7月29日《自然》杂志内容精选

2010-8-02 00:00 来源: 科学时报
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  封面故事:

  解决粮食安全问题的办法到底在哪里?

  联合国粮农组织估计,世界粮食产量到2050年需要增加70%。本期Nature上一系列文章分析了植物科学家和生物技术专家能为实现这一目标所作的贡献。这个问题的严重程度在第546页介绍,其中包括这样一个事实:今天挨饿的10亿多人之所以挨饿,不是因为没有足够多的粮食,而是因为他们太穷、买不起粮食。所以,我们需要更好地治理。但如果对本期封面上所刊登问题的答案为“是”,那么主要农业生物技术公司可能将不得不对增加粮食产量作出很大贡献。正如Natasha Gilbert所报告的那样,它将意味着我们的工作重点从关注对杀虫剂和除草剂的抗药性向培育能够应对干旱和营养缺乏的作物的转变。从上个世纪40年代起推进绿色革命的高产作物品种倾向于优化作物在地面之上的性状——比如说在能量投入上要让作物产生更多粮食和更少秸秆。

  太阳系的故事——过去、现在和将来

  行星科学是从伽利略关于行星和它们的卫星的研究才真正开始的。350年来,我们关于太阳系的观点通过地基望远镜去伪存真、通过理论模型提升改进。太阳系探索时代的到来(“水手2号”1962年掠过金星是第一次成功地对行星金星造访)在过去50年使近距离观测、甚至实验成为现实,改变了我们关于太阳系的知识。在本期的一篇文章中,Joseph Burns分析了空间时代之前的行星科学的历史,进而讨论了最近一些最有趣的发现,凸显了太阳系天体的多样性以及混沌在太阳系演化中所起作用。

  “新马德里”地震带再次发生地震的风险

  位于当今美国中部一个人口稠密地区的“新马德里”地震带,是造成1811~1812年“新马德里”地震(震级为7级或以上)的原因。这个地区目前地震风险的程度存在激烈争论。Eric Calais及其同事提供的证据表明,这个地区从地质上来说属于最近时期的系列大地震是由上个冰期末密西西比河北部河湾的河流快速冲走沉积物触发的。模型研究表明,已经断裂的断层带不大可能很快再次断裂,但由沉积物流失和以前地震所造成的应力变化也许最终将足以使尚未断裂的附近其他断层断裂,这表明地震的风险可能比以前人们所认为的范围要大。

  性染色体的巨大变化

  鸟类和哺乳动物有鲜明的性染色体。在鸟类中,雄性个体有一对Z染色体,而雌性个体有一个Z染色体和一个W染色体。在哺乳动物中,雄性个体的染色体是XY,雌性是XX。人们长期假设,性染色体演化涉及性特异性染色体(即W染色体和Y染色体)的巨大改变,但两性都有的Z染色体和X染色体只发生较小的改变。但根据一项新的研究,事实并不是这样的。这项研究报告了鸡的Z染色体的序列,并将其与已完成测序的人X染色体序列进行了比较。Z染色体和X染色体与产生它们的常染色体(非性染色体)相比发生了巨大变化。而且Z染色体和X染色体似乎是遵从收敛的演化轨迹,包括由睾丸所表达的基因家族的获得和放大,尽管它们是从先祖基因组的不同部分独立形成的。

  生物节律与糖尿病的关系

  在进食期间,胰岛分泌胰岛素来维持葡萄糖体内平衡,这个有节奏的过程在糖尿病患者体内被扰乱了。现在,用小鼠所做实验表明,胰岛有它们自己的生物钟,在睡眠—清醒周期中来组织和安排胰岛素的分泌。转录因子Clock和Bmal1对这一过程很关键,携带Clock和Bmal1基因的缺陷版本的小鼠会患“hypoinsulinaemia”(胰岛素水平过低症)和糖尿病。这项工作证明了一个局部组织的生物时钟能够在胰腺贝塔细胞中将生物节律信号和新陈代谢信号整合起来,它说明生物节律分析是更深入了解代谢表现型以及治疗2型糖尿病等代谢疾病的关键。

  微RNA在帕金森氏症中的作用

  “富含亮氨酸的重复段激酶-2”(LRRK2)所发生的突变已被与家族性和偶发性帕金森氏症联系在一起,但其生化功能却一直不清楚。现在,LRRK2的一个生化功能已被发现。果蝇和人类的LRRK2都被发现拮抗由微RNA调控的对E2F1和DP转录因子的翻译抑制。LRRK2与由RNA诱导的沉寂复合物组分Argonaute发生相互作用,来拮抗其对蛋白翻译的抑制效应。活体遗传研究表明,E2F1/DP上调在调控突变体LRRK2的发病机理中扮演一个关键角色。