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布拉克须霉在性别确定研究中的应用



真菌布拉克须霉也许是作为感光模型最为科学家们所知的，最早用其作为模型的研究是由诺贝尔奖获得者Max Delbrück进行的。本期Nature上发表的研究工作可能会提升其作为另一领域研究模型的知名度，这个领域即性别确定过程。同在其他真菌中一样，布拉克须霉的性别确定也不是由整个基因组控制的，而是由基因组的一个小区域控制，也就是性别位点。研究人员曾用一种生物信息学方法来识别这个位点。该位点涉及两个基因，二者都为转录因子编码，这些转录因子同SRY蛋白一样（该蛋白是人类性别形成的一个主要调控因子），含有一个高迁移率族（HMG）域。另外，一组重复元素只在包含该性别位点的染色体上发现，这说明在真核生物中，性别确定和性染色体结构演化的早期步骤存在着一个普遍机制。

正电子起源于含有黑洞或中子星的双星体系

反物质并不是只能在深层宇宙中发现的一种奇异的东西：实际上它在我们自己的银河系中就大量存在。人们之所以知道这一点，是因为银河系中心方向有511 keV γ-ray辐射线（电子—正电子湮灭的特征之一）。正电子的起源一直是一个谜，但湮灭线辐射的分布可提供一个线索。现在，天文学家有了能够确定这种分布的工具，而且对来自INTEGRAL卫星的超过4年时间的光谱数据所作的分析显示，来自内银盘的511 keV γ-ray辐射有一个出乎意料的分布，说明正电子起源于含有黑洞或中子星的双星体系。

硅有可能用做一种热电材料

热电子材料，能够将一个热梯度转变成一个电场，反之亦然，因此可用于发电和制冷。纳米结构法已被证明是改进一些材料热电能力的有效方法。然而，现有高性能热电材料的制造并不容易达到大规模热能利用所需的那种规模，而制造具有纳米结构的这种材料更为困难。这时，可以进行大规模处理的硅材料进入科学家的视野，但硅的热电性能较差。本期Nature上两篇论文表明，通过将硅的结构做成纳米线阵列，通过仔细控制纳米线的形态和掺杂，可大大提高硅的热电性能。我们也许可以认为，这些发现是向将硅用做一种热电材料的新应用方向迈出的第一步。

通过加快生物降解开发利用“困难”油田

全世界一半以上的石油储备由生物降解的重油和沥青砂沉积组成。从这些来源开采石油是复杂和昂贵的。最近的研究表明，厌氧细菌可以引起这种烃类降解，但油层中出现的实际降解通道仍然不是很清楚。现在，研究人员将实验室石油降解实验与油田样品分析相结合，发现地下生物降解的主导过程是甲烷生成，涉及石油烃厌氧降解而生成甲烷的反应。这表明，开发利用这些“困难”油田有另外一种方法：即通过加快自然烃降解过程，也许有可能以甲烷的形式开采能源，而不是像传统上所做的那样以石油的形式来开采能源。

海洋中热液循环的方向

当水通过海床上的裂缝渗透、下行至熔融的岩石时，在海洋山脊的轴上就会出现热液循环；在熔融的岩石上，海水会变热，最终在热液喷孔处以超热液体形式出现。这些喷孔系统承担了大部分热量和物质从地壳向海洋转移的过程。人们普遍认为，这些系统中的循环方向是横穿山脊轴的，热液的补充沿远离该轴的断层发生。这一观点主要基于模拟试验得出。现在，根据对东太平洋山脊上一个热液喷孔田下的微型地震位置所作的7个月的监测，Tolstoy等人报告，至少在这个地方，热液下流区可能位于山脊轴上，热液循环的方向是沿着山脊轴的。

控制CGD患者易感性的可能性

在慢性肉芽肿病（CGD）中，吞噬细胞缺乏NADPH氧化酶活性，不能产生超氧化物，从而使患者易被细菌反复感染。这个过程所涉及的精确机制及CGD患病过程中炎症增强的原因尚不清楚。用感染了烟曲霉（经常感染CGD患者的一种真菌）的转基因CGD小鼠所作的实验，支持这样一个理论：依赖于超氧化物的色氨酸向犬尿氨酸的转化，在CGD患病过程中是失效的，通过一个单一的、但目前尚不知道的机制使抗菌能力、炎症和T细胞平衡等受到影响。该发现提出这样一个可能性：用天然犬尿氨酸进行取代治疗，也许可以帮助控制CGD患者的病理性炎症和易感性。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

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人类恶性黑素瘤干细胞



癌症干细胞已经从若干人类肿瘤中被分离了出来。最新发现的是人类恶性黑素瘤引发细胞的一个亚组，科学家根据它们对化学抵抗力调节因子ABCB5的表达将其识别出来。ABCB5+亚组的大小与黑素瘤患者临床病情发展相关，初步证据还表明，这些黑素瘤干细胞可以用针对ABCB5的抗体将其作为特异性目标。这为黑素瘤提供了一个潜在的治疗策略，而且对这种类型细胞进行研究还有可能回答癌症生物学中的重要问题。本期封面所示混合型黑素瘤细胞（电脑增强的荧光显微镜图像合成图）是在活体中所发生的一次人类肿瘤异种移植中形成的，即通过一个ABCB5+黑素瘤干细胞与一种更为分化的ABCB5-肿瘤细胞融合形成。细胞核分别用基因编码的红色（DsRed）和绿色（EYFP）荧光标签作了标记。

专门进行模仿的“镜像”神经元

灵长目的“镜像”神经元令某一个体能模仿另一个体的行为，因为当某一个体执行或观察某一特定动作（如一个手势）时，这些神经元就会发射信号。一个很好的例子是声音学习，如人类语言学习和鸟类鸣叫的习得。这也许是“镜像”神经元的一种显而易见的工作，但此前一直没有关于听觉—声音“镜像”神经元的报道。现在，对沼泽带鹀（一种像人类一样依靠听觉体验来学习声音的鸟）所作的一项研究中，一组专门进行听觉—声音监测的前脑神经元被识别了出来。这些神经元对于一个给定的音符序列几乎有同样的反应，而不管该音符序列是作为其歌曲的一部分“唱”出来的，还是听另一只鸟“唱”出来的。

非线性体系中Fano效应的研究

Fano效应是由一对竞争的光通道之间的量子力学共振或干涉所产生的一种光谱失真。该效应在原子、大体积固体和半导体异构体系的光谱中普遍存在。它反映了离散的能量状态（如一个原子的能量）是怎样与其环境中的连续状态耦合在一起的。该效应已被广泛研究，但通常研究工作是在低激发功率下的线性体系中进行的。一项利用半导体量子点进行的新研究对非线性Fano体系的物理学问题进行了探讨。研究人员在实验中观测到了明显的Fano共振，它们可通过改变装置的设计或施加电压来调节。在非线性体系中，Fano干涉的可见度急剧增加，这可被用作关于离散状态和连续状态之间耦合程度的一种灵敏探针，它对于量子位等来说是有意义的，因为在这样的体系中，与环境的耦合需要保持在最低程度。

用DNA组装多功能纳米结构的新方法

DNA是自组装纳米结构所选择的建筑材料，但关于其使用的大多数例子都集中于特定目标，而不是建立有望达到在自然界才能够实现的多功能性的通用设计通道。Yin等人利用一个新体系在朝着实现多功能性的方向上迈出了一步。这个新体系基于模块化的DNA“发夹”，能将组装和拆装通道通过程序编入DNA的构造单元中。新协议的关键是“反应图”，即表示DNA模块及它们相互作用的一种简单方式，它能够简化整个设计过程。这将使组装程序能够准备分叉的接合分子、自催化DNA双螺旋对、分子树和一个能沿DNA轨道行走的双足分子。

地幔过渡带水含量测量结果

地幔中水的存在对地幔物质的物理性质有重要影响。电导测量结果可能是地球内部水含量多少的一个有用指示，最近获得的电导数据表明，在过渡带（上层和下层地幔之间一个几百公里深的地带）中，水含量相对较高，相比之下，上层地幔中所推断出的水含量则要低很多。Yoshino等人在本期Nature上发表了关于wadsleyite和ringwoodite（过渡带主要矿物的主要成分，其晶体结构中含大量水）电导性的新的研究结果。他们的测量结果（是在与地幔过渡带相似的条件下获得的）与以前获得的数值明显不同。电导性实测结果表明，地幔过渡带事实上是干燥的。

毛囊干细胞与毛发再生

长毛的哺乳动物也许能教给我们关于如何控制干细胞复制的重要知识：它们的皮肤含有数以千计的毛囊，这些毛囊经历着从生长到休息的周期，而且每个毛囊干细胞在程序上就以某种方式决定了它们都能协调细胞分裂。现在，骨形态发生蛋白（BMP）和它们的抑制因子已被识别出在控制毛囊活动周期中起中心作用。对那些剔毛后毛发再生的小鼠来说，BMP2和BMP4都会调控各个毛囊中毛发的生长，并与附近的毛囊进行协调。这对信号分子还符合对“chalone”的描述，后者是50年前就有人假设的分子，用以解释毛发生长的模式。这项工作对于癌症形成和干细胞工程研究有参考意义，因为很多这类研究都假设小鼠皮肤在长时间实验中都是均匀一致的。

Spastin的结构已确定

Spastin是一种微管切割蛋白，被认为参与核蛋白复合物的组合或功能，由于其在神经突触形成中起到重要作用，同时其基因突变是一组遗传性神经退化疾病的主导性致病原因，所以它引起人们相当大的兴趣。现在，Spastin的结构已经通过X射线晶体学方法以原子分辨率被确定。将遗传性Spastic截瘫突变与Spastin的结构进行对比，可以看到疾病突变是怎样损伤这种酶的，这也为进一步研究造成人类疾病的生化和结构缺陷提供了一个起点。

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木星大气层的最新观测结果



从2007年2月开始，在以冥王星为目的地的“新地平线”探测器掠过木星的时候，木星也成为了一组地基望远镜及哈勃太空望远镜密切观测的目标。该项目进行了几星期之后的2007年3月25日，位于北纬23度的木星最强喷射流中出现了一个强烈扰动，并一直持续到2007年6月。这类事件是罕见的，此前观测到此类事件的最近日期是在1990年和1975年。该扰动的开始时间是由哈勃太空望远镜观测到的，该望远镜以前所未有的详细程度对两个喷射柱的形成进行了观测。这两个喷射柱比其周围的云高出30公里。支配木星和土星大气喷射流的能量来源的性质一直是一个有争议的问题，这个问题因局部及整个星球范围内的气象因素的相互作用而变得复杂化。新的观测结果表明，有一股风在向大气层的内部延伸，延伸到远远超过太阳辐射所能达到的程度。在本期《自然》封面上较大的图片中，由喷射柱引起的扰动可在喷射流的主波段中看到。

控制转位子扩散的新机制

真核基因组的很大部分由转位子组成，即能从基因组中一个地方向另一个地方转移的基因。它们对基因组的组织有深远影响，同时对基因组的演化也有重大影响。宿主基因组形成了几个机制，来控制可转位基因的扩散。本期《自然》报告了一个新发现的机制。在裂殖酵母中，该机制的作用方式是，通过利用一组蛋白（着丝粒蛋白B同源基因）定位另一组特定的转位子（Tf 2逆转位子，它们通过RNA中间体发挥作用），来控制转位子活动。这似乎是一个古老的逆转位子监测通道，并且说明DNA转位子和逆转位子之间可能存在冲突。

量子点与空穴自旋

一个电子的自旋是一个自然的、由两级组成的体系，可被用来形成一个量子位。通俗来讲，一个量子位就是束缚在一个半导体量子点中的一个电子，在这个地方，它可以将其自旋保持在一个比较合理的时间长度，然后该电子的自旋就会因为与环境的相互作用而慢下来，或者说松弛下来。然而，尽管人们作了很多努力来延长这种体系的自旋“松弛时间”，这个时间仍然没有长到足以允许进行有用的量子操作的程度。另一种办法是利用一个空穴的自旋。一个空穴实质上就是一个缺失的电子，它与其环境之间的相互作用要少得多。Gerardot等人设计了一个量子点，该量子点可通过光学手段来初始化，以包含一个明确的、非常稳定的空穴自旋，其松弛时间长到足以允许在固态量子网络中进行潜在的应用。

密西西比河入海无机碳增加由人为因素造成

溶解的无机碳从河流向海洋的流动，是联系陆地和海洋碳库的一个重要的净流量。现在，在Carrollton和Algiers城的水处理厂获得的长达100年的重碳酸盐含量观测结果，被用作关于密西西比河水及碳流量的一项研究的基础。以前的研究工作显示，在过去50年里，由密西西比河输送到海洋中的溶解无机碳（大部分是重碳酸盐）数量有显著增加，但增加的原因仍不清楚。通过分析Carrollton/Algiers两个地方的数据，再加上子流域及降水数据，研究人员发现，造成这种增加的主要原因是人为因素——来自农业流域的重碳酸盐排放量增加了，而所增加的重碳酸盐并没有被降水量的增加所平衡。

决定生态系统中模式形成的因素

人们一般都会假设，一个生态系统中的斑块一定能够反映该生境的一个内在性质。然而来自几个方面的证据表明，即便在一个相对均一的生态系统中，其内在的生物动态也能产生特定模式。在实验室之外，我们难以令人信服地用生物相互作用来说明大尺度的模式形成，这主要是因为几乎不可能排除生境变量。Vandermeer等人利用在一个咖啡种植园中种植的遮荫树的人造特征绕过了这一问题，发现属于一种特定物种的蚂蚁（Azteca instabilis，这种蚂蚁在这些树上做巢）能够形成明显的模式。蚂蚁的种群密度由天敌（主要是一种寄生的蝇）控制，但蚁巢群的分布却有很强的空间特征，尽管它们的生境是均一的。

几种Dscams分子在脊椎动物神经联结中起作用

Dscams是免疫球蛋白超级家族的黏附分子。果蝇Dscams已被发现与神经联结的组织相关，但人们对脊椎动物中密切相关的分子的功能却知之甚少。现在，Masahito Yamagata和Joshua Sanes发现，Dscams-1和Dscams-2在鸡视网膜特定层联结的成形中能发挥一定作用。另外两种黏附分子，即Sidekick-1和Sidekick-2，以一种类似的方式发挥作用。这些分子广泛分布在神经系统中，可能是使大脑中神经联结成形的一个“黏附代码”的构成部分。关于Dscams在脊椎动物神经成形中重要性的进一步证据来自Fuerst等人，他们发现DSCAM（即“唐氏综合征细胞黏附分子”的英文首字母缩写）在小鼠视网膜神经回路的形成中发挥一定作用。

协调光和赤霉素对植物生长进行控制的分子基础

植物中很多至关重要的发育过程由光和赤霉素共同调控，然而我们对二者之间对话的分子基础还没有充分了解。现在，两个小组在本期《自然》上报告的结果显示了一个信号级联，它有助于光和赤霉素对植物生长进行协调的控制。在没有赤霉素时，DELLA蛋白抑制转录因子PIF3（一种光敏素相互作用蛋白）与基因启动子结合。赤霉素诱导DELLA蛋白的降解，从而允许PIFs与它们的目标启动子结合，并调控基因表达。光通过一个光反应器发挥作用，来使PIF4失去稳定性。所以，DELLA蛋白及PIF家族成员之间的竞争性相互作用，似乎是将光与赤霉素联系在一起的关键因素。

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封面故事：DNA碱基对引导结晶的思想被付诸实践



DNA碱基对可以引导有用材料结晶的思想，对纳米技术专家来说是一个很有诱惑力的思想。现在，在首次发现与纳米颗粒相结合的DNA可以影响它们聚合10年之后，两个研究小组已将这一概念付诸实践。Park等人发现，结合到金纳米颗粒上的DNA分子以及用来连接它们的DNA分子能够被选择用来确保这些纳米颗粒自组装进面心立方体或体心立方体晶体中。由Cole Krumbholz提供的封面图片是后者的一个特写画面。Nykypanchuk等人识别出了DNA的设计要求和结晶条件，它们允许可逆地形成体心立方体晶体，其中纳米颗粒仅仅占据几个百分比的晶格体积。正如在News & Views文章中所讨论的那样，这些进展也许使得创造有序的、可调节的3D纳米结构成为可能，这种结构适用于光子和磁应用、生物医学传感以及信息或能量存储。

“环境性别决定假设”得到证实

在哺乳动物和鸟类中，性别是在受精时由基因型决定的。但很多爬行动物并不是在生命之初就决定了性别，而是通过与环境的相互作用（一般是在温度方面）来决定一个个体的性别。30年前，Eric Charnov和James Bull猜测，“环境性别决定”一说如果能够证明不同温度体系能使每个性别产生最大生殖适应性的话，将是自然选择所偏爱的方式。此前，这一观点没有得到证实，部分是由于设计一个“对比实验”存在困难（在这样一个实验中，“错误”的性别可在一个给定的温度下产生）。荷尔蒙处理曾被用来克服这一困难，现在Daniel Warner和Rick Shine利用一种寿命很短的澳大利亚蜥蜴证实，Charnov/Bull模型是正确的。

大型消减带地震影响海洋板块内应力及地震活动的实证

千岛群岛（因日俄之间主权之争经常出现在新闻中的太平洋群岛）附近最近发生的两次大地震，极富戏剧性地说明了大型消减带地震能够影响消减的海洋板块本身之内的应力及地震活动的过程。在2006年11月15日，一次8.3级的地震使深度较浅的板块边界断裂，在这个边界上，太平洋板块向千岛群岛中央弧形结构下面下潜。在几分钟内，板块内伸张型地震发生在千岛海沟朝向海洋方向的外层上升区域。然后，在2007年1月13日，一次8.1级的地震使通过太平洋板块靠上部分延伸的一个正常断层发生断裂，从而产生人们所记录到的最大的浅层伸张型地震之一。

关于M2质子通道的结构研究

直到最近，由pH-门控的流感A-病毒M2还能被基于amantadine的抗病毒药物有效地作为治疗目标，但对这些药物的抗药性现在也广泛出现了。现在，两个研究小组发表了关于M2质子通道的结构研究。Jason Schnell和James Chou通过NMR光谱在与rimantadine所形成的复合物中确定了M2一个含有38个残迹的片段的结构。Stouffer等人利用X-射线衍射在有amantadine和没有amantadine两种情况下确定了M2一个含有25个残迹的片段的结构。令人吃惊的是，他们获得的结构反映了两个很不相同的机制，该药物通过这两个机制来抑制这一通道。他们所提出的机制由Christopher Miller在一篇配发的News & Views文章中进行了讨论。

关于胚胎分裂转录控制信息的新算法

对发育生物学家来说，果蝇胚胎分裂是研究身体成形的标准模型。这是一个被研究得很透彻的体系，但仍然缺乏信息的一个领域是转录控制，即在精确的时间和地点建立复杂表达模式的机制。本期Nature上描述的一个新的计算框架在填补这一空白方面取得了很大进展。该算法将关键转录因子的DNA结合特性和表达水平作为输入，并预测了任何给定的cis-调控序列在沿胚胎前—后轴上的每个空间位置都会产生的表达水平。该算法具有普遍适用性，所以也许可证明对很多其他的蛋白-DNA相互作用体系也是有用的。

AMPK在缺血状态下保护心脏的机制

AMPK（AMP激活的蛋白激酶）是很多生物过程的一个主调控因子，是糖尿病、癌症、动脉粥样硬化和缺血性心脏病等多种疾病的一个潜在药物作用目标。在缺血性心脏病中，AMPK通过促进葡萄糖吸收来保护组织不受损伤和不发生自杀性死亡。一项新的研究表明，AMPK是被炎性细胞因子MIF（巨噬细胞迁移抑制因子）激发的，后者由心脏在缺血压力下释放。这一结果为了解细胞压力响应的性质提供了线索，也表明低MIF水平是冠状动脉疾病患者的一个潜在风险标志。

简单、纯净的化合物也能发生“准同型”相变

向一种压电材料施加机械力能产生一个电压；反过来，施加一个电压也会产生一个力。物理性质的这种结合有很多应用，主要是用来产生超声。最大的机电反应倾向于出现在高度复杂的材料中，而人们所期望得到的性能则往往会在当与一种“准同型”相变（一种通常与组成变化相联系的突然的结构变化）相关时才会达到最大程度。Muhtar Ahart等人发现，在高压下，一个类似的相变也能出现在一种简单的、纯净的化合物中。该化合物是原型铁电材料钛酸铅，它能产生一个比任何已知的机电反应都大的机电反应。所以，也许有可能通过化学方法根据环境压力对这些效应进行微调，这将有可能降低高性能压电材料的成本和增强它们的可用性。

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封面故事：Nature新开“Horizons”栏目


本期Nature以5篇文章为本刊一个新栏目“Horizons”开篇。它们是对5个关键领域的猜测：衰老、化学、电池、“演化—发育”和量子电动力学。

非洲的麻疹疫情与免疫接种工作

麻疹在很多国家几乎根除，但在撒哈拉以南非洲及亚洲部分地方，它仍然是威胁生命的一种主要疾病。1986和2002年间，就在一次大规模免疫计划开始之前，在尼日尔进行的一项关于麻疹的流行病学研究表明，麻疹疫情具有出乎意料的偶发性，在某些时期，局部地方疫情已经消除。模拟表明，疾病传播的季节性是造成这种变化的原因。这一结果对于免疫接种工作的管理有参考价值。尤其是随着疫苗交付工作加快进度以期根除这种疾病，偶尔严重的季节性疫情是有可能发生的，所以应对免疫接种工作进行优化，以减小这种不稳定性。

新型全息3D显示器

三维全息显示器能模拟人的自然视力，不需要特殊的眼镜。这使得它们特别适合需要情境意识的应用，如医学、工业和军事成像。当前的一代商业全息3D显示器要么缺乏图像更新功能（所以它们是“只能写一次”的装置），要么图像持久性差。现在，Tay等人报告，他们研制出一种记录介质，该介质基于专门设计的反光聚合物，集若干有利性能于一身。他们展示了一个基于这种材料的全息3D显示器，它能每隔几分钟记录和显示新图像，并且尺寸比较大（4英寸×4英寸），能观看几小时而不需要刷新，并且可以很容易将图像抹去和用新图像来更新。

利用“化石”研究构造侵蚀

由一个下潜板块对一个上冲板块造成的构造侵蚀，据信发生在地球上一半的消减带上，但这一过程一直难以研究，原因是消减带处在深海环境中，而且前弧地壳向更深的地方有一个净损失。现在，随着在意大利北亚平宁地区一系列裸露岩石被识别为一个侵蚀性消减通道（标志着板块边界的剪切带）所留下的“化石”，地质学家便可以对以前只能通过对活跃的消减带进行地球物理成像作间接研究的结构进行仔细观测。该“化石”区记录了几个惊人的现象，包括两个滑脱带的存在，它们似乎在该消减通道的顶部和底部同时都是活跃的。在现代消减带中，地震活动的开始据信发生在150℃左右，但在该“化石”通道中，地震活动的开始似乎发生在更低的温度下。

实验环境基因组学

环境基因组学使我们对真实世界中微生物的认识发生了革命性变化，但该学科并不是关于微生物在实验室获得的“克隆”培养中的行为的。本期Nature报告了“实验环境基因组学”的一个新颖的例子，涉及创建一个由从美国佐治亚州Sapelo岛附近收集到的海水构成的微型生态环境。对该体系的操纵表明，这个沿海微生物群落被能利用多种有机化合物的代谢性泛食微生物所支配，而不是被专门代谢溶解的有机碳中某一特定成分的细菌菌种所支配。这一发现对于识别碳循环相关过程的分类—功能关系及对于海洋生物地球化学预测模型的构建都具有重要意义。

世界人口老龄化问题

世界人口老龄化的速度对于制定政策的人们来说，尤其是对那些制定养老金政策及医疗卫生预算政策的人们来说很重要。特别是它对于预测迅速变化的周期来说至关重要，因为在发生这种变化时要进行调整将会极为困难。对全球人口的老龄化趋势所作的一个新的估计，将基于一个固定年龄边界的传统指标与关于年龄的新概念结合了起来。新概念包括一个固定的剩余预期寿命，以反映这样一个事实：今天一个60岁的人要比1900年的一个60岁的人年轻，可以活更长时间。不管你怎么看这个问题，根据新概念所作出的估计是，世界人口的老龄化速度在加快。全球老龄化很可能在2020年和2030年间达到高峰，然后减速，虽然在整个世纪老龄化程度还将进一步提高。关于老龄化峰值时间的估计，所依据的是过去的生育模式。在美国和西欧的一些地方，这个时间是由正在变老的二战后生育高峰时期出生的人们的衰老所决定的。在中国，这个时间是由计划生育政策所决定的。

淀粉样斑块的形成是阿尔茨海默氏症病因

被广泛接受的淀粉样蛋白假说，即在阿尔茨海默氏症中引起痴呆的神经异常，是淀粉样蛋白斑块几十年时间在脑中逐渐积累的结果。最近的一项发现表明，轴突缺陷可能发生在斑块形成之前，但通过利用活体多光子显微镜对阿尔茨海默氏症的一个小鼠模型中斑块形成进行跟踪所作的新的研究工作证实，淀粉样蛋白斑块的确是在局部神经毒性产生之前出现的。令人吃惊的是，这些斑块形成很快，可以在24小时内形成：一两天后，小胶质细胞进入，神经炎性变化就可以看到。有趣的是，这些观测结果提出这样一个可能性：阿尔茨海默氏症多年时间的神经退化会被皮质结构的突然变化中断，后者可能与这种疾病典型症状的变化相对应。

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蝙蝠飞行能力先于回声定位


美国怀俄明州“绿河组”曾产生很多重要化石，包括Icaronycteris index，它在超过40年的时间里一直被认为是已知最古老的蝙蝠。它的颅腔特征表明，该动物是通过回声定位来确定猎物位置的。这一结果促使关于蝙蝠进化的“先飞行”说、“先回声定位”说和“并行发育”说等假说的支持者之间产生激烈争论。新的“绿河组”蝙蝠化石（包括两个近乎完整的骨架，其中一个刊登在本期封面上）似乎已经解决了这个问题，它们是支持“先飞行”说的。新发现的物种是已知最原始的蝙蝠。它有充分发育的翅膀，显然能够进行动力飞行，但耳朵区域的形态表明，它不能进行回声定位，这使得它成为蝙蝠和它们不会飞的、不能回声定位的哺乳动物祖先之间的一个可能的中间环节。四肢特征（包括强壮的后腿和其所有长指上微小爪子的保留）表明，这种新发现的蝙蝠也许能够敏捷地攀爬。

植物乙烯信号作用的调控机制

乙烯是一种调控植物发芽、结果和其他重要过程的主要荷尔蒙。以前的研究工作识别出一个线性通道（在该通道中，5种乙烯受体汇聚在一个单一的负调控因子CTR1上）和两个关键的下游成分EIN2和EIN3。此前，CTR1怎样调控下游正调控因子的过程仍然是一个谜。现在，一种以前未知的、涉及MKK9的“丝裂原活化蛋白激酶”（MAPK）通道已在拟南芥中被识别出来，其作用是积极控制乙烯信号作用中由EIN3调控的转录。CTR1和MKK9的拮抗作用可能通过对EIN3的稳定性具有相反作用的两个MAPK磷酸化点来共同决定乙烯信号作用特异性和定量反应。

超新星前身天体的直接观测

Ia-型超新星正在让那些被用来测定宇宙膨胀的恒星发生爆炸。它们之所以对我们很重要，是因为宇宙中大部分铁的产生是靠它们。到底是什么天体在爆炸？为什么会爆炸？这些问题仍然不清楚。科学家猜测，处在一个双星体系中的一颗白矮星很可能就是这种天体，但用来识别前身天体的间接方法过去都失败了。现在，Rasmus Voss和Gijs Nelemans报告了对在2007年11月5日爆炸的一颗超新星的前身天体的直接观测结果。他们在钱德拉X-射线天文望远镜于此次爆炸前4年拍摄的图片中，恰好是“超新星2007on”所在位置发现了一个天体。来自档案中的深度光学图像表明，在这个位置什么也没有。这一结果似乎倾向于支持关于该超新星的吸积模型，即一颗白矮星吸积来自一颗伴星的物质，而不是两颗白矮星合并。

水锰矿原子位移的衍射观测

当一种固体被加热或冷却时，其原子会运动遵从由它们所属特定元素族决定的规则。原子的这种位移不可避免地伴随着固体电子性质的变化。如果能够精确知道这些原子去了哪里，将有助于从根本上认识这种变化，但通常它们的运动都太小，无法检测。Lee等人利用各种不同的衍射方法对一组水锰矿进行了分析，发现它们经历了一次异构变化，具有非常大的原子位移（大约0.08埃，比其他磁性材料大两个数量级），产生异常牢固的磁—弹性耦合。本文作者认为，这种巨大的磁—弹性耦合可能是了解最近在这些水锰矿中观测到的磁—电现象的关键。

将低频振动/摩擦能转换成电能的体系

纳米装置耗能不是很多，而且如果它们所需要的很少一点能量可以从脚步、心跳、噪音和气流等所产生的振动中获取，那么这类装置将在个人电子、传感和国防技术等很多方面找到一系列新的应用。这种类型的能量收集，需要一种在低频范围内（比如说小于10Hz）工作的技术，最好是基于软的柔性材料。现在，来自美国佐治亚理工学院的一个研究小组设计出一个体系，它能利用围绕织物纤维呈辐射状生长的氧化锌压电纳米线将低频振动/摩擦能量转换成电能。通过缠绕两根纤维和将与它们相关的纳米线刷到一起，机械能便会通过一个耦合的压电—半导体过程被转换成电能。这项工作提出了一种能从微风和身体运动中获取能量的织物的潜在方法。

地幔过渡区不同组成介质中地震波速度测量

地幔过渡区（深度大约在400公里～700公里之间）的特点是，地震波速度和密度存在异常的梯度。人们曾提出两个不同模型来解释这些观测结果，其中一个模型认为这个区域由一个富含橄榄石的pyrolite组成，另一个模型认为这个区域由一个富含辉石和石榴石的piclogite组成。对橄榄石多晶形、wadsleyite和ringwoodite的地震波速度已经有了很多研究，但以前对于majorite（该过渡区中另一主要高压相）的地震波速度从未用真实的地幔组成进行过测定。

现在，Tetsuo Irifune及其同事发现，在pyrolite组成中的majorite所具有的声音速度大大低于早先估计结果，原因是它们在高温下有强烈的非线性降低。他们发现，在该过渡区的上部到中部，pyrolite产生的地震波速度比piclogite产生的地震波速度与典型地震模型更为一致，只是在pyrolite组成中的速度增幅可能比在410公里处所观测到的结果更大。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

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封面故事：火星上的三角洲是怎样形成的

了解表面水流是怎样形成所观测到火星表面的三角洲和冲积扇的，对于了解该星球上水的历史具有根本性的意义。水流的持续时间是一个尤其重要的因素，但迄今为止，对火星水文事件持续时间的估计相差很大，从几十年到几百万年都有。如今，在地球上所作的一系列实验中（在荷兰乌得勒支大学的Eurotank实验室中进行），研究人员重建了火星上阶梯式三角洲的特征地形。他们获得的发现表明，火星上的阶梯式冲积扇是由地表下储存的水的突然释放形成的，而不是由表面降水形成的。在火星的流行条件下，这种地形与需要几十年时间的单一盆地填充事件是一致的，所需的水量相当于一条密西西比河那样的大型地表河流所排放的水量。封面图片是一幅组合照片，是由Eurotank实验室通过实验形成的一个火山坑的每像素4毫米的数字化地形模型。

一种乙酰葡萄糖胺在胰岛素抗性中起作用

O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)对核蛋白和胞质蛋白的修饰正在成为很多细胞过程的一个关键调控因子。人们怀疑，它们所扮演的一个角色是充当营养传感器，与通过氨基己糖生物合成通道的葡萄糖流量相关。对O-GlcNAc相应于葡萄糖流量所起作用所做的一项研究显示，在O-GlcNAc转移酶（OGT）上有一个新型类脂结合点：在胰岛素刺激下，有一种类脂与OGT结合，将其吸收进胞质膜中。然后，OGT用糖来“装饰”胰岛素信号通道蛋白，抑制它们的活性，阻滞胰岛素反应。OGT在小鼠肝脏中的过度表达引起胰岛素抗性和血脂异常。因此，胰岛素信号通道的异常O-GlcNAc修饰有助于胰岛素抗性、肥胖症和2型糖尿病的形成。

岩石圈板块潜入下层地幔的方式

消减的岩石圈板块以什么方式钻进下层地幔的？这是一个持续争论的问题，对于了解地幔的化学演化和热演化有实质性意义。Saskia Goes及同事通过比较地球主要消减带中新生代板块运动与纯粹由下行板块密度驱动的上层地幔消减相的全动态模型所预测的运动，来识别下层地幔的板块穿透事件。年代更久、内在密度更大的岩石圈的消减速度与该模型一致，但较年轻的岩石圈的消减速度经常要快近两倍，而沟槽运动却非常缓慢。本文作者推测，在显著沟槽退却条件下消减的较老的岩石圈倾向于“平躺”在向高黏度下层地幔过渡的地带中，而较年轻的岩石圈（它们驱动沟槽退却的能力较差，更容易变形）则会变形，密度增大，从而快速钻入下层地幔中。

叶绿体中含光合作用基因的一种藻类

Apicomplexans是动物寄生虫，属于原生动物，包括引起疟疾、弓形虫病和其他人类疾病的病原体。大多数apicomplexans都含有一个未染色的叶绿体残体——apicoplast，它是这种寄生虫生存所必需的。现在，从悉尼港的一个石珊瑚分离出的一种生物有可能填补这一空白。这种藻类与珊瑚一起生活，但也可以作为一种自由生活的生物来培养。从系统发育学上来讲，它与apicomplexan是相关的，因其与甲藻不同，其叶绿体在遗传上有一个新奇之处——它们有光合作用基因，同时结合UGA密码子的使用来编码tryptophan，后者是apicoplasts的典型特征。

关于鸟类飞行起源的一个新观点

试图通过研究化石和现代鸟类来了解飞行起源的工作产生了两个截然不同的阵营：一个阵营认为，早期鸟类是从地面起飞的；另一个阵营认为，它们是通过从树上或崖壁上落下来起飞的。对飞翔中的鸟进行观测并不是很有帮助，因为翅膀的运动，取决于鸟在干什么，因此相差非常大。现在，通过对飞翔中的chukars（一种在地面生活的像鹌鹑一样的鸟）进行摄像，Dial等人发现，我们的困惑实际上是一个视角问题。如果以脊柱线为参照系，那么我们可以看出它们的翅膀似乎是根据特定行为来动的。但如果考虑翅膀与地面（引力）所成角度，我们就会发现，这个角度很窄，与身体在做什么没有关系。所以，飞行的问题是一个学习以特定角度拍动翅膀的问题，与原始鸟类是从地面直接起飞的、还是通过从一定高度跳下来起飞的没有关系。

通过基因组分析看人类迁移史

对人类种群在整个基因组范围内的变化模式进行分析，可以为世界范围内的人类迁移和适应模式提供遗传证据。本期Nature上两篇形成对比的论文显示了这种方法的威力。通过将大量数据集结合起来，Lohmueller等人获得了对1/15的非洲裔美国人和1/20的欧洲裔美国人所携带的有害突变数量的精确估计（通过对11000个基因重新测序获得）。他们发现，有欧洲背景的人与有非洲背景的人相比，其基因组中有潜在危害性的突变更多。这个现象可以被理解为伴随人类在欧洲定居而出现的“走出非洲”瓶颈事件所留下的一个遗传烙印。Jackobsson等人通过分析在“人类基因组多样化项目”中所涉及的29个种群，为我们提供了关于人类变化的一个更宽广的画面。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

封面故事：疟疾研究特刊

在经过多年经费匮乏之后，盖茨基金会和其他机构所作的努力使人们再次加强了疟疾防治工作。目前，疟疾在非洲仍然是一种主要的致命疾病。本期Nature对这项工作的前景进行了分析。目前仍然没有治疗疟疾的疫苗。Declan Butler解释了其中的原因，并报告了在开发疫苗方面所做的工作。赞比亚是受疟疾影响最严重的国家之一，该国在2005年执行了一项计划，试图在3年内将疟疾发病率降低75%，该计划的结果是令人失望的。但令人欣慰的是，随着相关知识的传播，这一战役最终将会取得胜利。Michael Hopkin从赞比亚发回了Macha疟疾研究所工作的相关报道，该研究所是为推动本国的疟疾防治工作、并向其他国家推广经验而建立的一个优秀研究中心。在一篇评论文章中，流行病学家Mark Grabowsky强调要将新的经费用在正确的方向上，比如区域监测网络。

巨型恒星是怎样形成的

巨型恒星是罕见之物，因为恒星在其中形成的坍缩气体云往往会有效地冷却，使云内温度相当均匀。这种条件有利于碎裂过程形成质量跟太阳差不多或更小的恒星。偶尔，碎裂过程会突然停止，形成质量为太阳数百倍的恒星。一个未解之谜是，使碎裂过程停止的条件是什么？现在，Mark Krumholz和Christopher McKee发现，这是一个气体浓度有多大的问题。在高浓度区域，少量小恒星形成时所释放的能量会将剩余气体加热到不再继续分裂的程度。反之，它则会整块坍缩，形成较大的恒星。

东亚季风历史记录得到完善

来自中国的高分辨率洞穴碳酸盐记录为了解控制东亚季风强度的因素提供了线索，但关于季风历史的这一记录中所存在的空白限制了人们从中获得的信息。研究人员从华中地区的三宝洞中获得了一个氧同位素记录，该记录完善了中国关于过去两个冰期/间冰期季风历史的基于洞穴的记录。完善后的记录证实了这样的观点：热带/亚热带季风主要地直接地在轨道时间尺度上对北半球夏季日照的变化作出响应；并且表明，“中国间冰阶”（Chinese interstadials，千年尺度的强季风事件）的持续时间和间隔受冰层大小的影响。该记录年代记述非常清楚，所以它可成为今后关联和校正气候记录的一个基准。

蛇类的拟态现象

很多对捕食者来说可口的物种会逐渐进化成新的物种，它们的外观会与具有警告色的不可口的有毒物种相似。这种通过模仿危险物种来避免被捕食的现象称为“拟态现象”。理论预测，拟态不应出现在模仿对象不存在的地方，因为那里的捕食者将不会面临躲避危险物种或疑似危险物种的选择压力。然而，似乎与这一理论矛盾的是，很多拟态物种的地理分布远远超出了它们模仿对象的地理分布。无毒的猩红王蛇就是一个例子，它们有时会在其模仿对象、有毒的东方珊瑚蛇所在范围之外数百公里的地方被发现。George Harper和David Pfennig已经为这一明显矛盾的现象找到一个解释，而该解释又不会改变理论基础。最初，无毒的模仿者之所以出现在没有珊瑚蛇的地方，是由于雄性王蛇从两种蛇都存在的地方向外扩散造成的。遗传分析表明，一旦与珊瑚蛇分开，自然选择就会促使外观不太像其模仿对象的王蛇的演化。

植物的无性繁殖

某些植物物种通过一种被称为“无融合生殖”（植物的一种相当于在某些动物中所见的单性生殖）的无性生殖过程产生在遗传上完全相同的种子。无融合生殖中的第一步是“不完全减数分裂”，即形成在遗传上完全相同的雌性配子。现在，对有性生殖模型植物拟南芥所作的一项研究表明，单独一个基因的改变就能产生不完全减数分裂，与无融合生殖演化过程中的一个早期阶段相似。这一发现对于了解植物生殖的基本机制有重要意义，对于植物育种也有重要意义，因为能够进行无融合生殖的作物的培育对于生产高产杂交种子来说将是人们所高度期望的。

一种能够控制炎症反应的微RNA

微RNA被认为调控各种不同的发育过程，然而关于各种微RNA的特定功能仍然有很多东西需要了解。Johnnidisdis等人识别出一种微RNA，被称为miR-233，它控制粒细胞的产生，因而也控制炎症反应。MiR-233已知具有髓细胞特异性。本文的作者们让小鼠的等位基因丧失了功能，结果发现粒细胞腔因粒细胞前体数量的增加而扩大。这一变化导致小鼠产生肺炎。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

封面故事：一个单一物种居支配地位的湖泊

冰岛北部的Myvatn湖的生态系统之所以引人瞩目，是因为单一物种在其中居支配地位。Myvatn翻译成英文为“midge lake”（蚊子湖），在该湖生态系统中居支配地位的是不咬人的蚊子——蠓。这种动物占该湖次级生产力的2/3，是当地鱼和鸟的主要食物。蠓数量波动极大，相差近6个数量级，波动周期不规则，在4～7年之间。对25年间获得的种群监测数据所进行的一项新的分析表明，这一现象可由不同动态来解释，在这些动态中，波动幅度由进入其生境的少量食物补充决定。因人类扰动而造成的食物补充的小幅下降，也许能够解释蠓种群数量波动幅度最近的增大。所以，就生态保护而言，蠓种群动态因其固有原因是不可预测的，它们对于湖泊中小幅扰动的脆弱性要比以前所预料的大得多。Myvatn湖中蠓的情况说明了自然生态系统本身固有的复杂性，也说明了管理它们的困难。本期封面照片所示为Myvatn湖边缘区域成群的、想交配的雄性蠓在等待雌性蠓飞到它们当中。

DNA甲基化/去甲基化周期的观测

本期Nature上两篇论文报告了CpG二核苷酸在基因启动子上的DNA甲基化和去甲基化周期。这两篇论文的发现与已被广泛接受的关于DNA甲基化的观点形成鲜明对比，后者认为DNA甲基化是一种稳定的表观“标记”，能够通过有丝分裂传输关于基因表达的一个特定模式的记录，并将其传输到子细胞中。Métivier等人在pS2基因启动子上观测到DNA甲基化/去甲基化周期，是在其被雌激素活化过程中观测到的，同时伴随着DNA甲基转移酶和其他因子的循环。Kangaspeska等人报告了在5个活性启动子上的周期性DNA甲基化，其中包括pS2基因和雌激素受体。

预测地热梯度的简单模型

地壳的热结构强烈影响变形、变质和火成论。关于稳定地壳中地热梯度的模型预测温度随深度稳定增加，然而这种热结构与某些造山地区的观测结果是不相容的。高温变质地带峰值状况的全球测绘结果所确定的峰值温度范围相对于压力范围而言较窄。Gabriela Depine和本文其他作者建立了简单的热模型，他们将熔融迁移的效应包括了进去。他们的模型表明，长寿命的火成论导致一个准稳态的地热等温线，在上层地壳中温度迅速上升，而在中层及下层地壳中则近乎热稳定状态。中层及下层地壳中近乎热稳定的状态来自脱水熔融反应的热缓冲效应，这种反应又部分控制地热等温线的形状。

一种可能与精神病病理相关的复合物

新一代抗精神病药物如olanzapine和risperidone通过阻断血清素2AR受体的神经传输来发挥作用；麦角二乙酰胺（LSD）等致幻剂也通过这些受体发挥作用。在其mGluR2受体上模仿刺激性神经传输物质谷氨酸盐的药物也是强效抗精神病药物。这些事实以及其他方面的证据都表明，血清素和谷氨酸盐神经传输物质系统在精神分裂者脑中功能异常。这一分析似乎会因一种功能性复合物的意外发现得到证实。这种复合物含有血清素2AR和mGluR2受体，涉及化学致幻剂在培养的细胞及小鼠身上的独特效应。这两种受体的平衡在精神分裂者脑中被破坏，从而进一步说明该复合物是精神病的一个有希望的潜在治疗目标。

Hiss原来由Chorus演变而来

Plasmaspheric hiss是一种电磁波，见于环绕地球的致密的等离子体层中。这种波是控制Van Allen辐射带的二区域结构的一个主导因子，而且由于它能从等离子体层中将高能电子除掉，所以它在减小太空中卫星及人类所受到的辐射危险方面扮演着至关重要的角色。科学家提出了很多理论来解释这种波的起源，但没有一种理论经受住了时间的检验。Bortnik等人利用来自CRRES卫星的数据建立了一个新模型，该模型将这种波解释为Chorus的另一种波型的衍生物。Chorus过去被认为与Hiss无关，它能传播进等离子体层中，随后变成Hiss。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)