2011年10月13日《自然》杂志精选

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2011年10月13日《自然》杂志精选作者：霁茗 整理 来源：《自然》中文版 2011-10-17 15:34:23

封面故事: 冰层消退与北极科研条件的变化

北极的冰在融化，过去很多关于应该怎样在北极圈内进行科研工作的假设也随之消失了。在本期的一系列News Features 和 Comment文章中，我们对北极科研状况的变化以及冰层消退所产生的政治及环境后果进行解读。

美食与求偶之间的关系

求偶从时间和能量角度来说都是有很高代价的，所以动物必须确保在其求偶之前它们就已经找到了一个有潜在意愿的伙伴，这个工作经常是通过信息素交流来完成的。现在，Richard Benton及其同事发现，雄性果蝇在正式求偶之前也需要其附近有好的食物。他们发现，最近在文献中所描述的一个化学传感器离子通道家族中的一员，即“亲离子受体84a”，对于感应来自水果的芳香物和对于门控那些控制求偶程序的、能够感应信息素的神经通道来说都是关键。嗅觉回路和信息素回路之间的这种对话，构成一个以前没有被认识到的演化机制，它将生殖行为耦合到好的进食点和产卵点。

肠粘膜何以能耐受外来抗原

了解免疫系统何以变得能够耐受来自共生菌的外来抗原是一个根本性问题，因为耐受性的破坏会导致如肠炎等人们不想看到的反应。人们曾经提出，针对共生菌，会产生调控耐受性的T细胞（称之为Treg细胞），但几乎没有直接证据来支持这一假设。现在，对小鼠的全部结肠T-细胞抗原受体所做的一项研究表明，细菌抗原指导结肠中“抗原特异性可诱导Treg细胞”的生成。共生菌所诱导产生的Treg细胞似乎能够维持粘膜耐受性，保护小鼠不得结肠炎。

人mtRNAP的晶体结构已被确定

线粒体基因组的转录是由一个“单亚单元RNA聚合酶”（mtRNAP）完成的，后者与噬菌体 T7的RNAP有较远的关系。与T7 RNAP不同的是，mtRNAP需要另外的转录因子（TFAM 和 TFB2M）才能启动转录。现在，人mtRNAP的晶体结构已被确定，它显示了新颖的区域以及能够解释为什么需要TFAM 和 TFB2M（才能启动转录）的机制性适应性。这些发现为了解包括从简单的自给自足型酶到大型多亚单元复合物在内的聚合酶的演化提供了线索。

犬尿氨酸对肿瘤的促进作用

吲哚胺-2,3-加双氧酶对色氨酸的降解及色氨酸代谢物“犬尿氨酸”（Kyn）以前曾被发现抑制一种抗肿瘤免疫反应。现在，Michael Platten及其同事发现，色氨酸-2,3-加双氧酶（TDO）是在神经胶质瘤和其他癌症中所表达的、将色氨酸转化成Kyn的酶。Kyn是芳香烃受体（AHR）的一个内生配体，直接作用于神经胶质瘤细胞上，促进肿瘤生成。癌细胞中TDO的表达还抑制一种由AHR调控的免疫反应。在人成胶质细胞瘤中，TDO的表达和AHR调控的基因与这种肿瘤更晚期的阶段及更差的临床结果相关。

能承受1000个以上开-关周期的荧光蛋白

荧光蛋白在超高分辨率显微镜中的应用受到这样一个事实的限制：它们通常不能承受大约10个以上的开-关周期。Stefan Hell及其同事研制出一种可以逆向开关的荧光蛋白，它能承受1000个以上的开关周期。在原理证明实验中，这种基于增强的绿色荧光蛋白、被称为“rsEGFP”的新材料在活细胞纳米显微研究中的高分辨率下是有效的。在一项数据存储任务中，25篇格林童话被以ASCII的形式编码在了一个由rsEGFP构成的17 × 17微米的薄层上。

DNA复制的启动位置

DNA复制的启动位置被称为“起点”（origins）。细菌“起点”的特征之一是被称为“DNA解旋元素”（DUE）的一个富含AT的序列，它被融化掉，以使复制体能够组装。DnaA 是一个参与复制启动的AAA+ ATP酶。虽然过去人们认为ATP水解的能量被用来破坏DUE的碱基配对，但Berger及其同事现在发现，DnaA的ATP酶活性帮助它组装为一个螺旋细丝，后者打开单链DNA并使其伸长。虽然一个细丝使DNA发生的这种伸长与由RecA蛋白进行的同源配对中的早期步骤惊人地相似，但被DnaA拉长的DNA却不能与一个互补链进行碱基配对。

二氧化硫和大气层的氧化

在距今大约25亿年前（在太古代结束之后），大气在被称为“大氧化事件”的事件中由无氧状态变成弱有氧状态。利用一个火山排气模型，Gaillard等人发现，触发该事件的可能是在此之前发生的一个地壳形成阶段。他们提出，随着大陆的出现和火山越来越多地发生在地上而不是水下，岩浆挥发物在较低的压力下被排放出来，导致排出的气体被逐渐氧化。硫元素由以硫化氢（H2S）形式转化为以二氧化硫（SO2）形式释放，这种转化随后有可能促成了海洋硫酸盐的还原以及地球大气层的最终氧化。

沧海一粟——海水来自哪里？

地球的宏观组成类似于一类被称为“顽辉球陨石”的缺氧陨石，它们被认为是在早期太阳星云中形成的。这个观点导致一个假设：原始地球是干的，包括水在内的挥发物来自小行星和彗星对地球的碰撞。然而，在六个“奥尔特云”彗星中测量出的“氘-氢”（D/H）比远高于地球上的这个比例，明显排除了这样的天体居于支配地位的可能性。现在，“赫歇尔太空望远镜”被用来确定“柯伊伯带”彗星103P/Hartley 2中的D/H比例。这个比例像地球上的，说明这类彗星也许曾帮助形成了地球上的海水。

杂合型量子器件的应用前景

杂合型量子器件（在其中，一个超导量子位耦合到一个与之相对应的、基于自然原子或分子组合体的量子记忆体上）有望用于量子信息处理。然而，尚不清楚所需的相干量子耦合强度是否能够达到。Zhu等人进一步展示了这类技术的应用前景：他们演示了一个超导流量子位和一个与金刚石中的“氮-空穴缺陷”相关的电子自旋的组合体之间的强相干耦合及量子能量交换。