本期《自然》《科学》精选

时间:2009年8月21日
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8月20日Nature

Atlastin在内质网形成中所起作用
内质网对包括膜的生物发生、囊泡运输和蛋白分泌在内的很多细胞功能都很关键,它是一个由管状结构构成的互联的网络,遍及真核细胞。这一特定结构的维持机制尚不清楚,尽管依赖于GTP水解的同型膜融合已知是内质网的生物发生和维持所必需的。现在,用果蝇所进行的一项研究表明,被称为Atlastin的一种GTP酶(在遗传性痉挛性截瘫中发生突变的人类Atlastin 1的一个同源分子)是同型膜融合所必需的,因而也是内质网形成所必需的。

又一朝鲜族男子基因组完成测序
研究人员利用一系列不同的基因组方法完成了对一个匿名朝鲜族男子基因组的测序。这种组合测序方式使研究人员能够对序列和结构变化进行详细定性。世界上最先测序的四个个人基因组分属三个不同族群:一个非洲约鲁巴人、两个来自欧洲西北地区的人(Craig Venter 和 James Watson)和一个汉族人。这项新的工作,连同在其他刊物上所报告的另一个朝鲜族人基因组序列,又将阿尔泰族群添加到了这个清单上。

动物种群同步波动探秘
了解什么使种群发生同步波动很重要,因为同步对灭绝风险、食物链稳定性和影响一个生态系统的其他因素都有明显效应。相似的捕食者-猎物循环中所涉及的相邻种群经常发生同步振荡,David Vasseur 和Jeremy Fox利用理论及实验室缩微环境发现,当捕食者存在时,猎物种群之间的扩散是造成这种相位锁定(相位同步)的原因。扩散是不同生物(Vasseur 和 Fox所研究的动物是雪兔和加拿大猞猁)从一个分离的种群向另一个转移的能力。由这项工作所获得的模型对于代表捕食者-猎物和宿主-病原体系统的参数的大范围变化都是可靠的,说明它可能具有普遍适用性。

触发深水水稻中间节增长的基因
亚洲季风季节的洪涝灾害会对水稻作物造成广泛破坏。一些品种的水稻已通过形成使茎秆迅速加长的能力而适应了这种环境压力。正常情况下,这种类型的水稻可长到约一米高,但当发生洪涝时,其茎秆会发生迅速的、急剧的中间节增长,能长到几米高,其高度由水位决定。Hattori等人识别出了触发深水水稻中间节增长的基因,它们分别是SNORKEL 1 和 SNORKEL 2。这两个基因编码调控气态植物激素乙烯信号作用的转录因子。将这些基因导入高产栽培品种中,有可能帮助易发生洪涝地区水稻增产。

内共生在细菌演化中所起作用
内共生(不同生命形式融合起来创造一个新的、更复杂的整体)被认为在复杂细胞的演化中具有重要作用。细胞的不同部分——细胞核、线粒体等——是曾经独立的生物体的残迹。但内共生是否在较简单的生物如细菌的演化中也曾扮演一个角色?这个问题通常没有被人们所考虑,因为这些生物没有分成不同部分的内部结构。然而,很多成功的和重要的细菌都有双层细胞膜,而且在本期Nature上的一篇“假说”文章中,James Lake提出,这是两种不同细菌细胞类型之间的融合遗留下来的,这两种细菌细胞类型分别是梭菌和放射菌。

新的流感病毒得到定性
对起源于猪的H1N1流感病毒的一系列临床分离株所做的分析显示,在哺乳动物模型(小鼠、雪貂和猕猴)中,与一种季节性的H1N1病毒类型相比,当前的流感病毒会造成更严重的疾病。这些病毒还会感染猪,但不会引起临床症状。经过测试的所有抗病毒药物,包括Tamiflu,在细胞培养中对该新病毒都是有效的,因而用这些药物作为防止流感疫情的第一道防线的做法是正确的。


减小基因组重排风险的机制
人类基因组含有无数种“有风险的”重复序列,它们易于造成基因组重排和不稳定,其中有些还有可能引起癌症和其他疾病。细胞利用各种不同蛋白来确保这种不稳定性的发生频率非常低。对酿酒酵母染色体V左臂所做的一项研究,确定了大量能够防止这种重排的基因。令人吃惊的是,抑制由单版本序列或“有风险的”重复序列调控的重排有截然不同的通道。

8月21日Science

特别新闻版 – 中国的起源
从来自中国僻陬之地的最近的考古发现正迫使科学家们重新思考远古中国文明的起源问题 – 一批新的年轻考古学家正在寻找这一现代化国家的历史中所隐藏的真相。据8月21日的《科学》杂志报道说,《科学》的News团队所发表的一组文章对这个世界上人口最多且充满经济活力的国家是如何在几千年中从该地区无数的民族和文化发展而来的问题进行了探讨。这些文章探索了中国近来的蓬勃发展是如何在无意中揭示了该国朦胧以往的某些至关重要的线索,这些线索阐释了古代的贸易通道及被人遗忘的仪式典礼。他们还对这一波的发现是如何将许多在海外居住多年的研究人员吸引回他们的祖国的情况进行了调查。所有这些近来的考古发现都挑战了中国人对他们的国家及他们自己的了解 – 某些年轻学者现在甚至对某些传说中的中国朝代的存在提出了疑问。

位于十字路口的中国文明
《科学》杂志重点介绍中国的史前考古发现
从来自中国僻陬之地的最近的考古发现正迫使科学家们重新思考远古中国文明的起源问题 – 一批新的年轻考古学家正在深入研究这一现代化国家之根源。在8月21日刊的《科学》杂志中,一组由《科学》新闻作者Andrew Lawler 所撰写的文章就这一世界上人口最多且富有经济活力的国家是如何在几千年的进程中,从比人们曾经想象的要广泛得多的民族和文化中演化而来的问题进行了探索。

Lawler最近在中国各地往复旅行了3个星期,其行走范围包括从中国雾气蒸腾的东南平原到中国西部尽头的地势崎岖的新疆省,并在众多的考古遗址采访了数十位的考古学家。这一套特别的新闻将过去十年中的不同的考古学发现是如何挑战中国人对他们的国家和他们自己的认识放在了聚光灯下。随着兴旺的建筑业持续改变着这个国家的自然面貌的同时,它也在无意中揭露了有关过去中国的重大线索,显扬了古代的贸易通道以及丧失已久的文明;这些都令一个新的、更为复杂的中国民族的历史在中国人自己的眼前浮现出来。

这些最近的丰富的考古学发现要求对某些历史书籍进行重新书写 – 某些年轻的学者现在甚至对传说中的一个中国朝代(夏朝)的存在提出了疑问。与他们的先辈不同,这一新生代的中国研究人员不愿意全盘接受古籍中的描写。在他们希冀精确追溯中国历史的尝试中,他们所倚重的是实物数据以及更为“西方式”的方法。

但是,对古物的掠夺以及开发威胁着毁掉中国的遗存。在这块充满了豪阔的古墓和贫困农夫的土地上,盗墓是一种古老的行径。中国目前的兴旺的建筑活动对考古遗址造成了另一种威胁,尽管新颁布的法律试图能够停止这种损坏。那些摧毁中国丰富历史遗迹的人现在会面临牢狱之刑,甚至会被判死刑(尽管现在好像还没有人因为盗墓而被处决)。与此同时,考古学家正在寻找新的方法来与开发商和省政府合作,希望至少能够挽救某些古代遗址在中国经济成长的时候不被毁坏。

这一整套《科学》新闻的作者Andrew Lawler说:“近来在中国各地的令人兴奋的发现,加上中国快速的发展,使得探索有关中国的起源、受到威胁的考古遗址的情况以及其考古学家技术的增长等新的问题适逢其时。”

Lawler的有关中国考古学的专套新闻报导了有关Jinsha的意外发现以及此后对其的发掘,这是一个靠近四川成都市区的古代遗址,距离传统上的沿着黄河的中国文明中心大约有600英里(1000公里)之遥。这里长期以来被人们认为是文明的蛮荒之地,研究人员直到最近才探查到了真正的有关四川的令人惊异的古老且丰富的文明历史,它比人们曾经认为的要早几千年。现在,多亏了一群富有见识的考古学家以及他们在市政府中的伙伴,Jinsha已经成为一个博物馆,从而保护了该遗址不受盗墓者的破坏,并使毗连的土地被保留了下来以备未来考古挖掘之用。

Lawler的另外一篇文章介绍了最早的丝绸之路,人们通过这条通道将诸如青铜这样的贵重物品从西方带进中国,并可能通过这条通道将古代中国的主要谷物小米传到了西方。这些近来的发现使得中国的研究人员承认,他们的古老文明受到了相当大的外来影响,从而打破了一个在中国大体上与外界隔绝的时候所存在的古老的禁忌。


投弹完毕!一种深海蠕虫的防御方法
  
 
  
据8月21日的《科学》杂志报道说,研究人员已经发现了数种深海蠕虫的新物种,它们会释放出极小的气球样的构造,这些构造一旦脱离这些蠕虫的身体,它们就会开始发出一种鲜亮的绿色。 Karen Osborn及其同僚在一篇Brevium中报告说,这些发光的“炸弹”可能起到让捕食者分心的作用,而蠕虫可乘机逃跑,这与乌贼释放黑墨相似。 研究人员是通过遥控的潜艇在深海潜水的时候发现这些蠕虫的,其位置在菲律宾的海岸之外以及美国和墨西哥的西海岸。 他们一共发现了7种新的物种,其中有5种会释放出这些不寻常的“炸弹”。 有4个物种生活在靠近海底的地方,它们当中有3种生活在水柱的更高处。 它们全部都极其擅长游泳,它们用其长长的刚毛形成的扇状物作为其游泳的划桨。 文章的作者说,他们的发现给人们一个重要的提醒,即我们现在对海洋深处是多么的无知。


迈向人工合成基因组的一步
据8月21日的《科学》杂志报道说,科学家们将某一种细菌的基因组转移到酵母菌中,在对其进行修饰后,接着又成功地将其移植到第二种细菌之中。 这一研究因而克服了创制新的可用于生产生物燃料、清理毒性废物、碳截留或其它应用的微生物这一终极目标的障碍之一。 Carole Lartigue及其同僚以前曾经解决了如何将一种叫做Mycoplasma mycoides 的细菌的基因组移植到另外一种叫做Mycoplasma capricolum 的细菌之中的问题。 他们还了解到,将M. mycoides 基因组移植到酵母菌中可使其基因组用新的方法进行修饰成为可能。 但是,为了将修改过的基因组移植到一种新的细菌之中,研究人员面临一种类似外科医生进行器官移植的时候所遇到的一个问题:即如何使宿主接受新的物质。 许多细菌用所谓的“限制-修饰系统”来保护它们不受外来DNA的入侵。 在这些细菌中,“限制酶”自动导向某些短的DNA序列并将其摧毁。 细菌通过在沿着其基因组的关键部位加上一种叫做甲基的化学基团来庇护它们自己的DNA不受这些酶的攻击。 但是,酵母菌是不用这种方法来对其基因组进行甲基化的。 在将M. mycoides 基因组移植到酵母菌中并删除一个非必需的基因(这一过程无法在细菌之中完成)之后,Lartigue及其同僚采取了2个步骤来绕开他们的目标宿主细菌M. capricolum中的限制性修饰。 他们灭活了M. capricolum 中的限制酶并在该被修饰的基因仍然还在酵母菌中的时候为其加上了甲基基团。 接着,他们将该基因组移植到M. capricolum 之中,而后者在经过多次的细胞分裂之后产生出了一种新的供体细菌M. mycoides 的一个新的细菌株。


中止流感的最好的途径
据8月21日的《科学》杂志报道说,学龄期孩子以及他们的家长应该是最优先接种流感疫苗的人,而不是那些幼童和老年人。 Jan Medlock 和Alison Galvani研发出了一个将年龄因素考虑进去的流感传播的数学模型,他们用此模型来分析在不同的年龄组中分发疫苗的最佳策略,以期将病毒的传播最小化。 他们提出,这些与年龄相关的传播模式应该被考虑到我们的疫苗分发的策略之中;他们还说,目前在由U.S. Centers for Disease Control and Prevention(CDC)所作的建议中并没有这样做。 他们的模型应用基于调查所得到的数据以及历史上流感大流行的死亡率数据,并在其最有效疫苗接种的计算中考虑到了许多因素(如死亡、感染、总体生命丧失年数、经济上的代价等)。 通过将如今的一个理论性的流感爆发与1918年和1957年发生的流感流行进行比较之后,研究人员确信,当今的一场流感流行可以通过最佳地分发6300万剂的疫苗而使其中止,即把5-19岁的孩子(他们是造成大多数传播的原因)和30-39岁的成年人(他们是最容易从他们的孩子那里感染到流感的人)作为首要的疫苗接种标靶人群。 他们说,这一标靶疫苗接种可转而帮助保护其他的人群不受感染。 此外,该模型所预测的6300万剂疫苗比目前每年对季节性流感所接种的8500万剂疫苗要少。 这些结果阐明了在分配疫苗的时候考虑与年龄有关的传播模式的重要性,而这些作者提示,CDC目前的建议应该进行变更以便将潜在的流行性感冒的实际影响进行最小化。

抗稻瘟病的稻子
  
 
 
据8月21日的《科学》杂志报道说,某些稻子可抵抗稻瘟病, 该病是一种可对这种全世界重要的作物造成毁灭性打击的真菌感染。新的研究帮助解释了为什么这些挑选出的稻子在它们的1个多世纪的栽种中能够抵抗这种真菌的感染。 该发现可帮助种植者改良全世界稻子的抵抗稻瘟病的能力。 Shuichi Fukuoka及其同僚已经再造了或“克隆”了含有抗病基因的那段DNA并查明了该基因本身,它叫Pi21。 文章的作者找到了造成易感稻瘟病与抵抗稻瘟病基因之间差异的突变。 在培植试验中,文章的作者还能够将pi21抵抗力与谷物品质的下降分离开来。这是迄今为止重要的一步,因为这两种特性一直是紧密关联并限制了种植者开发在农业上有用的抗病作物的能力。

 

 

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