西;毒性不太强时,捕食者的回避变得有针对性。因此,模仿毒性较弱的青蛙可获得100%保护,被学习区分毒性不同的捕食者回避。
Inflammasome和Cryopyrin与先天免疫系统
Inflammasome是一组复杂蛋白质,参与先天免疫系统的激发,是大多数多细胞动物古老的抗菌防卫体系。激发后,Inflammasome启动一系列事件,导致包括白介素在内的活性分子生成。本期《自然》三篇论文报告了激发含有Inflammasome的Cryopyrin(也称NALP3)的内生危险信号和细菌成分。Mariathasan等人发现Cryopyrin响应细菌毒素和ATP激发Inflammasome;Kanneganti等人发现Cryopyrin被细菌RNA和免疫响应修饰因子R837和R848激发;Martinon等人发现与痛风相关的尿酸晶体有类似效应。总之,这些结果表明Cryopyrin在主体抗菌防卫体系中扮演重要角色,可作为细胞压力传感器。此外,该工作为理解自免疫失调机制提供了线索,发现自免疫失调与先天免疫系统异常有关。
基因表达的演化速度
关于人类与猿类染色体相似性的文献很多,但除基因序列外,基因组在肌肉和血液中的表达还取决于基因表达模式。利用多物种cDNA阵列对比人类与黑猩猩、猩猩和恒河猴的基因表达模式,可识别出发生快速和慢速基因表达演化的不同基因。一些基因在7000万年演化过程中以不变水平表达,包括与肝癌相关的基因,表明在表达水平不变的基因中可能找到其他疾病候选基因。与这些稳定基因相比,人类中在转录因子基因(被认为最可能导致机体水平分异的基因类别)上发生的积极选择数量不成比例。