【自然要览】Nature 466 7307【20100805】
自然要览Nature 466: 7307, 5 August 2010
2010/10/02 11:55:58
（选自英国Nature杂志，2010年8月5日出版）
封面故事：“亚飞秒”级电子运动的实验观测
Real-time observation of valence electron motion
化学反应是由分子轨道中价电子的动态触发的。这些运动一般在“亚飞秒”尺度上进行，此前一直无法进行实时观测，但现在“阿秒”（1阿秒等于10-18秒）光谱学的发展使得对电子从一个量子态到另一个量子态的跃迁进行跟踪成为可能。目前，该技术已被延伸到能够对氪离子的价电子（即“成键电子”）层中“电子波包”的超快（“亚飞秒”级）运动进行跟踪。这个首次进行的原理证明演示采用一个简单系统，但人们所期待的是，这种类型的“阿秒”瞬态吸收光谱最终将会揭示分子和固体材料中决定物理、化学和生物性质的基本电子运动。本期封面描绘了一个原子离子内的一个价电子的振荡运动的一组快照，是从“阿秒”泵浦探测测量结果重建而成的。（Letter p. 739; News & Views）
与血脂相关的基因变异（Blood lipids and the heart）
Biological, clinical and population relevance of 95 loci for blood lipids / From noncoding variant to phenotype via SORT1 at the 1p13 cholesterol locus
血液中的脂质浓度是冠状动脉疾病的一大风险因素，也是一个可以作为治疗干预目标的因素。在对超过10万名欧洲裔人所做的一项全基因组关联研究(GWAS)中，研究人员识别出了与血脂相关的95个基因变异体。所识别出的基因位点包括那些参与胆固醇代谢（降胆固醇药物的已知作用目标）的位点，以及对脂质特征的正常变化有贡献的新位点及对极端脂质表现型有贡献的新位点。在本项研究中被识别出与血液低密度脂蛋白胆固醇和冠状动脉疾病都相关的一个位点构成本期Nature上另一篇论文的关注焦点。在染色体1p13上的这个位点被发现生成一个C/EBP转录因子结合点，并且改变肝脏中的SORT1基因的表达。改变小鼠肝脏中SORT1的水平，会改变血液脂蛋白水平，这一点有可能解释为什么这个位点上的变化与心脏病相关。这一发现将“sortilin”通道识别为治疗干预的一个可能目标，并且说明了GWAS结果何以可用作药物目标的一个生产线。（Articles pp. 707, 714; News & Views）
海绵的基因组完成测序（Sponge sequenced）
The Amphimedon queenslandica genome and the evolution of animal complexity
本期Nature发表了大堡礁海绵Amphimedon queenslandica的基因组草图，同时还有比较基因组分析结果。海绵被认为处在动物界最早的分支上，是“真”动物或“真后生动物”的一个姐妹类群。因此，海绵对多细胞性起源的研究做出了重要贡献。分析表明，该基因组在内容、结构和组织上都与其他动物基因组非常相似，并且显示了与动物的起源和早期演化相关的基因组事件，包括“泛后生动物”转录因子、信号通道和结构基因的出现、扩张和分化。（Article p. 720）
能用于观测恒星形成的一个新系统（Star formation in their sights）
A ground-layer adaptive optics system with multiple laser guide stars
我们银河系中心附近的大质量年轻星团是有关恒星形成研究的主要目标。目前还没有能将为此目的而需要的高分辨率和宽视场结合在一起的空间红外望远镜，但理论上，配备尖端“地面层自适应光学系统” (GLAO)的一台地基望远镜应能胜任这一任务。现在，在美国亚利桑那州霍普金斯山上的MMT天文台工作的一个小组证明，利用最近的升级，包括使用多个激光引导星， 他们有了这样一个系统。在对球状星团M3的核心的观测中，他们获得的宽场分辨率是以前所获得的两倍以上。仅仅将这样的望远镜朝天空指向一次，就有可能对全部星团进行观测。将这种新开发的GLAO系统安装到更多、更大的望远镜上，应能提供关于恒星形成机制的一个新的数据流。（Letter p. 727）
能克服“超材料”局限性的方法（Metamaterials: accentuate the negative）
Loss-free and active optical negative-index metamaterials
为设计和合成“超材料”，人们进行了很多研究工作。“超材料”是通过人工手段量体裁衣制成的组合材料，它们具有负折射率这样的反直觉的光学性质。利用这样的负折射率材料，有可能开发出一系列激动人心的应用，其中包括隐形斗篷和“完美”镜头，但一个障碍是，材料的性能严重受限于吸收损失。现在，Vladimir Shalaev及其同事介绍了一个方法，它有可能导致这一领域产生一个突破；他们将光学增益介质集成在“超材料”内作为补偿内在损失的一种方式，并且发现“光泵激”导致在可见光波长上负折射率有显著增加，性能有所改善。这项研究证实，设计一种不受限于其金属成分内在损失的光学“超材料”是有可能的。（Letter p. 735）
白垩纪南半球像哺乳动物的鳄鱼（The ‘mammals’ of the south）
The evolution of mammal-like crocodyliforms in the Cretaceous Period of Gondwana
在白垩纪（距今1.44亿-6500万年前）的所有动物中，恐龙吸引公众关注最多，哺乳动物远远排在第二位。人们知道较少的是，当时出现在冈瓦纳古陆的南半球大陆上的鳄形动物中的壮观的适应性辐射。南方鳄鱼（Notosuchian）形成了各种各样 奇怪形式。尤其是，它们的牙齿是最不像鳄鱼的，倒像是一排无差异的锥形尖牙，其牙齿经常是专门用来咬噬和压碎食物的，如哺乳动物的牙齿那样。在坦桑尼亚西南Rukwa Rift盆地的白垩纪沉积物中发现的一种新的、体型较小的鳄形动物化石，显示了关于趋同性形态演化的进一步证据。它具有能够进行牙冠至牙冠接触（这种接触是咀嚼的特征）的牙系，并且具有几乎全部被认为属于哺乳动物的牙齿特点。在向该地区的陆地动物群落增添一种小型动物成员的同时，这一发现也有力地表明，南方鳄鱼所占据的冈瓦纳古陆的小生境是北半球陆地哺乳动物的生活环境。（Letter p. 748）
植物生物多样性的根源（The roots of plant diversity）
Negative plant?Csoil feedback predicts tree-species relative abundance in a tropical forest
维持生物多样性的一个潜在机制是一个物种与其特定敌人之间的负反馈，它使得竞争物种能够优先于我们所关注物种的个体在附近繁盛。土壤生物群的效应过去经常被忽略，人们更多地是关注地面上的食草动物和资源分割。但现在，一系列大棚和田间实验表明，在热带森林中，土壤生物群才是这种反馈的主要原因，而这一效应足以解释生物多样性。（Letter p. 752; News & Views）
众人拾柴火焰高（Many hands make light work）
Predicting protein structures with a multiplayer online game
一个天然多肽链能够在微秒时间内折叠成一种天然蛋白，但从任何给定的氨基酸序列及第一物理原理来预测这样的稳定三维结构在计算上仍然是一个可怕的挑战。为了借助人类的视力及策略能力来完成这一任务，Seth Cooper和 David Baker及其同事将他们的“罗赛塔”结构预测算法变成了一种由多人来玩的网络游戏，被称为“Foldit”。在该游戏中，数以千计的非科学家相互竞争和协作，来为蛋白结构优化生成一组丰富的新算法和搜索策略。这项工作表明，即便是在计算上很复杂的科学问题也能利用互动多人游戏有效地通过发动群众的办法来解决。（Letter p. 756）
白血病由慢性向急性发展的分子基础（Blocking leukaemia progress）
Regulation of myeloid leukaemia by the cell-fate determinant Musashi
人们对慢性骨髓性白血病从慢性阶段到急性阶段的发展进程的分子基础还很不了解。现在，用慢性骨髓性白血病的小鼠模型所做的工作表明，这种发展进程是由细胞命运调控因子Mushashi2控制的，它反过来又调控Numb、 Notch和 p53，以阻断细胞分化。Mushashi2表达可以通过白血病中所发现的失常转录因子来增加，并且在人类白血病患者的癌症发展进程中被观察到（在人类患者中，它与预后较差相关）。这便提出一个可能性：调控Musashi-Numb相关的信号作用也许是治疗这种疾病的一种新方法。（Letter p. 765）
疟原虫的TCA代谢机制（No cycling in malaria parasite）
Branched tricarboxylic acid metabolism in Plasmodium falciparum
三羧酸(TCA)环是碳代谢的中枢，将糖酵解、糖异生、呼吸、氨基酸合成及其他生物合成通道连接在一起。现在，疟原虫中的TCA代谢被发现在很大程度上与TCA糖酵解是没有联系的，是沿一条根本不同的线路组织的。在这种寄生虫中，谷氨酰胺和谷氨酸盐在一个分岔的而非环状的通道中是TCA代谢的主要碳来源。源自葡萄糖的碳在这个通道中几乎是没有的。这些结果为有关疟原虫中基础性的、中心性的碳代谢的很多长期未解现象提供了一个机制上的解释，并且也为抗疟疾治疗干预提出了新的目标。（Letter p. 774; News & Views）
金属蛋白的多样性（Metalloprotein diversity）
Microbial metalloproteomes are largely uncharacterized
金属蛋白在包括呼吸、光合作用和药物代谢在内的很过生物过程中扮演关键角色。在一种蛋白分子被完全定性之前，其中一个金属的存在经常并不明显，由于这个原因，同时也由于金属协调点的多样性，目前还没有可能利用基因组序列来根据一种生物所处环境或该生物的金属蛋白组成预测其所利用的金属类型。因此，Cvetkovic等人采用了另外一种途径，利用传统液相色谱来识别一种生物（超嗜热海洋古细菌Pyrococcus furiosus）中的金属，利用蛋白组学方法来研究金属蛋白。在色谱的343个金属峰中，158个与任何已知的或预测的金属蛋白都不匹配，包括以前并不知道该生物所能够利用的金属。这项工作表明，金属蛋白要比我们以前所认为的更为广泛和多样。（Letter p. 779）