[自然要览] Nature 471: 7336 3 March 2011

2011/03/04 10:10:59

（选自英国Nature杂志，2011年3月3日出版）

封面故事: 一项持续了65年的研究

Cover caption

1946年，科学家开始对英格兰、威尔士和苏格兰在3月某一个星期生孩子的所有母亲进行一项研究，其目的是了解生育的社会和经济成本。近65年之后，这项研究仍在进行。1946年出生的孩子一直被跟踪到成年，主要目的是研究儿童时代的健康及一生的社会境况怎样影响成年后的健康。这个星期，当时的这组小孩庆祝他们65岁生日，这是很多英国人退休的年龄。所以现在，这项名为“全国健康与发育调查”的研究已成为一项关于衰老的研究。Helen Pearson对1946年的这批人做了采访，谈到他们因参加这项研究而在科学上获得了永生，并且对怎样利用所积累的数据进行了分析。Features p.20 doi:10.1038/471020a. Link

第六次大灭绝是否已开始？（Mass extinctions: are we there yet?）

Has the Earth’s sixth mass extinction already arrived?

古生物学家从化石记录认为有五次主要灭绝事件，其中最近的一次是白垩纪大灭绝，这次事件结束于距今约6500万年前。鉴于在过去几千年已知有很多物种消失了，一些生物学家提出第六次这样的灭绝事件现在正在发生。Barnosky等人对支持这种观点的证据进行评估，得出结论认为最近的物种消失是巨大的和严重的，但还不属于大灭绝这个类别——后者通常定义为在一个从地质上来说的短时间内地球物种至少75%灭绝。但尽管如此，已有明确迹象表明，目前“极度濒危”的物种的消失很快将会使世界进入第六次大灭绝。Review Article p.51 doi:10.1038/nature09678. Link

iPS细胞中的基因异常（Genetic abnormalities in iPS cells）

Copy number variation and selection during reprogramming to pluripotency

Articles p.58 doi:10.1038/nature09871. Link

DNA修复向细胞周期中的融合（Integration of DNA repair into the cell cycle）

HDACs link the DNA damage response, processing of double-strand breaks and autophagy

虽然DNA病灶的存在是一个启动DNA损伤反应的明确信号，但在修复完成之后会发生什么则不是很清楚，损伤反应是怎样关闭的也有待回答。这项研究表明，重组蛋白Sae2/CtIP被两个组蛋白脱乙酰酶Rpd3 和Hda1脱乙酰，是其在Mre11 DNA修复复合物上发挥作用所必需的。当Sae2在切除中的作用完成时，它便被Gcn5乙酰化，并通过一个自吞通道降解。这项工作突显了DNA损伤信号作用、修复因子的乙酰化和这些因子由自吞调控的降解之间的联系。Articles p.74 doi:10.1038/nature09803. Link

揭秘“黑子周期-23”的最小值（Quiet flows the Sun）

The unusual minimum of sunspot cycle 23 caused by meridional plasma flow variations

我们目前（自2008年初以来）正在经历“太阳周期-24”，即对太阳黑子活动的科学记录自1755年开始以来太阳磁性活动的第24个每个大约为11年的周期。目前太阳非常活跃，但在“黑子周期-23”之后最近的、深度的活动最小值，却以数量之大超乎预料的无黑子日（在几乎一个世纪内是没有先例的）、非常低的辐射能量输出（辐照度）和地球上的高宇宙射线通量为特征。Nandy等人利用“运动发电机”（kinematic dynamo）模拟来解释这种异常太阳活动最小值可能的起源。他们发现，在一个周期前半部分太阳等离子体的快速流动（接下来是在该周期后半部分的慢速流动）会重现“黑子周期-23”最小值的两个特征。Letters to Nature p.80 doi:10.1038/nature09786. Link

玻色自旋–轨道耦合现象的首次实现（Bosonic spin-orbit coupling）

Spin–orbit-coupled Bose–Einstein condensates

“自旋轨道耦合”描述一个量子粒子的自旋及其动量之间的相互作用，对于从自旋电子学到量子自旋霍尔效应及拓扑绝缘体的物理学的很多领域都很重要。然而，在由超冷中性原子构成的体系中，原子的自旋和质心运动之间没有耦合。Lin等人利用激光在一种中性的原子玻色–爱因斯坦凝聚态中生成了这种自旋–轨道耦合，这是该现象在任何玻色体系中首次实现。这一结果应能导致在费米子中性原子体系中拓扑绝缘体的实现。Letters to Nature p.83 doi:10.1038/nature09887. Link

“Metropolis算法”的量子版本（Quantum simulations）

Quantum Metropolis sampling

对经典体系中互动粒子的模拟通常涉及“Metropolis算法”。这种方法的量子版本的实现一直受阻于没有一种办法来模拟量子体系的平衡及静态性质。Frank Verstraete及其同事已解决了这一问题。他们的“Metropolis算法”的量子版本在如计算复杂分子的结合能或在“规范场论”中确定强子质量等多体量子物理中可能会有广泛用途。Letters to Nature p.87 doi:10.1038/nature09770. Link

Milankovitch理论受到质疑（Antarctic snows locally determkned）

Synchronicity of Antarctic temperatures and local solar insolation on orbital timescales

从格林兰冰芯和南极冰芯获取的过去气温的记录，对于在长时间尺度上了解全球气候系统很重要。据Milankovitch理论，在南极冰芯中记录的冰期至间冰期的气候变化，是由北半球高纬度地区夏季日照（地球表面接收到的太阳辐射的数量）决定的。现在，Thomas Laepple及其同事发现，南极雪的积累偏向于南半球的冬季，并且用局部日照的变化就可能得到解释，而不需借助北半球的影响。虽然这些结果没有构成一个完全否定的证据，但它们却表明，南极冰芯记录本身并不能为Milankovitch理论提供充分支持。Letters to Nature p.91 doi:10.1038/nature09825. Link

环节动物的两面性（The double life of/ two sides of/ the annelid worms）

Phylogenomic analyses unravel annelid evolution

环节动物（分节的蠕虫）是最大、最为多样化的动物门之一，从土壤到海底都存在。人们对它们的详细演化过程却很不了解，所以重建环节动物的演化史应当是受欢迎的。为此，Struck等人发表了对34个环节动物类群所做的一项新的系统发育基因组学分析结果。显著的特征包括大多数环节动物向“隐居类”(Sedentaria)和“游走类”(Errantia)的分化，这便重新引发了一个被人们忽略的、已有150年历史的假说：环节动物是作为两个主要类群或“进化枝”形成的，其生活方式分别为静止型和活跃型。Letters to Nature p.95 doi:10.1038/nature09864. Link

线虫“半桥粒”的作用（Pulled into shape）

A tension-induced mechanotransduction pathway promotes epithelial morphogenesis

很多器官的发育和功能不仅取决于生化信号，而且取决于细胞和组织对机械力（机械传导）以生化方式做出反应的能力。Michel Labouesse及其同事在这篇文章中描述了将线虫的体壁与表皮联系在一起的机械传导通道。该通道涉及“p21激发的激酶PAK-1”、一个衔接子GIT-1及其伙伴PIX-1。由肌肉或外部压力施加的张力将GIT-1保持在“半桥粒”(hemidesmosome，是将表皮细胞附着到下面的肌肉组织上的像铆钉一样的小东西)上，并且通过PIX-1和Rac GTPase刺激PAK-1。因此，线虫“半桥粒”不只是一种被动的附着结构，而且还是一种传感器，通过触发信号作用过程来对张力做出反应。Letters to Nature p.99 doi:10.1038/nature09765. Link

Fbw7作为肿瘤抑制因子的机制（Fbw7 acts via an effect on apoptosis）

SCFFBW7 regulates cellular apoptosis by targeting MCL1 for ubiquitylation and destruction / Sensitivity to antitubulin chemotherapeutics is regulated by MCL1 and FBW7

肿瘤抑制因子Fbw7的失去在各种不同类型的人类癌症中经常被发现，但其作为一个肿瘤抑制因子的作用机制仍不清楚。两个小组发现，在包括卵巢癌和 T-细胞白血病在内的几种癌症类型中，凋亡调控因子Mcl-1被Fbw7作为降解目标。Inuzuka等人发现，这个机制能够决定对以BCl-2家族的凋 亡因子为目标的药物的反应；Wertz等人发现，该机制是在有丝分裂停止期间被激活的，它决定对“抗微管蛋白”化疗的反应。因此，癌症患者Fbw7的删除 或突变能使肿瘤对这些疗法产生抵抗力。（Letter spp. 104, 110）

X-染色体上的转录补偿机制（X chromosome expression in the balance）

X chromosome dosage compensation via enhanced transcriptional elongation in Drosophila

不同生物利用不同机制来补偿性别之间X-染色体的剂量不平衡。对果蝇来说，MSL（雄性特异致死）复合物增加雄性的单X-染色体上的转录，被认为调控转录延伸，尽管其机制方面的细节一直不清楚。现在，研究人员利用一种普适性连续测序方法发现，MSL复合物似乎是通过在与X-染色体相关的各种活性基因体中帮助“RNA聚合酶-II”的进程来增强转录的。通过这种方式，MSL可以沿X-染色体对具有不同转录水平的多种不同基因进行剂量补偿。Letters to Nature p.115 doi:10.1038/nature09757. Link

基因组不稳定及淋巴瘤的形成

The RAG2 C terminus suppresses genomic instability and lymphomagenesis

由“V(D)J重组酶”（RAG1/RAG2蛋白）在免疫球蛋白(Igh)和T-细胞受体(Tcr)位点上所产生的DNA双链断裂的误修复，已被发现与恶性淋巴瘤的病变有关。在这篇文章中，作者们发现，RAG2 C-terminus是保持基因组稳定性的关键。与Rag1c/c p53-/- 及p53-/-小鼠不同的是，Rag2c/c p53-/-小鼠迅速形成含有涉及Tcrα/δ 和 Igh位点的复杂染色体转位、放大和删除的胸腺淋巴瘤。这些结果显示了RAG2作为“基因组卫士”的一个新角色，并且说明，类似的“end release/end persistence”机制是造成Rag2c/c p53-/- 和Atm-/-小鼠基因组不稳定及形成淋巴瘤的原因。Letters to Nature p.119 doi:10.1038/nature09755. Link