【自然要览】2009年6月18日
2009年6月18日自然要览
2009/06/18 13:26:39
封面故事：应对H1N1猪流感病毒的能力与潜力
Emergence and pandemic potential of swine-origin H1N1 influenza virus
随着H1N1猪流感病毒疫情的爆发目前在世界卫生组织分类系统上被置于5级预警（6级则表示这种疫情的大范围流行已经发生），Gabriele Neumann、Takeshi Noda和Yoshihiro Kawaoka对关于H1N1病毒的出现及流行潜力的现有知识进行了盘点，并将以前传播的流感病毒毒株与“猪流感”毒株的抗原及病理性质进行了对比。他们得出的结论是，国际社会对于应对该疾病的大范围流行并没有做好准备，所储备的抗病毒药物并不充足，而且疫苗的生产也比较缓慢。关于我们今后是否能够准备得更好一些，他们的结论是，虽然我们已经了解了很多，但对于病毒跨物种传播、重组及人与人的传播等，我们还需要了解更多。本期封面图片是H1N1病毒的一个扫描电子显微照片（A/California/04/09），是在其从一个被病毒感染的细胞出现时拍到的。H1N1病毒颗粒大部分是细丝状，而不是球形，可以看到它覆盖在细胞表面上。（Review p. 931）
恐龙爪向翅膀演化的证据（A dinosaur in the hand）
A Jurassic ceratosaur from China helps clarify avian digital homologies
关于恐龙今天仍旧和我们在一起（如鸟类）的观点现已被普遍接受。但还有一个棘手的问题：鸟的前爪（现已退化、嵌入在翅膀中）被认为是从一个先祖的五指爪的第二、第三和第四指演化而来，而与鸟类亲缘关系最近的已灭绝物种（即兽脚类恐龙）的三指爪似乎是从第一、第二和第三指演化而来；一种爪何以变成了另一种？随着在中国西部准噶尔盆地侏罗纪地层中一个小型、原始兽脚类食草恐龙化石的发现，在恐龙研究方面成果颇丰的徐星及其同事可能已经解决了这一问题。这一生物生活在距今大约1.55亿年前，除了有发育较为充分的第二、第三和第四指外，还有第一指的一个残迹。这一原始恐龙的腕骨更像与二、三和四指相关的腕骨，但指骨本身更像一、二和三指。这表明，恐龙爪向翅膀的演化涉及腕和指所发生的复杂发育变化，而且这一新发现的恐龙让我们有机会一瞥当时正在发生的这种变化。（Article p. 940）
抗疟疾药物的新目标（Antimalaria target）
A newly discovered protein export machine in malaria parasites
在红细胞的细胞内感染过程中，疟原虫寄生在液泡中，并从那里将很多蛋白输出到宿主细胞中。这些蛋白的分泌在镰刀形疟原虫的感染力和生存力方面扮演一个重要角色。现在，这一过程中所涉及的蛋白输出机构已被确定。该机构被称为PTEX（它表示镰刀形疟原虫的Translocon of Exported蛋白），它是一个存在于液泡膜中的以ATP为动力的复合物，可能为抗疟疾药物提供一个新目标。（Article p. 945; News & Views）
李斯特菌从腐生菌转化为致病菌的奥秘（Listeria’s double life）
The Listeria transcriptional landscape from saprophytism to virulence
单核增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）是一种常见的土壤细菌，在土壤中它是一种腐生菌，以死亡的和正在腐烂的有机物为食。它也是某些食物（主要是鲜奶产品）中的一种污染物，能引起严重食物中毒。关于在一系列不同生长条件下单核增生李斯特菌转录组（细胞中的全部mRNA转录体）的一项新的研究，搞清了从腐生到致病生活方式的这种转变的性质。该研究的数据显示了一个转录程序，其复杂程度出乎意料，它涉及50个非编码RNA，同时还有一系列新的调控RNA，包括几个长反义RNA。在感染过程中，李斯特菌通过协调的全组转录变化成功重塑其转录程序，其中某些非编码RNA优先在小肠或血液中生长的细胞中表达。（Article p. 950）
“木卫一”近于热平衡（Io’s tidal volcanoes）
Strong tidal dissipation in Io and Jupiter from astrometric observations
使“木卫一”成为太阳系中火山活动最活跃天体的极端地质活动，被认为是木星所引起的潮汐造成的，但关于当前的潮汐热的产生量是否高到足以生成所观察到的表面热流我们尚不清楚。Lainey等人，利用在1891年 和 2007年间获得的天文测量观测结果，通过跟踪“木卫一”上的潮汐耗散对木星的伽利略卫星轨道运动的影响，对这种潮汐耗散的值做出了估计。对“木卫一”来说，这个值与所观测到的表面热流非常相符合，说明“木卫一”近于热平衡。木星的耗散值接近根据该体系的长期演化可以推算出的其平均值的上限。（Letter p. 957; News & Views）
纳米机械振动的实现与观测（Nanomechanical vibrations）
Nanomechanical measurements of a superconducting qubit
制造出其振动运动纯粹为量子力学振动的微型机械结构，是物理学中的一个长期未能实现的目标，从基础角度来讲和从它们有可能促使实现的应用角度来讲都是这样。另一个同样重要的目标是，研究出一个观察和控制这种微小运动的方案来。LaHaye等人在这个方向上取得了重要进展：他们将一个微型机械振荡器耦合到了一个两级超导量子体系（量子位）上。该超导量子位的状态可通过其对振荡器之振动的影响来测量。这样一个耦合的器件配置最终应能够使运动的奇异量子状态的生成和测量成为可能。（Letter p. 960; News & Views）
始新世-渐新世过渡时期北半球状况（Seasonal adjustment）
Peierls distortion as a route to high thermoelectric performance in In4Se3-crystals
在距今大约3350万年前（始新世-渐新世过渡时期），地球的气候从“温室”变成“冰室”状态。大陆尺度的冰层大约这个时候出现在南极洲，同时大气中二氧化碳含量减少，但是，尤其对北半球高纬度地区而言，我们对当时的气候发生了什么变化相对来说一无所知。为了了解关于北半球状况的更多情况，Eldrett等人对挪威-格陵兰海中的海洋沉积物中所保存下来的陆地孢子和花粉进行了分析。他们发现，在始新世-渐新世过渡时期之前，最冷月平均温度下降了约5 °C，季节性增强了。（Letter p. 965）
寄生虫在个体层面上的适应行为（They are all individuals）
Adaptation and the evolution of parasite virulence in a connected world
关于适应性的传统观点是，它在生物个体层面上发挥作用，但关于在具有空间结构的种群中（在这种种群中扩散是有限的）感染蛾子和细菌的病毒毒性之演化的最新观测结果，却被解释为群体选择的例子。Wild等人在此用数学方法对以前的模型进行了延伸，发现扩散对寄生虫毒性的影响，可以完全在亲缘选择理论的范畴内被理解为寄生虫在个体层面上的一种适应行为。（Letter p. 983）
“成神经细胞瘤”的“拷贝数变异” （Copy number variation in neutroblastoma）
Copy number variation at 1q21.1 associated with neuroblastoma
“拷贝数变异”（CNVs）和“单核苷酸多态性”（SNPs）是人类表型变异的两个重要潜在来源。此前，只有SNPs被与癌症关联起来，但对胚系DNA剂量是人类多样性一个关键组成部分这一观点之认可程度的不断提高，使人们想到这样一个可能性：CNVs可能也影响对于这种癌症的易感性。现在，Disklin等人报告说，染色体1q21.1上的一个常见CNV与儿童癌症“成神经细胞瘤”有关，而且这一CNV内的一个转录体（以前我们不知道的“成神经细胞瘤”断点家族基因NBPF23）也参与了肿瘤形成的早期阶段。（Letter p.987）
罂粟PrpS基因的三个等位基因被克隆（Poppys’ self awareness）
Identification of the pollen self-incompatibility determinant in Papaver rhoeas
“自交不亲和性”是很多植物物种中的一个重要机制，用于通过确保拒绝自体花粉来防止近亲繁殖。它是由一个多等位基因的S-位点控制的，后者由花粉（雄性）和雌蕊（雌性）的S-决定因子构成。Wheeler等人克隆了一个具有高度多态性的、在花粉中表达的基因的三个等位基因；该基因名叫PrpS，来自普通罂粟，它在现有数据库中没有同源基因。PrpS是一种跨膜蛋白，其功能似乎是起花粉S-位点决定因子的作用。这一结果增加了我们对细胞-细胞识别体系的演化的认识。（Letter p. 992）
对微RNA调控因子本身的调控（Regulating the microRNA regulators）
The RNA-binding protein KSRP promotes the biogenesis of a subset of microRNAs
由于小RNA对基因表达的发展和调控有深远影响，所以它们自己的表达同样一定仅限于在正确的时间出现在正确的细胞中的正确的层面上。Michael Rosenfeld 和Witold Filipowicz的实验室之间的一个合作课题组报告说，RNA结合蛋白KSRP（“KH-型剪接调控蛋白”的缩写）调控一个亚组的微RNA的前体加工。如果这一调控机制被破坏，其效应在增殖、分化和凋亡上就可以被看到。所以，KSRP既参与mRNA的周转，又参与促进mRNA的表达。这项工作揭示了mi-RNA在调控基因表达上的复杂性的另一个层面。（Letter p. 1010）