本期《自然》内容摘要

时间：2008年8月1日

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本期《自然》内容摘要

封面故事：毒蛇毒牙的演化
对毒蛇所做的一项“演化-发育”研究，得出一个关于蛇的毒牙演化的新模型。蛇毒牙演化是一个有些争议的问题。毒牙的位置不是在上颚的前面就是在上颚的后面，人们所争议的是，这两种安排在演化上是否是相关的。通过观察来自8个物种的96个蛇胚胎的上颚中形成牙齿的上皮，研究人员发现，前毒牙类型和后毒牙类型在形态发生上惊人地相似。前毒牙是从上颚后面一部分发育形成的，这部分在发育过程中被前移；后毒牙是在位置保持不变的一个专门区域发育形成的。该新模型提出，形成牙齿的上皮中后面的一个子区域在发育上变得与剩余的牙齿形成过程脱离关系，从而使后牙能够独立演化，并且在不同毒蛇品种中发生很大改变（与毒腺密切相关）。这一发育事件有可能对新生代高级毒蛇的大规模辐射起到了推动作用，导致了我们今天所看到的极为可观的蛇类多样性。本期封面所示为一条蝰蛇（Vipera latastei gaditana），其竖起的毒牙被毒牙鞘盖着。摄影：Ruben Schipper

细菌的内部通信机制
很多细菌利用群体感应来进行细胞与细胞之间的通信，从而对基因表达实施依赖于种群数量的控制。这个过程中所涉及的信号分子通常为acyl-homoserine lactones (acyl-HSLs)，它们与脂肪酸基团相结合，来通过在不同亚组基因上发挥作用的一系列不同信号受体提供特异性。目前只有少数这种信号已知，但在光合作用细菌Rhodopseudomonas palustris中所发现的HSL主题上的一个新变化表明，也许存在更多这种信号。该细菌用一种与脂肪性acyl-HSL合成酶相似的酶来从环境p-香豆酸生成p-coumaroyl-HSL，而不是利用来自细胞内的脂肪酸。该细菌有一个信号受体，它通过对p-coumaroyl-HSL做出反应来全面调控基因表达。其他种类的细菌也制造p-coumaroyl-HSL，所以可能存在环境条件下的种内通信。

从神经回路层面研究恐惧心理的变化
对很多动物来说，由“正常”的大胆或探索性行为变为谨慎防卫性行为的能力，是一种重要的生存本领。人们对整个大脑区域在这种过程中所起作用已经知道很多了，但对在神经回路层面上到底发生了什么却不是很了解。“恐惧消减”和“恐惧恢复”是两个过程，在这两个过程中，动物所学到的对与不愉快后果相关的刺激的恐惧反应先是忘记，然后恢复。这两个过程是探索与行为状态变化相关的机制的有效模型。Herry等人发现，杏仁基底外侧核中两类截然不同的神经细胞的活动的平衡所发生的变化，能触发小鼠高恐惧状态和低恐惧状态之间发生转变。Likhtik等人报告了“忘记”恐惧记忆的另一个机制，这次是用大鼠进行的研究。被称为插入神经细胞的杏仁体细胞从杏仁基底外侧核接收信息，在这项研究中它们似乎是应对忘记恐惧记忆负责的细胞。这项工作为焦虑症的治疗提供了有可能存在的新途径。

世界上最古老的“计算机”
Antikythera Mechanism是由青铜齿轮和海洋淤泥构成的一堆东西的名称，是1900年从希腊岛屿Antikythera海岸附近一艘沉船中发掘出来的，距今已有2000年。这个东西有时被称为世界上最古老的“计算机”，它能让我们有机会一瞥古希腊的工程能力。对该机制的新解释揭示了它何以能够预测日食和月食，同时也揭示了它可能是在Corinth的一个殖民地、甚至可能是在Syracuse（阿基米德的家乡）制造的，而且它还有一个记录古代奥运会时间的刻度盘。

利用纳米技术按需生成表面图案的新方法
在需要将一个图案设计到一个表面上时，纳米技术专家通常采用以下两种方法中的一种：由分子通过超分子自组装变成由氢键结合的表面网络；自组装单层（SAMs）的沉积。超分子组装方法之所以有吸引力，是因为它能精确生成在纳米尺度上所定义的图案，而自组装则能为生成功能性表面提供前所未有的灵活性。现在，Madueno等人通过首先生成自组装的表面网络、然后将SAMs沉积进网络孔中的办法，利用了这两种方法的优点。这种办法预计能够为生成一系列不同的、量身定制的表面结构提供一个灵活多样的平台。

海洋环境变化与物种灭绝
大尺度环境因素怎样通过地质时间影响生物群落的演化，基本上仍然是一个猜测性的和有争议的问题。人们早就知道，古生代海床生物群落与随后的中生代和新生代显著不同，现在，Shanan Peters对为什么是这样做了解释：在古生代，海床大部分是碳酸盐，而随后的年代海床普遍为沙质。另外，海平面的潮汐和流动及沉积物的沉降似乎与物种灭绝（主要是海洋植物和动物的灭绝）是同步的，这便提出了这样一个可能性：与海平面相关的海洋环境的变化影响灭绝速度，通常决定海洋中生命的组成。

可用渗透理论解释的瘟疫传播
渗透理论是处理液体通过多孔媒介的慢速流动问题的统计物理学理论的构成部分，并且被更具普遍性地加以延伸，来考虑在一个随机系统中长距离连接性的形成问题。人们曾提出，这个理论也许适用于传染病在某些条件下的扩散，但此前一直没有关于自然事例的报道。的确具有这种行为方式的一种疾病是中亚地区大沙鼠所感染的瘟疫（鼠疫杆菌感染）。将瘟疫从一个大沙鼠家族传播给另一个大沙鼠家族的传播跳蚤的运动相对于面积巨大的沙漠生境来说是比较小的。这相当于一个瘟疫传播体系，在该体系中，只有当景观中有数量充足的宿主家族时，瘟疫才能通过一个区域渗透。

将体细胞更简单、更安全变成iPS细胞的条件
对体细胞（构成大部分身体组织的“普通”细胞）进行重排、使其成为诱导产生的多能干细胞（iPS细胞）的过程，涉及四个转录因子的表达——Oct4、Sox2、 c-Myc和Klf4。为了使这个程序在临床应用中更简单、更安全，以减少所需转基因数量、免除对致癌基因c-Myc之需要为目的的工作正在进行当中。现在，Kim等人发现，仅仅两个内生因子（Oct4 加上Klf4或c-Myc），就足以从成年小鼠神经干细胞生成iPS细胞。之所以有可能这样，是因为这些神经细胞比胚胎干细胞表达更高水平的内生Sox2 和 c-Myc，这说明具有适当匹配的转录因子的体细胞是生成iPS细胞的一个潜在有用的起始点。

控制果蝇小肠干细胞自我更新的基因
像果蝇等能够进行基因操控的动物，是研究控制干细胞功能的基因网络的理想模型。现在，Takashima等人描述了果蝇的一个新体系——果蝇的后肠（hindgut），它对于研究一般意义上的干细胞分化和控制可能会具有价值。随着小肠细胞衰老，它们会被由自我更新的小肠干细胞（ISCs）所产生的新细胞取代。在果蝇中，ISCs局限在小肠内一个狭窄区域——后肠增殖区（HPZ）。这里的自我更新由Wingless（果蝇的Wnt同源基因）和Hedgehog信号通道控制，控制方式与在哺乳动物小肠中所见到的非常相似。