【自然要览】Nature 467 7313【20100916】
[自然要览]Nature 467: 7313, 16 September 2010
2010/10/02 12:08:28
封面故事：冰川也能让山脉长高
Glaciation as a destructive and constructive control on mountain building
冰川侵蚀被认为在控制山脉高度中扮演一个重要角色。常见观点是，冰川是强大的侵蚀力量，它们通过一个被称为“冰川圆锯”的过程使得活动山脉不能长得比永久冰川的高度高出很多。但现在，对来自冰川化的巴塔哥尼亚安第斯山脉中晚新生代的侵蚀模式和气候数据所做的一项研究表明，冰川形成还有一个相反的效应——使山脉更高。在这些纬度靠近极地的地区，冰川形成起一个保护层的作用，保护隆起的山脉不受侵蚀，允许它们达到远高于根据存在“冰川圆锯”所预测的高度。本期封面所示为从“南巴塔哥尼亚冰场”所看到的Cerro Fitzroy 和 Cerro Torre两座山峰。（Letter p. 313; News & Views）摄影：Cristián Vásquez
三种干细胞类型之间的差别（Stem cells with baggage）
Epigenetic memory in induced pluripotent stem cells / Comprehensive methylome map of lineage commitment from haematopoietic progenitors
通过利用不同转录因子对分化的成年细胞重新编程而产生的“诱导多能干”(iPS)细胞，具有“体细胞核转移”(SCNT)所产生的“胚胎干”(ES)细胞和来自自然受精的胚胎的ES细胞的很多典型性质。然而，这三个细胞类型并不是相同的，现在它们之间一个有趣的差别已被发现：iPS细胞保留它们来自其中的供体组织的一个“外成记忆”，而基于SCNT的重新编程则将成年细胞的DNA甲基化状态重置为接近与ES细胞相似的状态。（Article p. 285; News & Views）在另一项独立的研究中，Ji等人研究了特定DNA甲基化标记在特定细胞系的发育进程中所起作用。他们对造血细胞群进行了全基因组DNA甲基化分析，结果显示了显著的外成弹性。DNA甲基化所发生的变化，也许是作为指导命运选择（如：是致力于骨髓发育，还是致力于淋巴发育）的一个主要因素而出现的。（Letter p. 338）
调控线粒体钙吸收的一种蛋白（Ca2+ uptake in mitochondria）
MICU1 encodes a mitochondrial EF hand protein required for Ca2+ uptake
线粒体对钙的吸收是细胞功能很多方面的关键，其不平衡会触发细胞死亡。尽管如此，过去人们对调控线粒体对钙的吸收和缓冲的蛋白一个也不知道。现在，一种这样的蛋白（被命名为“线粒体钙吸收-1”或MICU1）已被识别出来。MICU1局限于线粒体上，是钙吸收所专门需要的。MICU1基因的破坏中断线粒体代谢与钙信号作用之间的代谢耦合。这项工作应能有助于对线粒体钙吸收机制及其在正常生理和疾病中所起作用进行分子定性。（Article p. 291; News & Views）
生成涡流电子束的方法（Electron beams with a twist）
Production and application of electron vortex beams
涡流光子束（具有螺旋波峰的光束）的问世已有一些时间了，它们也有了广泛应用，比如说用作光镊子、用在干涉测量中和用在信息传递中。电子涡流束的生成今年早些时候也得到了演示(go.nature.com/4H2xWR)，是在涉及电子穿过一个由石墨薄膜构成的螺旋堆栈的过程中演示的。如能在一个传统电子显微镜中以可重复方式生成这种电子束，将使得很多新应用成为可能。现在，Jo Verbeeck及其同事朝着这个目标迈出了一步。他们介绍了生成这些反常电子束的一种多功能全息方法，并演示了其用作探测一种材料的磁性能的探针的潜在用途。（Letter p. 301）
石墨烯晶体管（Graphene transistors）
High-speed graphene transistors with a self-aligned nanowire gate
因石墨烯所具有的高载荷子迁移率，人们对其用于高速电子应用有相当大兴趣，但传统器件制造过程会在构成石墨烯的碳薄层（厚度之小达到原子级）中产生较大缺陷，严重降低器件性能。Liao等人报告了一种新的制造方法，它能通过将一根具有金属核和绝缘壳的纳米线放置到石墨烯上作为一个门控电极，从而绕过这种性能下降。然后，通过一个自排列过程将“源极”和“漏极”沉积到石墨烯上，这个自排列过程不会对石墨烯的晶格造成可以觉察到的损坏，同时还能保持其高载荷子迁移率。这种独特的器件布局可以确保“源极”、“漏极”和“门极”的边缘能够精确定位，使晶体管的速度性能可以与尺寸相似的现有最好器件相媲美。（Letter p. 305）
极地低压今后是否将会更少？（Polar lows more scarce?）
Decreased frequency of North Atlantic polar lows associated with future climate warming
气候变化经常被与极端天气事件（如热浪或强降雨）频率的增加联系在一起。Matthias Zahn 和 Hans von Storch利用尺度缩小的气候模型模拟发现，在某些情况下，二者之间的联系也会是相反的。他们发现，“北大西洋极地低压”（有时被称为极地飓风的强风暴，它们的面积太小，不能被包括在大多数大气环流模型中）的发生次数到二十一世纪末很可能会减少。这种变化是由“中对流层”温度比海洋表面温度增加更多驱动的：这会增加大气稳定性和减少极地低压的形成。（Letter p. 309）
基因疗法的成功（Gene therapy success）
Transfusion independence and HMGA2 activation after gene therapy of human β-thalassaemia
由异常β-球蛋白引起的疾病（如β-地中海贫血和镰刀形红细胞贫血病）是全世界最流行的遗传性疾病。患者经常一生都依靠输血生活。所以，关于基因疗法在一例严重β-地中海贫血症中成功应用（利用一种表达β-球蛋白的慢病毒载体）的报告，是一个人们所期盼的事件。在基因转移之后两年多，该患者（一个成年男子）21个月都不需要依靠输血。这种疗效似乎来自一个主导性的、偏向于骨髓的细胞克隆，它可以保持良性，尽管也有可能发展成白血病——这提醒人们，关于基因疗法的工作仍处在早期阶段。（Letter p. 318; News & Views）
神经干细胞的平衡（Neural stem cells in balance）
Notch and EGFR pathway interaction regulates neural stem cell number and self-renewal
成年哺乳动物脑的“脑室下区”(SVZ)是细胞增殖的一个重要地方，有助于神经细胞自我更新和对受伤做出反应。SVZ干细胞小环境保持有“神经干细胞”(NSCs)和“神经先祖细胞”(NPCs)，二者之间的平衡是正常脑发育的关键。Notch信号作用已知调控NSC自我更新，而EGFR(外皮生长因子受体)信号作用影响NPC增殖。Aguirre等人发现，这些通道相互作用，来通过由EGFR调节的对Notch信号作用的调控维持NSC和NPC细胞群之间的平衡。这一发现指出了可以作为目标来在受伤后增强NSCs或NPCs生成的特定信号通道。（Letter p. 323）
将白血病与DNA修复联系起来（Linking leukaemia and DNA repair）
Phosphorylation of MLL by ATR is required for execution of mammalian S-phase checkpoint
有丝分裂中S-阶段检查点（被DNA损伤所激发），通过使细胞有时间在损伤经过细胞周期进一步发展之前对损伤进行修复，来维持基因组稳定性。现在，Liu等人报告说，MLL(混合系白血病)基因（在白血病中经常发生转位）是S-阶段检查点的一部分。当DNA受损时，MLL被检查点激酶ATR磷酸化，使其在染色质上积累，并在赖氨酸残迹-4上使组蛋白H3甲基化。这种组蛋白修饰阻断“晚复制起点”的激发。MLL转位破坏这一通道，促使基因组不稳定。（Letter p. 343）
能利用甲酸盐氧化来生长的“超嗜热古细菌”（Alternative energy）
Formate-driven growth coupled with H2 production
甲酸盐被氧化为二氧化碳和氢的反应是厌氧环境中微生物的一种常见反应，但它释放的能量很少，而且过去也没有发现它能在某个孤立物种中维持生长。但现在，Kim等人发现，Thermococcus属的几种“超嗜热古细菌”的确能够利用甲酸盐氧化来生长。这些生物生活在80°C以上的环境中，相对于那些利用迄今所介绍过的最简单厌氧呼吸形式之一的生物来说，这样一种生活环境可能会给它们提供一个竞争优势。（Letter p. 352）