封面故事：

“湾流”对大气高层的影响

“湾流”是一个大西洋暖流，它将热量向北输送，使西欧在冬季要比北美明显温暖。人们知道它会影响短期天气现象，如地表风及气旋的形成等，但它对长期气候及大气高层的效应却不是很清楚。现在，将天气分析、卫星数据及一个大气环流模型结合起来的一项研究显示，“湾流”的影响在大气层中远远高于地表的部分也能感受到。该洋流形成一个由上行运动的大气构成的高墙，该高墙穿进对流层中，支持深层的雨云。这为“湾流”影响局部气候提供了一个通道，“湾流”还可能通过这个通道利用对行星波传播的效应来影响远距离之外的其他地方的气候。

一类新的家畜用驱虫药被发现

用药物来控制家畜的病原性蛔虫的方法（这是现代家畜管理的一个重要工具），因目前可供使用的所有3类驱虫药的多药物抗药性的传播而正在被葬送。在过去25年里，除了环缩酚酸肽之外（该药用于猫，而不能用于家畜），没有新类别的驱虫药进入市场。现在，Kaminsky等人报告，他们发现了一个新类别的驱虫药——胺基乙腈衍生物，它似乎是通过线虫特有的乙酰胆碱受体发挥作用。它对各种不同的家畜病原体都有效，而且如果被证明对动物成功的话，也许还可能用于人类，因为人体寄生虫的抗药性也在增强。

PKM2在癌细胞代谢中的作用

胎儿组织和肿瘤等迅速增长的组织中的代谢调控往往与大多数正常成年组织不同，很多肿瘤细胞已知表达糖酵解通道酶——丙酮酸盐激酶（PKM2）的M2（胎儿）形式，而不是表达成年M1异形体。本期Nature上两篇相联系的论文专门对PKM2在肿瘤细胞中的作用进行了研究。在第一篇论文中，PKM2通过蛋白组筛选方法被识别为一种磷酸化酪氨酸结合蛋白。内生PKM2被一种不能结合磷酸化酪氨酸的点突变体取代，这会影响癌细胞在实验中的生长，说明通过磷酸化酪氨酸结合来调控PKM2活性对于癌细胞增殖是必须的。在第二篇论文中，PKM2被发现促进肿瘤生成，并且会将细胞代谢变成乳酸产生量增加、耗氧量减少的状态。这种模式很像Otto Warburg上个世纪30年代所观察到的Warburg效应，即很多癌细胞要通过糖酵解产生能量，之后是在细胞质中进行的乳酸发酵，而不是更常见的丙酮酸盐的线粒体氧化。

用DNA搭建超级分子结构的方法

通过利用分子的可编程性来控制它们的相互作用，科学家已经从DNA获得了各种有特定规律的材料和纳米结构。但用当前的制造方法制备更大、更复杂的三维结构将需要数百个独特的DNA链，这是一个与现实相差很大的命题。现在已经有了办法。来自杜克大学的一个小组开发出一种模块化方法，它就像是一种用DNA来搭建的“乐高积木”。少量DNA分子通过程序控制折叠成一个基本结构单元，然后4个、20个或60个该单元的拷贝根据反应条件分别组装成四面体、十二面体或巴克球。其他复杂结构也应当可用这种办法来组装。

影响溪流及河流清除硝酸盐速度及效率的因素

生物圈中所增加的氮约有1/4是从河流输送到海洋或内陆流域的，这说明相当大的氮汇（很可能是溪流和河流本身）一定存在于景观中。Mulholland等人发表了来自在美国和波多黎各的原始流域、城市流域及农业流域的72个小溪中所进行的氮稳定同位素示踪实验的数据。通过生物吸收和脱氮所发生的硝酸盐清除速度通常随硝酸盐浓度增加而增加，但硝酸盐清除效率会随硝酸盐负荷的增加而降低。这些发现凸显了减少进入河流的氮负荷的重要性，因为当地溪流清除过量硝酸盐污染的能力会因土地利用变得更加集约化而降低。利用一个溪流网络作为模型来将这些结果放大到整个河流网络的研究表明，溪流中过量的硝酸盐会使向其他流域输出的那部分硝酸盐不成比例地增加，会降低小溪流相对于大溪流作为硝酸盐汇的作用。

多样性与生产力之间在演化时间尺度上的关系

若干研究表明，物种多样性与生态系统生产力之间在短时间尺度上存在正相关，但我们对它们在演化时间尺度上是怎样关联的知之甚少。用细菌作为实验模型是解决时间尺度问题的一个办法。在用演化约500代的荧光假单胞菌微环境所做的一项实验中，由环境异质性和扩散所驱动的适应性辐射，导致了功能多样性和生产力（二者都在中间扩散速度时达到峰值）之间一个正相关的重新形成。这表明，演化多样化过程在形成自然界的群落及生态系统特性的过程中起中心作用。

与一种脱水酶相关的烯丙基羰自由基

在人的肠道中，名为Clostridium difficile的细菌（是世界范围内医院感染的一个普遍原因）把L-Leucine既当一种氧化剂利用又当一种还原剂利用。发酵过程涉及一个在化学上要求很高的脱水步骤，该步骤是由一种含有铁—硫团的脱水酶催化的，被认为涉及羰自由基。这个设想已经被确认，因为科学家识别出一种结合到这种脱水酶上的与产品相关的烯丙基羰自由基。以前所描述的自由基酶需要辅酶B12、S-腺苷甲硫氨酸或氧等自由基生成剂的帮助。但这样的帮助对C. difficile 2-hydroxyacyl-CoA脱水酶来说是不需要的，从而使得这种酶成为生物化学中一种前所未有的酶。在厌氧环境生长的其他细菌中也许能找到类似的酶。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

封面故事：水问题专刊

全世界10多亿人缺少安全饮用水，超过20亿人几乎没有或根本没有卫生设施。在发展中国家及发达国家，由人类活动所产生的污染物越来越多地进入水源。世界是否能够、是否愿意为不断增长的人口提供生命之水？本期Nature专刊从科学、经济和政治层面探讨全球水问题。

James Bartram概述了世界卫生组织的政策制定者们在规划发展中国家的卫生革命方面所面临的挑战。在多数国家，农业灌溉占淡水使用量的大部分，超过饮用水和家庭用水，但能源生产中水的使用量也在快速赶上来。Mike Hightower和Suzanne Pierce介绍了目前正在制订的、可以改进能源部门用水情况及用水效率的措施。也有人提出，区域土壤水分预测模拟是否也能起到这种作用？抗旱作物和精细耕作怎样用更少的水来满足需要？印度有足够的水来满足其目前的需要，但随着人口增长，对水的需求也将增长。Daemon Fairless对一项通过将河流连接到一个庞大的运河网络中来满足该国水需求的宏大计划进行了分析。对新的水净化技术进行研究的需求也很迫切。在一篇内容广泛的综述文章中，Mark Shannon等人突出介绍了目前正在开发中的技术，我们希望这些技术能够在今后几十年里为我们提供饮用水。水几乎到处都是，但物理学家仍然在用不同理论来解释其结构。与此同时，Books&Arts栏目对一个关于水安全及受到水的惊人模式启发的两个美术家的纪录片进行了分析。

钕—钐同位素系统及行星组成

钕—钐同位素系统有两个有用的同位素时钟。钐-147衰变为钕-143是关于古火山岩年龄及来源研究的一个主要工具。而钐-146（半衰期相对较短，为1.03亿年）衰变为钕-142是一个用来确定行星类天体中地幔分异时间的高精度工具。然而，年代学假设，整个行星的组成与被称为球粒陨石的原始的、未分异的陨石组成是相同的。因此，球粒陨石与陆地样品之间在钕同位素比例上的差别也许能够指示上层地幔的早期分离，或能指示地球整体上具有一种非球粒陨石组成。Caro等人为16种火星陨石提供了高精度钕同位素数据，并且发现，火星也有一种非球粒陨石组成。这说明地球、月球和火星都是在太阳系内某个地方通过吸积形成的，钐/钕比例要比在小行星带（被认为是球粒陨石的来源）中吸积的物质的这一比例高出约5%。

现代叠层石是古生态系统残留物

叠层石是活的分层结构，由微生物所形成的生物膜（通常为蓝绿藻）与粒状物的沉积相结合而在浅水中形成。它们今天比较罕见，但大约20亿年来，在它们35亿年前进入化石记录之后，它们是地球上生命的主要证据。现代叠层石仍然像它们那些已成化石的祖先一样。但现代微生物是古生态系统的残留物呢，还是仅仅是有着相似生活方式的后来者？对现代叠层石和凝块叠层石（英文名为thrombolites，像叠层石，但有不规则的内部结构）中的噬菌体群落所作的一项环境基因组研究表明，与叠层石相关的噬菌体彼此之间极不相同，与迄今所研究过的生态系统也极不相同。该发现支持了这样一个假设：现代叠层石是古生态系统的残留物。

种群规模变化及其调控因素

昆虫、鱼、鸟和哺乳动物的种群大小在不同年份之间变化很大。这种变化通常仅被看作“噪音”，是揭示内在丰度模式的一个障碍。这种现象导致了关于种群数量增长是否会由于资源有限而大量减少的问题出现分歧的理论。Minto等人采用一种新方法来解决这一问题，即把重点放在以前被认为是一种障碍的变化本身的模式上。他们认为，如果种群按照其大小调控的话，那么在可变化的数据上应当有能看得出来的模式。这个假设得到关于鱼类物种的全球数据库的一项研究的支持。所作预测与所有种群大小都相关，尤其是揭示了这样一个事实：种群规模越小，变化将越大。如果仅仅考虑一个种群的平均数量，就会错过这个事实，就会增加使种群数量跌落到灭绝程度的风险。

惩罚似乎并不是为了促进合作

人们提出很多理论来解释人类合作的演化。其中一个理论是，代价高昂的惩罚可以促进合作。该理论认为，尽管那些实施惩罚者要付出代价，但人人都能受益于平均结果。但是我们的互动大多数都是重复的，在这些情况下惩罚会导致报复。Dreber等人采用一种基于“囚徒困境”游戏的实验经济学方法发现，惩罚会增加合作的频率，但不会增加平均报偿。成本高昂的惩罚不会为集体提供整体优势。而且最终获得最高总体报偿的成员（“赢家”）倾向于不采用惩罚，而那些获得最低报偿者（“输家”）最经常使用惩罚。似乎成本高昂的惩罚的形成并不是为了促进合作，而是为了其他某种目的。

解读思想也许将不再是科幻

最近的功能性核磁共振成像（fMRI）研究表明，根据由不同类别可视图像所激发的活动模式，有可能推断出视场中的简单模式，或推断出它属于哪个类别。Kay等人将这种方法又向前推进了一步。他们新开发出的一种解码方法（基于量化感受模型，这种模型对视觉刺激与早期视觉区域中fMRI活动之间的关系进行定性）能够以高准确性识别一个观察者所看到的特定自然图像，即便该图像是从1000个不同图像中随机选出的；而且原则上还能识别出多达1011个。这个结果促使人们去想：也许很快就有可能去解码如视觉表象和梦境等主观感知体验，这是一个以前仅限于科学幻想领域的思想。

记忆性CD4 T细胞的起源

这项研究所探讨的是T细胞生物学中的一个基本问题：记忆性CD4 T细胞的发育起源。在关于长寿命、记忆性CD4 T细胞的起源，以及关于effector CD4 T细胞如CD8 effector T细胞是否能够充当记忆细胞发育“先祖”的领域，已经存在相当大的争议。Harrington等人利用一个新颖的细胞因子报告转基因体系来评估专一的IFNg-producing effector T细胞与记忆T细胞后代之间所存在的一个可能的细胞系联系，发现了记忆T细胞来源于effector CD4 T细胞库的证据。这项工作对于疫苗开发和自身免疫性，以及对以确定记忆性CD4 T细胞的分子结构为目的的未来的研究工作都有参考价值。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

分析复杂疾病病因的分子网络方法

复杂的人类疾病源自很多遗传及环境因素的相互作用。为了找出造成肥胖症的各种因素，研究人员将基因表达作为年龄在18～85岁间的数百位冰岛人的血液和脂肪组织中的一个量化特征进行了评估。结果显示，对身体质量指数较高的人来说，在脂肪组织中有出现某种基因激发模式的倾向，而在血液中出现这种倾向的程度要小得多。由脂肪组织数据所构建的转录网络与基于小鼠脂肪组织数据的网络有显著的交叠。有一种观点认为，复杂疾病是受到基因及环境影响的分子网络的紧急特性。对这一观点的实验支持来自用小鼠进行的一项研究。研究人员对小鼠基因表达网络所发生的扰动进行了分析，这种扰动和与肥胖症、糖尿病及动脉粥样硬化相关的代谢特征相关联。三种基因，即Lpl、Lactb和Ppm1l，是以前未知的肥胖基因。这种“分子网络”方法让我们看到这样一个前景：治疗方法也许应以整个“疾病网络”为目标，而不是以一两个特定基因为目标。

自旋—轨道耦合效应不可忽略

基于碳的材料被认为是自旋电子及自旋量子位等应用中很有希望的候选材料，因为它们的电子自旋被认为异常稳定。尤其是，过去人们曾假设电子自旋与其轨道运动的效应（自旋消相干的一个来源）是可以忽略的。现在，Kuemmeth等人否定了这一假设。根据高质量的、干净的单壁碳纳米管的一组详细的电子输送测定结果，他们观测到了电子自旋—轨道耦合的直接特征。这一发现可能会导致在碳纳米管中实现量子位的新的设计原理。而且，所观测到的自旋—轨道耦合也许还能被证明是一种很有价值的工具，可以作为碳纳米管中电子自旋的全电控制的机制。

熔岩生成的主导控制因素是地幔温度上升

当大陆分裂时，裂开的过程有时伴随着大量熔岩的产生，然而所产生的熔岩总量却不确定，因为所产生的熔岩只有一部分喷发到地表。而且，岩浆作用的原因仍然有争议，尤其是它是否由地幔温度升高造成。Robert White及同事发现，在北大西洋的法罗群岛附近，绝大多数玄武岩都向内侵入到了大陆—海洋过渡带，而不是向外伸出地表。他们发现，这种熔岩作为岩床侵入到了下层地壳中，与大陆构造相交叉，而不是像人们经常所假设的那样成为一个由100%熔岩构成的“底板”。他们认为，熔岩生成的主导控制因素是地幔温度上升，其生成并不要求在断层之下发生比较活跃的小规模地幔对流，也不要求在大陆分裂时存在富集地幔。

昆虫激素对雄性和雌性果蝇的不同影响

尽管两性之间存在极大的行为差异，但令人吃惊的是，对任何物种，研究人员几乎都没有发现能够将雄性与雌性脑区分开来的解剖特征。现在，用果蝇所做的研究工作揭示了雄性和雌性之间对昆虫激素cVA的反应存在的差异。雄性释放该激素，而雄性和雌性都能探测到该激素，而且它们都是通过其触须中明显完全相同的神经回路来探测的。该激素的气味诱使雌性去接受雄性，但在作为竞争对手的雄性身上，它却抑制求偶行为。用来获得这一发现的单一神经元跟踪方法也可用来研究其他通过遗传手段能够跟踪的物种的神经系统，如小鼠。

小鼠对向上运动的目标特别敏感

任何神经回路（如眼睛中的视网膜）的功能与其连接情况直接相关，这是由不同类别神经元的功能及其对伙伴的选择决定的。这些特征由每个神经元的基因组成及分子相互作用决定，但一直难以从基因层面到细胞结构和回路功能层面上建立一个连续的联系。In-Jung Kim等人研究出解决这一问题的新颖的交叉学科方法，并将其应用于视网膜神经节细胞。他们发现了一种新型的视网膜神经元，是由一个基因标记识别出的，这种神经元具有独特的细胞形状和功能。这种类型的所有细胞都指向一个方向。令人惊异的是，这些细胞对根据其结构预测出的向上的运动目标反应最好。该发现提出了一个有趣的问题：为什么小鼠会对向上运动如此敏感？

与植物气孔闭合有关的一种蛋白

叶子下面的气孔控制植物与大气之间二氧化碳和水的交换。气孔孔径由跨越保卫细胞膜的离子和代谢物的运输来调控。此前，没有植物胞质膜阴离子通道亚单元被克隆出来，这也许有点让人吃惊，而且研究表明，动物阴离子通道的同源基因并不编码植物的功能性离子通道。现在，两个独立的研究小组发现了一种蛋白，它是S-型阴离子通道功能的一个必要成分，是气孔响应于各种生理及压力刺激而闭合所必需的。被称为SLAC1的这种蛋白是真菌和细菌二羧酸/苹果酸运输蛋白的一个“远房亲戚”，即亲缘关系较远的同源物。

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封面故事：

首次实时观测核糖体在蛋白合成中的步骤

晶体学和低温电子显微镜领域的最新进展，增进了我们对核糖体在蛋白合成，即将由信使RNA（mRNA）代码所编码的信息翻译成一种多肽的过程中所起作用的认识。现在，Jin-Der Wen等人完成了一项了不起的工作：他们用光镊子跟踪了大肠杆菌核糖体对一个mRNA的翻译过程，一次跟踪一个密码子。他们跟踪到了一个mRNA被展开和翻译的过程。他们发现，翻译并不是一个连续的过程，而是经过几个相继的转位和暂停周期。每个周期包括三个核苷酸的一个转位步骤，在不到0.1秒的时间内完成，然后是几秒钟的暂停。这是对核糖体结构在翻译过程中沿mRNA所经历的物理步骤的首次实时观测，所获得的单分子分析结果可以用来解决翻译过程中用传统宏观方法不能触及的问题，包括翻译基因调控及翻译的保真程度。

用来搜索太阳系外行星的新装置

太阳系外行星目前的数量为277颗，其中没有一颗像地球。它们大多数是作为恒星光谱线上的一个多普勒频移被探测到的，这种方法可以“看到”质量小到约为地球5倍的行星。如果要用这种观测方法发现地球大小的行星，需要提高谱图波长校正水平来获得更好的多普勒频移分辨率。被称为astro-comb的一种新开发的仪器，通过使激光频率梳（一种使实验光谱发生革命性变化的装置）适应天体物理学的需要而做到了这一点。

物质的超绝缘状态有了实验证据

将紊乱引入很薄的超导膜，会诱导生成一种液滴状的电子结构。该结构中有超导“岛屿”，它们浸没在一个正常的基质中。通过微调这种紊乱状态，该体系可从超导体变成绝缘体。本期《自然》上的一篇论文，为物质的一种以前没有定性的“超绝缘”状态（它相当于电阻无限大的超导体的一个“镜像”）参与了这一过程提供了实验证据。在从超导体变成绝缘体的过程中，形成了一种独特的导电状态，即一种库柏对绝缘体，它具有热激发的导电性。用氮化钛薄膜所作的实验表明，在一定的温度下，一种库柏对绝缘体会成为一种超绝缘体，它是一种与超导类似的状态，即它会被一个强度足够大的临界磁场破坏，并且在一定的临界电压下也会消失。

大陆相对于地球自转轴的运动

人们所观测到的大陆相对于地球自转轴的运动可能是由于整个地球相对于其自转轴的转动（真正的极移），或是由于各构造板块的运动。为了区分这些过程，Bernhard Steinberger和Trond Torsvik计算了过去3.2亿年在一个古地磁参照系中大陆运动和转动的全球平均值。他们识别出两个成分：一个是稳定的向北运动；另一个是在一定的时间间隔内顺时针和逆时针的转动，他们将后者解释为真正的极移。

线粒体残迹的功能

微孢子虫是包括人类在内的其他真核生物的高度专业化的专性细胞内寄生虫。它们在过去长期被认为是真核生物演化的一个早期阶段的遗迹，这个阶段是在生物获得线粒体之前。但最近的研究工作使这个问题变得复杂了，因为研究人员发现，它们含有一个很小的线粒体残迹，被称为mitosome。mitosome的功能还存在争议，但微孢子虫基因组已知编码线粒体铁—硫团结构的几个组分。现在，Golberg等人描述了两种微孢子虫的几个铁—硫团组分的克隆、定性和亚细胞定位。虽然一些组分定位于mitosome，但其他组分则是在胞质中，这便提出了关于它们的功能是怎样协调的问题。他们获得的数据支持这样一种观点：mitosome的一个关键作用是在包括Nar1和Rli1在内的胞质铁—硫蛋白的生物合成中，它们对细胞生存至关重要。

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封面故事：不同动物之间的演化关系

分子数据的积累正在改变我们对主要动物类群之间演化关系的认识。这一领域的早期工作依赖于少量基因的数据，但全部测序的基因组序列及所表达的序列标记（ESTs，从大量互补DNA克隆获取的短的亚序列）数据的问世意味着，动物界大部分的物种现在都可以进行这种分析了。一项新的研究描述和讨论了几乎40兆碱基对的EST数据，它们来自属于21个门的动物，其中包括11种以前没有基因组或EST数据的动物。研究所获结论证实了由解剖学早已确立的观点，其中包括贝类的单源性，即它们起源于一个共同的祖先，尽管其种类多样。该研究还揭示了新的、有趣的演化关系，包括早期胚胎螺旋形卵裂的单一起源。本期封面用图示方式反映了动物的多样性，其中包括藤壶、带鱼、箭头蠕虫和天鹅绒虫、水母及海蜘蛛。

Clathrin在保持上皮细胞极性中所起的作用

Clathrin在胞质膜上各种不同的运输和信号作用过程中都扮演一个必不可少的角色，它在细胞内运输过程中所起的很多作用也开始浮现出来。现在，Deborde等人报告了对clathrin参与基侧胞质膜蛋白的生物合成整理过程的一个要求，该要求涵盖范围之大让人吃惊。上皮细胞的很多功能取决于极性，所以将蛋白整理进顶部和基侧区域具有根本性的重要性。由RNA抑制在上皮细胞中所造成的clathrin抑制诱使多数基侧蛋白中极性的丧失，但并不破坏顶端蛋白的极性。生物化学和活体成像实验都表明，clathrin损耗会在整个“高尔基”网络上引起基侧胞质膜蛋白的错误整理。

挑战热力学第二定律的极端量子力学实验

Erez等人通过对量子力学中一个迄今未曾探索过的体系的预测，涉足了一个未知的领域，在这个体系中，热力学第二定律或认为热量总是由较热的地方向较冷的地方流动的常识都不再适用。他们所做的研究工作在一篇评论性文章中被比作是用量子力学方式唤醒“麦克斯韦妖怪”。在这项研究工作中，量子测量的过程似乎控制着热力学行为。所考虑的体系由两个能级组成，其周围是一个“热浴”，它能供应或吸收任意数量的热量。在这样的两级量子体系中，进行测量的动作会使它们松弛而减速（Zeno效应，即一个被连续观测到的不稳定的粒子从不衰减）或加速（反Zeno效应）。后一个效应与体系及“热浴”的熵和温度的下降有关，而前一个效应则导致加热及更高的熵。这种行为破坏了标准的热力学定律。从实践角度来讲，这些异常也许会为在量子体系中非常快地控制热和熵提供可能性。

关于“非凡光传输”现象的一个新理论

“非凡光传输”取名于1998年的Nature杂志上介绍该现象的研究论文的题目。该现象是光穿过孔径小于光波长的金属膜时出现的。在特定的波长下，所传输的光的量远远大于这样小的孔所预期的传输量。为该现象寻找一个解释的工作一直集中在所谓的表面等离子体上，即被认为能够传输光的金属膜中的电子激发上，但关于其中所涉及的精确的物理机制却存在激烈争论。现在，Haitao Liu和Philippe Lalanne根据关于分散在亚波长小孔上的光波的详细的显微镜画面建立了一个理论，该理论调和了各种不同的观点，因为它将表面等离子体模式及其他电磁场都考虑了进去。这一新模型准确预测了传输光谱中的各种特征，并且还有可能用作设计纳米光学装置的基础。

原始森林能够维持大气层的可持续性

由飞机飞过亚马逊雨林所作的测量显示，下层大气中有浓度异常高的羟自由基。羟基是大气中主要的氧化剂，过去的传统观点是，森林所排放的大量碳氢化合物可大大减小大气的氧化容量。新的数据表明，事实并不是这样的，原始森林能够非常好地“管理”大气的可持续性。对这一现象的一个可能的解释来自一项模型研究及实验室实验的结果：羟自由基也许可通过挥发性有机化合物（主要是异戊二烯）的自然氧化来有效地得到循环。所以，在没有外部影响时，森林似乎能够维持一个良性的大气层。但在存在森林砍伐及人为排放NO的地方，光化学污染仍然是可能发生的。

关闭学校能否有效遏制流感疫情

面临流感疫情的公共卫生部门可以采取的一个选择是，将所有学校都关闭。兹事体大，但是否有效？关于这个问题缺少可靠的数据，但联系整个法国1000多位医务工作者的Sentinel网络提供了一个资源，它能通过将整个法国21年间每天所报告的流感类疾病病例记录与学校关闭的日期（学校放假的时间在法国不同地方是错开的，以减小季节性因素的影响）进行对比来解决这个问题。该研究得到的答案是“的确有效”，流感对儿童的传播率降低约20%，尽管对成年人没有效果。这相当于如果在疫情发生期间关闭学校，总发病率预计将减少约15%，这个结果足以减轻医疗卫生系统所承受的压力，但却不会阻止疫情发展。

关于造血作用的主流模型受到质疑

在目前关于造血作用的主流模型中，T细胞被认为来自淋巴限制的常见淋巴原始细胞，而骨髓细胞（包括粒细胞和巨噬细胞，主要见于骨髓和脊髓中）被认为来自专为生成骨髓细胞的原始细胞。本期Nature上两篇论文所报告的证据与这一模型相矛盾。这两篇论文的作者们在成年胸腺中只发现了一种类型的原始细胞，它既具有形成T细胞的潜力又具有形成骨髓细胞的潜力。T细胞是由胸腺中较早的一组细胞产生的，这组细胞已经失去了产生B细胞的能力，但仍能产生巨噬细胞及具有形成T细胞、NK细胞（即“天然杀手”细胞）和树状细胞潜力的细胞。这些结果支持一个关于成年造血作用的模型，即在T细胞和B细胞分叉点上的先祖细胞保持着形成巨噬细胞的潜力。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

封面故事：格陵兰冰层在融化

世界上大约1/10的冰都在格陵兰，但这个地方的冰层也许在融化。来自GRACE项目（即“引力恢复实验和气候实验”项目，由两个空间探测器执行）的数据显示，在2002年和2006年间，这里的冰层每年损失150到250立方公里。但其他指标一直存在矛盾，而且关于这种融化过程对全球海平面到底有什么效应的问题也难以回答。在本期的一篇新闻特写文章中，Alex Witze提出了3个密切相关的问题，试图以此确定目前人们关于格陵兰所发生的事情的一致观点。第一个问题是，气候变暖是否已经在进行当中，因为今天的二氧化碳排放将会使明天的海洋温度上升到足以使冰层结构越过一个不可逆转的点的程度。第二个问题是，我们距离这个临界点还有多远？第三个问题是，随着时间的推移，这种融化速度会快到什么程度？现在，科学家正在根据已经看到的变化重新审视认为这样的过程需要千年以上时间的假设。

证明e/4准粒子存在的证据

在传统量子霍尔效应中，一个二维电子体系的霍尔阻力在一个外加磁场下按h/e2的不连续阶段增加（这里h是基本普朗克常数，e是电子电荷）。但当电子之间存在强相关时，带有分数电荷的准粒子就会形成，霍尔阻力平台会出现在h/e2的分数值上。关于这些凝聚态物质体系的大部分研究工作都集中在奇数分母的分数值上，但5/2态却非常重要，因为它被认为是以带有电荷e/4的准粒子为特征。这些粒子由不同寻常的“non-abelian”量子统计来描述，在其中，两个准粒子的互换会改变体系的状态，这与费米子（如电子）或玻色子（如光子）形成对比，后者只是增加一个相。现在，Dolev等人报告了关于在一个超净二维电子气体中由5/2态所产生的噪音的数据，这些数据令人信服地说明了e/4准粒子的存在。

捕捞对鱼类资源的威胁

生态学家早就怀疑，被捕捞的鱼类资源的丰度的波动大于未被捕捞的鱼类资源的丰度的原因与它们被捕捞的事实本身有关。为了解释这种现象，人们提出了三个主要假设。第一个是，变化的渔业压力本身直接增加了鱼类资源存量的可变性。另外两个假设与“年龄截断效应”有关：不是成熟鱼的减少使得幼小种群更易受环境变化影响，就是它通过改变内在生长速度等因素而使得种群动态不稳定。一个关于“加利福尼亚洋流”渔场中鱼苗种群的50年记录被用来区分这些可能性。没有发现支持第一个假设的证据，对第二个假设的支持也几乎没有，找到支持依据的是第三个假设：渔业生产增加种群动态的不稳定性，能导致在渔业资源存量系统性下降之前所出现的不稳定的突增和突减。这意味着，如果没有捕捞政策限制资源枯竭，很多有重要经济价值的渔场将会崩溃。

量子多体体系中的松弛过程

在一般性的、隔离的多体量子体系中，非平衡动态预计会导致热化，即松弛到宏观数量的值是静止的状态，这样的状态对于很多不同初始条件来说是普遍性的，并且用统计力学方法是可以预测的。然而，多体量子力学的什么特征使得量子热化成为可能并不清楚，而且有人甚至还提出，统计力学对这样的体系可能会给出不正确的预测。Rigol等人发现，一个隔离的一般性量子多体体系的确能够松弛到一个由标准统计力学方法可以很好描述的状态。热化发生在各个本征态的水平上，从而使得能够根据关于微正则能量窗口中任何本征态的知识来计算热均值。

生物质燃烧对大气甲烷中碳-13含量增多的贡献

在南极Dronning Maud Land钻取的EPICA冰芯已被用来获取关于整个上个冰期—间冰期过渡阶段甲烷中碳同位素比的一个记录。这些数据表明，大气甲烷中的碳从同位素比来看要比在气候较冷的时期重得多。生物质燃烧是碳-13含量显著增多的甲烷的唯一已知来源，而将富含碳-13的甲烷数据与早先的结果及“盒子模拟”方法结合起来所作分析表明，因生物质燃烧所产生的甲烷排放在整个冰期结束阶段大体保持不变，甲烷在大气中的寿命在气候较冷的时期有所缩短，湿地在变暖事件期间是甲烷的一个重要来源，但在较冷气候条件下并未对甲烷排放作出显著贡献。

前后肢成形的控制

Sonic hedgehog(Shh)是一种形态发生素，它在发育中的肢芽中形成一个梯度，控制指/趾身份。在本项研究中，Tickle及其同事发现了Shh在肢芽中的一个额外的功能，即控制细胞周期调控因子的表达，从而控制生长及确定指/趾分化梯度活动区域的大小。他们发现，当它们在小鸡肢芽中抑制Shh信号作用时，所有指/趾前体都形成了前肢结构。相比之下，当它们抑制细胞增殖时，所有前肢结构都丢失，所有指/趾前体都形成了后肢结构。他们还发现，Shh表达的持续时间由细胞增殖控制。能够将Shh的指/趾分化功能与其对细胞增殖的控制及指/趾分化区域的扩大脱开关系，将能够帮助了解先天性及演化性指/趾还原。

微RNA治疗干预实验

关于微RNA在正常发育及癌症、心脏病和代谢紊乱等疾病的基因调控中发挥中心作用的认识，促使研究人员提出，它们也许是治疗干预的可行目标。现在，研究人员首次在非人类灵长目动物中实现了高效的、持久的和可逆的微RNA沉寂。他们给非洲绿猴从腹膜内注射了一种修饰过的短RNA序列，该序列与一种微RNA（miR-122）结合，并阻断其功能，而这种微RNA则调控影响胆固醇水平的基因。研究人员观察到，绿猴血液中胆固醇水平被降低，降低程度与注射剂量有关，没有发现有毒迹象。从这一实验到治疗应用仍然有很大的距离。微RNA能在细胞中的很多基因上发挥作用，所以可能出现的毒性风险也是相当大的。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

谢谢楼主，辛苦了

耀变体的观测结果

活动星系核中辐射大爆发的原因是一个长期未能揭开的谜。现在，Marscher等人报告了耀变体BL Lacertae的高分辨率射电图像和光偏振测量结果。耀变体是最极端的活动星系核，具有从吸积增长的超大黑洞以接近光速的速度发射出的方向相反的等离子体喷射流。这些喷射流被模拟为是由被黑洞的吸积盘或“惯性—框架—拖动”能层的差异转动所扭曲的磁场驱动的。此前，对喷射流形成的这一普遍性描述没有被证实。新的测量结果显示，在喷射流中有一个亮斑，它使得来自从光学频率到TeV γ-ray能量的辐射产生双耀斑。这表明，该事件是从一个有螺旋形磁场的区域开始的，与模型预测结果一致。
  
两个奇异量子相的共存

基本凝聚态物质物理学中两个最热门的话题分别是迪拉克相对论粒子和量子自旋霍尔相。实现其中任何一个现象的物质都很少见，但用铋—锑晶体所做的新的研究工作却表明，存在同时具有这两种性质的量子物质的一个新颖状态。迪拉克粒子迄今只在石墨烯中被发现，而且量子自旋霍尔相所需的拓扑边缘状态尚未直接观测到。现在，Hsieh等人通过对简单晶体系统Bi1-xSbx的实验观测发现，这两个奇异的量子相是共存的，是高度耦合的。这种“拓扑金属”也许能够应用于开发下一代量子计算装置。

声子效应不是造成电子状态色散关系异常的唯一原因

尽管人们进行了20多年的研究，但铜氧化物中高温超导性的起源仍然不很清楚。ARPES（角分辨光电子能谱）实现显示，在电子状态的色散关系中存在一个异常。科学家们希望这种异常会成为了解高温超导性的关键。人们曾提出，声子是造成这种异常的一个可能原因。Giustino等人报告了关于声子在LSCO中所起作用的“第一原理”计算结果。他们发现，由声子诱导的电子能量及费米速度的重正化几乎比在光电效应实验中所观测到的效应小一个数量级，从而排除了大体积LSCO中电子—声子互动为所测量到的异常现象的排他性起源的可能性。

始新世/渐新世过渡时期冰川化与海洋酸度变化的联系

在过去1亿年间，地球系统最剧烈的扰动之一是，在距今大约3400万年前的始新世/渐新世边界附近南极冰川化的迅速开始。这一气候过渡伴随着方解石补偿深度（来自表面海水的碳酸钙的输入速度等于溶解速度的海洋深度）的增加，但将冰川化与方解石补偿深度联系起来的机制仍然不清楚。Merico等人利用一个全球生物地球化学盒子模型，对提出用来解释始新世/渐新世过渡的不同假设进行了验证。他们发现，只有大陆架到深海的碳酸盐分隔才能解释在碳同位素组成和海床上碳酸钙积累两方面所观测到的变化。这项工作为了解在这一重要气候过渡时期将冰川化与海洋酸度变化联系起来的机制提供了新的线索。

地幔压力体系中水与硅酸盐的混合

在地球地幔压力体系的大部分地方，含水硅酸盐溶化物的结构和物理性质及水在这些溶化物中的溶解度究竟如何，我们基本上仍然不清楚。在低压下，水的溶解度随压力增加迅速增加，而且水对固相线温度、密度、黏度和电导性都有很大影响。Mookherjee等人报告了对含水硅酸盐溶化物所作的“第一原理”分子动态模拟结果，发现压力对水成分的形成有深远影响。他们推断，水成分的形成从在低压时被羟基和水分子支配变为在高压下的扩展结构。本文作者们将结构的这一变化与关于水—硅酸盐体系在高压下越来越理想的发现联系了起来，这说明水与硅酸盐几乎在整个地幔压力体系中都是可以混合在一起的。

昆虫的气味受体

在从蠕虫到人类在内的很多生物中，嗅觉提示是由7种跨膜受体的大家族来探测的，这些受体此前一直被划分为G-蛋白耦合受体。然而，昆虫形成了非常简单而有效的嗅觉，在这种嗅觉中，气味受体需要第二个成分才能正确发挥功能，该成分便是“铁通道形成伴护蛋白Or83b”。在本期所发表的两篇相关论文的第一篇，Sato等人发现，这些异型受体形成受配体门控的阳离子通道，它们并不依赖于G-蛋白耦合的第二种信使；他们猜测，其他7种跨膜受体也许能够表现出类似的铁通道活性。Wicher等人发现，除了引导通道激活外，结合到气味受体上的配体还能引起G-蛋白耦合通道的激活。对于寻找昆虫气味受体抑制剂、在可能的情况下将其用于控制蚊子等携带疾病的昆虫寻找宿主的行为的研究工作来说，这项工作有参考价值。

类脂能调控葡萄糖水平

人们知道，只要小肠中有类脂，就能使啮齿类和人类的营养吸收减少，因为类脂可以激活小肠—大脑神经轴。最近的研究表明，大脑能够直接探测血液中的类脂，以抑制葡萄糖的生成，从而通过一个大脑—肝脏神经轴来维持啮齿类的葡萄糖体内平衡。现在，研究工作首次表明，小肠上层类脂能够通过一个小肠—大脑—肝脏神经回路迅速抑制葡萄糖生成。用大鼠所作实验表明，进入小肠的类脂或脂肪能够触发传入大脑的神经信号，后者随后将信号发送到肝脏，以降低葡萄糖的生成和血糖水平，用时不到15分钟。但食用高脂肪食物仅仅三天，就能干扰这一信号，使其失去作用，不能再向其他器官发出降低血糖水平的信号。这让我们看到，降低肥胖症或糖尿病患者葡萄糖或血糖水平有更有效的方法。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

封面故事：RNA定位研究

RNA定位在涉及极性的确立或维持的很多生物过程中很重要。以前，对在哺乳动物细胞极化过程中定位的RNA没有进行全面的识别，现在，在对响应于迁移刺激的成纤维细胞所作的一项研究中，这一点已经做到。在基因组范围内所进行的一项筛选，识别出超过50个定位到从小鼠成纤维细胞延伸出去的细胞突出中的RNA。这些RNA固定于集中在微管“正”端的颗粒中。这是一个新颖的RNA固定机制，也是微管正端一个未曾料到的功能。

这些颗粒中的RNA与肿瘤抑制蛋白adenomatous polyposis coli(APC)相关，后者是一种多功能蛋白，作为Wnt信号通道中的一个构成部分已受到广泛研究，并且还被认为涉及细胞迁移、细胞黏附和有丝分裂。本期封面图片所示为一个细胞突出顶端的RNA颗粒，这个突出也被染色，以显示肌动蛋白细丝。

忆阻器被证实存在

基础电子学教科书列出了3个基本的被动电路元件：电阻器、电容器和电感器。但在近40年前，Leon Chua就预测到存在第四个元件，即忆阻器，实际上就是一个有记忆功能的非线性电阻器。直到今天，它仍然只是一个预测。但现在，来自惠普实验室的一篇论文报告说，忆阻现象在纳米尺度的系统中是自然出现的，在这样的系统中，固态电子和离子运输在一个外加偏置电压下是耦合在一起的。这一发现可帮助解释过去50年在电子装置中所观察到的明显异常的回滞电流—电压行为的很多例子。忆阻器可能会通过大大提高晶体管所能达到的功能密度而对未来电子电路产生重大影响。

量子世界和经典世界的统一与矛盾

波函数是量子物理学家用来解释基本粒子波动行为的函数。虽然薛定谔认为波函数本身也许反映的是真实情况，但人们普遍将其看作只是用来计算未解事件概率的一种工具。Maximilian Schlosshauer认为，量子物理学家应当相信自己的判断。的确，我们应认真对待波函数，我们的量子世界充满了与我们所想象的真实情况相矛盾的东西。但Schlosshauer说，要调整我们对现实的认识则要靠我们自己。不过，我们的经典世界一定是以某种方式从量子理论的原理诞生的。Philip Ball对理论工作者和实验工作者进行了采访，以期弄清楚为什么是这样。Wheeler是提出量子世界和经典世界可以统一的思想的一个先驱，他于4月13日去世，享年96岁。本期Nature为其发布了一个讣告。

学校教育的问题到底在哪里

Andrew Moore介绍了欧洲科学教育的一个大问题：进化论几十年来一直是生命科学研究的中心思想，而学校的教学活动却几乎忽略了分子科学对达尔文理论的丰富的、启迪性的贡献。如果没有新的课程安排，那么来自智能设计运动的被大肆宣传的非科学内容就会填补这一空白。Hal Salzman和Lindsay Lowell对关于美国教育的一个人们普遍担心的问题提出了质疑。对数学和科学考试成绩所作的国际比较，被解读为反映了美国的科学和技术教育面临危机。Salzman和Lowel认为这种解读过于简单，有误导性。成绩不能决定哪些国家在技术创新上领先，而且科学家的过量储备是反生产力的。他们认为，立法者不应关注排名和试图提高平均成绩，而应关注学校中大量成绩差的学生，他们的数量之大已经到了让人无法接受的程度。

AHR与免疫系统之间的机制联系

芳香烃受体（AHR）是一个转录因子，其最为人们所知的是它能调控二恶英等芳香烃的毒性：它的激活导致脱毒酶的生成。AHR在毒理及癌症研究方面已经得到深入研究，但过去人们并不知道它与免疫系统的机制联系。现在，两个小组报告了AHR在维持两个淋巴细胞群（Treg细胞和TH17细胞）之间的平衡方面所起的作用，而这两个淋巴细胞群是应对自体抗原耐受性及病原体清除的免疫调控系统的构成部分。这两个小组还发现，AHR影响实验性自体免疫脑炎（一个多发性硬化的小鼠模型）的严重程度。这项工作提出这样一个可能性：环境因素对AHR的刺激可能参与了自体免疫疾病的形成，而AHR则可能是自体免疫调控的一个可能的药物作用目标。

十年尺度的气候预测

北大西洋的气候波动会产生深远的后果，诱导从北美到欧洲和非洲的广大地区的飓风活动、表面温度和降雨发生变化。从原理上讲，如果知道海洋当前状态的话，这些变化是可以预测的，但缺少必要的水面下观测结果。现在，Keenlyside等人发现，关于海洋状态的详细知识对于在10年时间尺度上作出有用预测来说并不是完全必要的。他们所采用的方法（该方法在“回顾性”预测中已经证明了其价值）是利用现有海洋表面温度观测数据来提高气候模型的预测能力。他们的新模型预测，在下一个10年，北大西洋和热带太平洋的自然气候变异将会暂时抵消所预测的、由人为因素造成的变暖：欧洲和北美的表面温度在这一时期甚至还可能会低一点。

III-型分泌系统（T3SS）与内膜蛋白EscU的关系

在一些病原性细菌感染过程中，III-型分泌系统（T3SS）被组装起来，以便让毒性效应物直接传输进宿主细胞中。在T3SS的组装过程中，内膜蛋白EscU/FlhB之内发生的一个转录后解理事件是促使形成一个可以分泌的状态所需要的。这些蛋白被认为充当一个分子开关的构成部分，该分子开关调控各种不同T3SS成分及所输送的毒性效应物的适当分泌。

在这项工作中，本文作者们发现，大肠杆菌蛋白EscU中的一种II-型beta-turn经历一个自解理过程，该过程通过一个涉及在演化中保留下来的天冬酰胺残迹的环化反应的机制来进行。对点突变和删除突变所进行的结构及活体分析表明，自解理在调控EscU的一个高度保留的区域（该区域是与内膜上其他T3SS成分发生相互作用的一个潜在点）的分子特征中具有微妙的构形效应。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)

HIV逆转录酶在两种活性之间切换的机制

人免疫缺陷病毒（HIV）编码一种非常重要的蛋白，被称为逆转录酶，它是艾滋病治疗的一个主要的药物作用目标。该蛋白有两种活性：利用病毒RNA基因组作为模板来合成DNA；一种DNA—RNA杂合体的分解。每种活性都要求这种酶同时结合到DNA和RNA上。但它是怎样知道要在哪种基质上表现哪种活性的呢？通过利用单分子技术所作研究表明，这种酶是以不同取向与RNA和DNA结合的，可以在这些取向和活性之间切换，而不会与基质分开。切换动态在很大程度上受非核苷逆转录酶抑制物的调控，而这些抑制物是抗艾滋病药物的一个主要类别。因此，该结果可能反映了这些药物抑制病毒复制的一个机制。

分子磁体量子自旋状态的寿命的确足够长

分子磁体是含有多个磁性离子的一种类型的分子，这些离子的自旋紧密耦合在一起，形成单一的“集体”自旋。这种集体自旋的量子力学性质正在引起人们的注意，因为它有可能是量子计算机功能单位的基础。此前，科学家尚不知道这些分子磁体的量子自旋状态的寿命之长是否足以允许进行有用的计算，但新的研究工作表明，它们的确是这样的。Bertaina观测到了分子磁体的自旋状态之间存在显著的这样一种量子振荡，这与存在长寿命量子相干的推断是一致的，至少在这一体系中是这样的。他们还设计出一个方案，按照该方案，通过进行材料精心设计，这些性质有可能在实践中得到利用。

可选择性地高效捕获二氧化碳的ZIFs材料

“沸石咪唑酯骨架结构材料”（ZIFs）是多孔晶体材料，在其中，有机咪唑酯交联连接到过渡金属上，形成一种四面体框架。很多不同的ZIF结构通过简单调整交联—交联相互作用就可以形成。Wang等人利用这种办法合成两种新材料，其结构的规模和复杂程度都是以前所罕见的。他们所获得的笼状结构在多孔网络中含有多达264个顶点，是由多达7524个原子构建的。这种笼状结构可选择性地高效捕获和存储二氧化碳，这一点，再加上其稳定性和合成方法的简便性，使得巨型ZIFs成为以减少二氧化碳排放为目的的相关技术的很有希望的候选材料。

未来干旱状况预测

西亚马逊雨林中2005年的严重干旱（显然与北大西洋海洋表面温度异常之高有关）是一次重大事件，它促使人们猜测：热带雨林枯死是气候系统一个潜在的临界点。一项新的分析表明，参照整个赤道大西洋海洋表面温度梯度，可以更好地理解这一事件，在该梯度中，北部的温度异常只是其中一个因素。当把大气气溶胶效应包括进模型中时，这一温度梯度在过去一个世纪中所观测到的变化就可以被重建出来。将这些趋势延伸到未来，该模型表明，有助于形成2005年发生的那种干旱的海洋表面条件将会变得比今天普遍得多。

用简单模型预测复杂景观中的生物多样性分布

密西西比—密苏里流域的巨大河流网络是生物多样性和生态服务的一个重要来源。对淡水鱼分布的NatureServe数据库所作的一项分析，被用来揭示这样一个事实：一个简单的、中性的环境群落模型就可以预测这一河流流域鱼类多样性的大尺度分布模式。生物多样性的中性理论假设：共享食物资源的一个物种群落的成员之间的差别是“中性”的，对它们的相对成功没有影响。这样的理论是有争议的，但正像在该案例中一样，它们却获得了成功。一个采用最少数量的参数的简单模型能够预测复杂景观中生物多样性模式的这样一个事实表明，环境变化的有效监测是可能的，并且还可能有助于资源管理及保护策略。

三个基因决定多能先祖细胞自我更新

干细胞通过其自我更新能力在一个生物体的整个生命期间来进行自我维持。多能先祖细胞在形成很多不同种类的分异细胞的能力方面同干细胞一样，但它们不进行自我更新，并且寿命有限。现在，用小鼠所作的基因剔除实验表明，通过删除仅仅3个基因，多能先祖细胞就可以被转变成能够长期自我更新的细胞。这3个基因分别是p16Ink4a、p19Arf和Tp53，它们的正常作用是防止先祖细胞进行自我更新。它们涉及通常在癌症中表达的通道，这可能是先祖细胞中所发生的肿瘤生成性突变的一个机制。

(田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st)