生物通報(bào)道：英國(guó)著名雜志《Nature》周刊是世界上最早的國(guó)際性科技期刊，自從1869年創(chuàng)刊以來(lái)，始終如一地報(bào)道和評(píng)論全球科技領(lǐng)域里最重要的突破。其辦刊宗旨是“將科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要結(jié)果介紹給公眾，讓公眾盡早知道全世界自然知識(shí)的每一分支中取得的所有進(jìn)展”。近期《Nature》下載論文最多的十篇文章(2012年7月16日 ～ 2012年8月16日)：

　　飲食是保持老年人腸道微生物群落健康的關(guān)鍵

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到，人小腸微生物群落對(duì)健康非常重要，而且它們的組成變化也被與肥胖癥、炎癥和糖尿病聯(lián)系起來(lái)。成年人的小腸微生物群落一般是穩(wěn)定的，在健康的個(gè)體之間是差不多的，但在生命的兩個(gè)極端——嬰兒期和老年期，腸道微生物群落卻在不斷變化中。對(duì)平均年齡為78歲的178個(gè)老年人所做的這項(xiàng)研究顯示，飲食是與腸道微生物群落變化和健康都有關(guān)聯(lián)性的主要因素。這項(xiàng)工作表明，通過(guò)用能夠促進(jìn)腸道微生物群落中特定成分的添加劑來(lái)調(diào)整飲食，也許有可能使人的衰老過(guò)程更健康。這對(duì)長(zhǎng)期接受家庭護(hù)理的人來(lái)說(shuō)尤為重要，這些人腸道微生物群落的多樣性明顯不如他們?nèi)陨钤诟笊鐓^(qū)中的同齡人。(Link to Article p. 178)

　　向建立全球量子網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)所邁出的重要一步

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　自由空間信道(光在其中可以穿過(guò)開(kāi)放空間自由傳播的信道)對(duì)量子通信來(lái)說(shuō)較光纖有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈冊(cè)馐艿墓庾訐p失較少、脫散較小。Juan Yin等人在本期Nature上報(bào)告了獨(dú)立量子位在一個(gè)具有多光子糾纏的97公里長(zhǎng)的one-link自由空間信道上的量子遠(yuǎn)程傳輸。利用一個(gè)two-link信道，他們還演示了在101.8公里距離上的糾纏分布。這些結(jié)果代表著向建立一個(gè)全球量子網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)所邁出的重要一步。尤其是，在該實(shí)驗(yàn)中所建立的高頻率、高準(zhǔn)確性獲取、指向和跟蹤方法，有可能被直接用于未來(lái)基于衛(wèi)星的量子通信和量子基礎(chǔ)(quantum foundations)的大規(guī)模試驗(yàn)。

　　產(chǎn)生饑餓感的神經(jīng)回路

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　小鼠丘腦下部中AGRP (agouti-related peptide expressing)神經(jīng)元的刺激，會(huì)激發(fā)對(duì)饑餓的行為反應(yīng)——急于尋找食物和暴飲暴食。這項(xiàng)研究利用這些饑餓敏感型神經(jīng)元可以進(jìn)行遺傳操控這個(gè)事實(shí)，借助光遺傳學(xué)和藥物遺傳學(xué)來(lái)對(duì)饑餓的一個(gè)神經(jīng)回路進(jìn)行“反向工程”。AGRP神經(jīng)元被發(fā)現(xiàn)抑制“釋放后葉催產(chǎn)素的神經(jīng)元”，它們是在Prader–Willi綜合癥(一種涉及無(wú)法滿足的食欲的癥狀)中失去的一類數(shù)量較少的神經(jīng)元。涉及后葉催產(chǎn)素神經(jīng)元的抑制回路是由AGRP神經(jīng)元激發(fā)的進(jìn)食的一個(gè)先決條件，這個(gè)發(fā)現(xiàn)確定了這一以前人們不知道的神經(jīng)回路在調(diào)控饑餓狀態(tài)及與過(guò)度進(jìn)食癥狀相關(guān)的通道中所起的作用。(Link to Article p. 172)

　　光學(xué)晶格中的對(duì)稱性規(guī)則

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　最近有人提出，作為量子場(chǎng)理論一部分的“宇稱-時(shí)間對(duì)稱性”這一抽象思想，有可能為具有天然材料所沒(méi)有的獨(dú)特性能的新型人造光學(xué)材料的設(shè)計(jì)提供靈感。這一提法被認(rèn)為是概念上的一個(gè)重要飛躍。在實(shí)踐中，這意味著對(duì)光學(xué)增益和損耗之間的相互作用的聰明利用——這些參數(shù)連同更容易操縱的折射率是一個(gè)光學(xué)體系的基本要素。此前，這一領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)工作一直局限于“二組分”要素排列，但在這項(xiàng)研究中，Ulf Peschel及其同事通過(guò)將這一概念轉(zhuǎn)移到“時(shí)間域”，演示了大尺度“宇稱-時(shí)間”合成晶格中的光傳輸。作為可在這樣一個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生的不同尋常光效應(yīng)的一個(gè)例子，本文作者發(fā)現(xiàn)，媒介在一個(gè)方向上會(huì)變得看不見(jiàn)。

　　小RNA在DNA損傷反應(yīng)中所起作用

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　小非編碼RNA已被發(fā)現(xiàn)調(diào)控很多過(guò)程。Francia等人現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一類這樣的RNA在對(duì)DNA損傷做出反應(yīng)中所起的一個(gè)作用。他們發(fā)現(xiàn)，在衰老過(guò)程中或輻照之后，小RNA生物生成中所涉及的兩種酶是激發(fā)和維持這種反應(yīng)所必需的。所產(chǎn)生的短RNA來(lái)自一個(gè)DNA雙鏈斷裂點(diǎn)附近，但它們通過(guò)其激發(fā)損傷反應(yīng)的目標(biāo)尚不清楚。(Link to Letter p. 231)

　　大氣中另外一種以前未知的氧化劑

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　人們認(rèn)為，臭氧、羥基和硝酸鹽是將包括污染物在內(nèi)的痕量氣體從大氣中清除的主要試劑。在這篇論文中，作者將來(lái)自芬蘭一個(gè)森林地區(qū)的大氣觀測(cè)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)室中所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)以及理論方面的考慮結(jié)合在一起，識(shí)別出另一種以前人們不知道的化合物，它具有相當(dāng)大的能力來(lái)氧化二氧化硫和潛在的其他痕量氣體。該化合物似乎是一種被穩(wěn)定的Criegee中間體(一種具有兩個(gè)自由基點(diǎn)的羰基氧化物或其衍生物)，它可能會(huì)增強(qiáng)大氣的反應(yīng)活性，幫助硫酸的生成，進(jìn)而幫助大氣氣溶膠的形成。這里所研究的化學(xué)問(wèn)題與源于生物的揮發(fā)性有機(jī)化合物的存在、因而也與森林排放密切相關(guān)。(Link to Letter p. 193; News & Views p. 164)

　　香蕉基因組完成測(cè)序

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　香蕉在很多熱帶和亞熱帶國(guó)家是一種主食和一種主要收入來(lái)源。這篇論文報(bào)告了香蕉基因組的測(cè)序和分析。這是其基因組被測(cè)序的第一種非草本單子葉植物，為對(duì)植物基因組進(jìn)行比較分析提供了一個(gè)重要橋梁。全球香蕉生產(chǎn)受到適應(yīng)性越來(lái)越強(qiáng)的害蟲(chóng)和疾病的一定威脅，所以其基因組序列的獲得對(duì)未來(lái)作物培育和改良來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要資源。(Link to Letter p. 213)

　　封面故事: 最新發(fā)現(xiàn)的三個(gè)類人猿化石

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　在肯尼亞圖爾卡納湖以東Koobi Fora地區(qū)最新發(fā)現(xiàn)的三個(gè)類人猿化石，將大大提高我們對(duì)“人屬”動(dòng)物早期輻射的認(rèn)識(shí)，并澄清與標(biāo)志性的、但卻像謎一樣的類人猿頭骨KNM-ER 1470有關(guān)的問(wèn)題。該頭骨由Richard Leakey首次于1973年在Nature雜志上描述(go.nature.com/bNPHfo)。新發(fā)現(xiàn)的這三個(gè)化石分別是一塊保存極為完好的下頜骨(KNM-ER 60000)、一個(gè)下頜骨碎片和一塊保存相當(dāng)完好的面部化石，后者更為重要。它們的時(shí)間在距今178萬(wàn)年和195萬(wàn)年之間，大體上支持這樣的觀點(diǎn)：在早“更新世”的東部非洲，除了“直立人”外，同一時(shí)期至少還有兩個(gè)“人”種。本期封面所示為KNM-ER 60000下頜骨(照片重構(gòu))和可能屬于同一物種的KNM-ER 1470(數(shù)字化虛擬)。(圖片提供：Fred Spoor)(Link to Letter p. 201; News & Views p. 162)

　　蛋白結(jié)構(gòu)的暗藏影響

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　由X-射線晶體學(xué)所提供的蛋白結(jié)構(gòu)的靜態(tài)圖，只給出關(guān)于影響一個(gè)分子的功能的蛋白構(gòu)形中各種方面的部分畫(huà)面。例如，它沒(méi)有將蛋白結(jié)構(gòu)與內(nèi)部動(dòng)態(tài)之間的相互作用考慮進(jìn)去。利用核磁共振(NMR)方法，Shiou-Ru Tzeng 和 Charalampos Kalodimos發(fā)現(xiàn)，在很寬的時(shí)間尺度上(從皮秒到微妙)，內(nèi)部動(dòng)態(tài)以無(wú)法從其基態(tài)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的方式?jīng)Q定它們與DNA的結(jié)合。本文作者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在與蛋白-DNA結(jié)合點(diǎn)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)上引入突變所生成的細(xì)菌基因調(diào)控因子CAP(CAP是“代謝產(chǎn)物激發(fā)因子蛋白”的英文縮寫)的一些變體，的確會(huì)在不對(duì)結(jié)合界面有任何擾動(dòng)的情況下影響DNA結(jié)合。(Link to Letter p. 236; News & Views p. 165)

　　快速多殼合金晶體管

　　Nature 488 (2012年8月9日)

　　在對(duì)晶體管進(jìn)行改進(jìn)和微型化的不斷努力中，微電子行業(yè)最近采用了三維電子門結(jié)構(gòu)。改進(jìn)晶體管的另一方式是，采用比硅材料具有更高電子遷移率的半導(dǎo)體材料，盡管這一方式存在較大的制造方面的挑戰(zhàn)。Katsuhiro Tomioka等人將兩種方式綜合了起來(lái)：他們?cè)谝环N硅基質(zhì)上來(lái)以高精度生長(zhǎng)帶一個(gè)環(huán)繞門的垂直的、六面“核-多殼”(core-multishell) 砷化銦鎵納米線。實(shí)驗(yàn)顯示，這種納米線的晶體管性能極好，具有優(yōu)異的開(kāi)/關(guān)行為和快速操作性能。(Link to Letter p. 189)

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