2011年9月22日《自然》杂志精选

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2011年9月22日《自然》杂志精选作者:田天 来源:科学时报 2011-9-29 16:52:45

 

封面故事:军事研究的是与非

军队多年来一直是科学研究的最大投资方之一。军队科研投入的成效在日益尖端的进攻性和防卫性武器中就可以看得出来。但基于军事研究的很多成果也进入了日常的和平应用当中。在本期《自然》杂志上,我们对军事研究各个方面的成就、缺陷和伦理道德问题进行了分析

拟南芥不同品种之间的差异

研究人员将18个天然拟南芥品种的基因组和转录组与Col-0的基因组和转录组进行了对比,其中Col-0是使用最为广泛的拟南芥野生品种,其基因组是作为“拟南芥基因组项目”的一部分被测序的。对比的结果被用来对这一经典“实验”植物的基因差异进行全面评估。研究人员采用一种“多对多”的方法将每个基因组与其他所有基因组都作了对比,这样可以最大限度地捕捉基因差异。

单个电子的分离和检测

电子与其他的电子和它们的环境强烈互动,使得以一种在量子光学实验中分离和检测单个光子相似的方法来分离和检测单个运动中的电子极为困难。但是现在,在两篇彼此之间没有联系的研究报告中,Hermelin等人和McNeil等人演示,从一个量子点发射一个电子、在向另一个量子点长寿命地传播几微米的距离后再以高效率检测它是有可能做到的。这一单个电子被与其他的电子分离开了,因为它被发送进了一个一维通道中,在那里它被携载在由微波激发诱导产生的一个表面声波之上。McNeil等人还发现,同一电子可以被前后传输多达60次,总距离为0.25毫米。这项工作演示了在纳米结构中长距离输送单个量子粒子的一个新方法,并且可能为一系列量子光学实验和基于单个电子的量子信息回路铺平道路。

憎恶一切物质的表面

在以昆虫为食的“捕虫草”启发下(这种草能够在一个被非常光滑的水质分泌物润滑的表面上来捕捉其猎物),Joanna Aizenberg及其同事合成了憎恶一切物质的表面,它们在高压下能够自我修复和发挥功能。它们“注入了光滑液体的多孔表面”对于极性液体、有机液体和复合物液体都能表现出近乎完美的光滑度。SLIPS在极端条件下发挥功能,易于从廉价材料来构建,并且可以通过适当基质和润滑剂的选择而被赋予其他有用性能,如增强的透光性。这种类型的超滑表面也许在生物医学液体的处理、燃料运输、防污、防结冰、光学成像和其他方面找到用途。

抗生素抗药性的根源

抗生素抗药性被认为是早在天然出现的抗生素和它们的衍生物被用来治疗人类疾病之前就已经出现了,但有关编码抗药性的基因的直接证据一直没有。现在,一个远古的万古霉素抗药性基因已从距今3万年的西伯利亚永久冻土样本中被提取出来,并且其产物的三维结构也被与其现代对应基因产物的三维结构作了对比。在远古版本与现代版本之间有很小的结构差别,但这些差别并没有反映在酶功能上。

可用于HIV治疗的中和抗体

能够中和一种病毒的很多不同毒株的抗体(被称为“广谱中和抗体”),是寻找一种具有普遍适用性的流感疫苗的关注焦点。Dennis Burton及其同事报告,他们分离出新的一组具有针对HIV的广谱中和活性的单克隆抗体,这些抗体有望成为免疫治疗药物。这些抗体能够识别病毒刺突上的新的糖基化表原(抗原决定基),而且其中一些的效能要比以前报告的抗体强十倍。

一个部分合成的酵母基因组

2010年,生物学上实现了一个里程碑:研究人员培养出一种可以存活的细菌,它有一个从合成的DNA片段人工重新组装的基因组。现在,Jeff Boeke及其同事报告,他们生成了世界上第一个合成的真核染色体臂,这是一个名为“Sc2.0”的项目中所取得的第一个成果,该项目的目标是,设计和构建酿酒酵母基因组的一个完全合成的版本。


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