【自然要览】Nature 468 7326 16 December 2010
自然要览Nature 468: 7326 16 December 2010
2010/12/17 20:47:10
封面故事：拯救北极熊仍为时不晚
北极熊只生活在北半球的海洋地区，这些地区被海冰覆盖的时间足够长、使它们有充足的机会去捕捉其海洋哺乳动物猎物。夏季北极海冰最近的减少与北极熊种群数量的下降巧合，而美国地质调查局2007年的一份报告预测，在正常情况下，北极熊本世纪末就可能从它们的所有生活范围内灭绝。一些观察家甚至提出，北极海冰也许已经越过了一个临界点，过了这个点之后，生境也许将无法恢复。但是现在，一项新的分析表明，拯救北极熊还为时不晚。最近所观察到的夏季海冰的快速消失也许反映了一个变薄的海冰覆盖层挥发性的增加，而不是代表着一个临界点。温室气体减排有可能使海冰的消失停止并保护北极生态系统。本期封面所示为2009年夏天一只北极熊正从斯瓦尔巴群岛附近一处海冰所剩无几的地方走过。 Letters to Nature p.955 doi:10.1038/nature09653
胚胎中的基因网络形成
基因调控网络(GRN)这个概念在关于动物身体平面的形成过程的研究中的应用，是系统生物学何以能够为活生物的基因组调控序列是如何工作的提供因果关系解释的一个例子。在本期Nature的一篇Review文章中，Eric Davidson描绘了GRN的一个画面，这个画面所依据的是对数量虽少、但却不断增长的、目前已确认的GRN所进行的研究工作，同时他还强调了分子生物功能与基因组之间的联系。 Review Article p.911 doi:10.1038/nature09645
果蝇幼虫的避光机制
眼睛外的光感应在很多动物中普遍存在，通常局限于专门的器官。但现在，果蝇幼虫的整个体壁被发现覆盖着能够感应蓝光和紫外线的神经树突，它们是其幼虫的先天避光行为所必需的。这些神经元所用的光传导机制与其他果蝇光受体分子截然不同，但却与在线虫神经元中所发现的一个系统相似。 Articles p.921 doi:10.1038/nature09576
TRIM24将组蛋白代码与乳腺癌联系起来
组蛋白的翻译后修饰是基因表达调控中的一个关键机制。修饰发生在必需被组蛋白“阅读器”蛋白如实翻译的组合中。 对转录和染色质调控因子TRIM24的晶体结构所做的一项研究表明，它是一种独特的组蛋白“阅读器”，能够对组蛋白H3上的双标记进行组合识别。TRIM24涉及依赖于雌激素的基因的激发，在乳腺癌中异常表达。这项工作确定了染色体“阅读器”可能影响致癌作用的一个新路径。 Articles p.927 doi:10.1038/nature09542
CRTC3蛋白与肥胖症有关
“环状AMP-响应蛋白CRTC3”（CREB-调控的转录共激发因子-3），被发现通过降低脂肪细胞中贝塔-肾上腺素能受体的信号作用，促进吃高脂肪食物的小鼠发生肥胖和产生胰岛素抗性。CRTC3主要在脂肪组织中表达；缺少CRTC3的小鼠不会发生饮食诱导的肥胖，并能对胰岛素保持敏感性。这项工作表明，CRTC3也许是肥胖症形成中的一个早期信号，并且在II-型糖尿病中可能也是一个早期信号。 Articles p.933 doi:10.1038/nature09564
附近星系中较小的恒星
在恒星的群体中也包括矮星。这个事实反映在恒星的“初始质量函数”(IMF)上，该函数描述恒星在它们形成时的质量分布。IMF被相当合理地约束在“银河系”的盘中，但我们几乎没有关于其他星系中以及宇宙早期的IMF的直接信息。现在，Pieter van Dokkum 和 Charlie Conroy已通过观测Na I双线和Wing-Ford分子FeH带（这些线在质量不到太阳质量三分之一的恒星中很强），以光谱方式在附近椭圆星系的光中检测出了很多“看不见的”恒星的特征值。该数据暗示，这些较小的恒星占恒星数量的80%以上，对椭圆星系中总恒星质量的贡献超过60%。 Letters to Nature p.940 doi:10.1038/nature09578
关于土星环成因的一个新模型
人们以前建立的解释土星环起源的理论（基于一个小卫星的碰撞破坏或一个掠过的彗星的潮汐破坏）未能解释这些环的基本性质，包括它们的冰质组成。Robin Canup提出一个新模型，在该模型中，这些环是通过行星潮汐力对一个大卫星在其向内迁移时所施加的作用而形成的，这种作用力剥离了其冰质外层，留下一个石质内核，这个石质内核最终与行星发生碰撞而消失。这样所产生的将是一个巨大的环，由纯的冰组成，这个环此后通过与小行星碰撞而发展变化，产生我们今天所看到的环，它们90-95%是水冰。 Letters to Nature p.943 doi:10.1038/nature09661
一个以前不知道的缺陷类型
人们可以通过引入其他形状或“拓扑缺陷”（如七角形和五角形）来让一个六角形晶格覆盖一个弯曲表面，就像在有20个六角形和12个五角形的著名“巴克球”中那样。这篇论文报告了一个以前不知道的缺陷类型，它能以与织物的皱褶相同的方式适应弯曲。这种类型的缺陷（能在表面上消失的不带电的晶界）可以在伸展开的胶体晶体的负弯曲的表面上观察到。这些发现将有助于探索弯曲空间中缺陷的通用理论、弯曲结构的工程设计以及软刻蚀和定向自组装的新颖方法。 Letters to Nature p.947 doi:10.1038/nature09620
地球内核磁场强度的估计
人们知道，我们在地球表面上所感受到的磁场是地核内部磁场强度的很小一部分，但地核内的磁场是无法直接测定的。Bruce Buffett提出了对地核内磁场强度的一个新的间接估计值，他所依据的是对潮汐耗散的测量。结果表明，以前所报告的关于地球“章动”的异常耗散的证据可以用数值为2.5 mT的地核平均磁场强度来解释，而没有必要用在内核边界处存在高流体粘性或一个更强磁场来解释。 Letters to Nature p.952 doi:10.1038/nature09643
酵母新表现型在演化过程中的引入方式
新的表现型在演化过程中是怎样被引入而又不会失去适应性的，这个问题在分子层面上基本上仍未得到解释。在三种子囊菌酵母中对一个众所周知的过程（交配类型的确定）的分子细节进行比较的一系列实验，显示了一个转录回路（一种新的调控因子的插入）的构型所发生的一个演化上的变化，这种变化保留了一种古老的调控形式，但产生了一个重要的新表现型。这个新变种使得“奶酪酵母”（乳酸克鲁维斯酵母）只有在养分短缺时才交配，从而将食物供应状况也考虑了进来，这种行为在酿酒酵母或人类病原体白念珠菌中是不存在的。 Letters to Nature p.959 doi:10.1038/nature09560
关于神经系统响应物理刺激的一个理论得到验证
神经系统对物理刺激的编码被认为取决于各种不同输入信号之间的关联性，但这个理论很少被经验验证。Jon Cafaro 和 Fred Rieke介绍了同时测量视网膜神经节细胞的激发态和抑制态电导性的新的记录方法，发现激发态和抑制态输入信号是强关联的，从而取消了彼此的输出。在将这些电导性变化重新引入有关联性或没有关联性的细胞时，他们发现，正如理论工作所预测的那样，关联性显著提高尖峰响应的可靠性。 Letters to Nature p.964 doi:10.1038/nature09570
黑素瘤中的抗药性机制
Letters to Nature p.968 doi:10.1038/nature09627
RNA聚合酶的抑制
结合到转录抑制因子Gfh1上的细菌RNA聚合酶(RNAP)的晶体结构揭示了Gfh1的抑制机制，显示RNAP处于一种新颖的“棘轮”构型。本文作者们提出，他们所观察到的构型与转录的其他阶段也可能有关，如聚合酶沿DNA的转位。 Letters to Nature p.978 doi:10.1038/nature09573
DNA转位酶的运动
沿DNA运动的蛋白机器如DNA聚合酶和解旋酶，必将遭遇与特定点发生相互作用的其他所结合的蛋白。Finkelstein等人利用由标记的DNA构成的纳米“帘子”来确定这种结合蛋白是否干涉细菌DNA转位酶RecBCD的活性。他们发现，这种酶非常“强健”，在它们被取代之前能将蛋白在非特定点上推动数千个碱基对的距离。Letters to Nature p.983 doi:10.1038/nature09561
离子和基质运输的耦合机制
在有一个 “LeuT-fold”的膜蛋白中，不清楚离子和基质运输是怎样耦合的。Watanabe等人介绍了对来自“副溶血性弧菌”的钠/半乳糖运输子(vSGLT)的结构和生化性质所做的一项综合研究以及“向内开放的”一种构型的一个新的晶体结构。这些实验表明，钠退出引起 “跨膜螺旋结构-1”发生重新取向，开启了基质退出所需的一个“内门”，同时也触发了两组“跨膜螺旋束”中的小刚体运动。这种构型变化级联决定离子和基质释放的正确时机。Letters to Nature p.988 doi:10.1038/nature09580