3月10日《自然》杂志精选

2011-3-25 08:57 来源: 科学时报
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封面故事:
 
神经元之间的连接与单细胞功能的联系

  由神经回路进行的功能计算的基础是它们的连接,但要将神经元之间的复杂结构连接与各个细胞的功能联系起来却非常困难。现在,两个小组将功能成像与在前所未有规模上进行的三维序列电子显微图像重建相结合,发表了小鼠视觉系统中单个细胞之间连接情况的详细表述。Clay Reid及其同事研究了“初级视皮层”中的连接情况,发现抑制性神经元从具有各种不同功能的兴奋性细胞接收输入(见本期封面图片),这与根据对小鼠皮层最近进行的生理研究所作预测是一致的。Kevin Briggman及其同事研究了方向敏感性视网膜神经节的选择性是怎样从它们与“无长突细胞”的连接中的非对称性形成的。

长寿命量子状态的观察

  人们对于观察宏观力学系统中的量子效应有强烈愿望,因为这有可能导致对受量子力学限制的测量中的新认识,以及对有关“在宏观尺度上不可能的结果”的基本问题进行验证。为了获得寿命足够长的机械状态,通常的做法是,将一个机械振荡器耦合到一个空腔中的某一电磁振荡上。Teufel等人提出了这样一个体系的一种新设计(该设计是:将一个自由的、无约束的柔性铝薄膜〈就像一个鼓面一样〉加入到一个由超导电路所定义的空腔中),他们所演示的耦合力比以前所实现的高出两个数量级。这种方法提供了观察能够存在数百微妙的长寿命量子状态的途径。

“再活化作用”模型的广泛适用性

  来自大体积火成岩(在地球表面下固化的火山岩石)和火山系统的一系列明显矛盾的观察结果,可以用“再活化作用”或高粘性、富含晶体的岩浆“像拉开拉链一样”的释放的一个机制来解释。Alain Burgisser和George Bergantz发现,这种“再活化作用”可以导致快速倒转,造成在很大的花岗岩岩体中所观察到的、具有很不相同的年龄和复杂化学分区(chemical zoning)的磁性材料的并置。在对皮纳图博火山和蒙特塞拉特火山历史喷发的释放速度的计算结果与观测结果之间的一致性表明,这个模型有潜在的广泛适用性。

PWP时期西太平洋的厄尔尼诺现象

  分辨率不高的古气候间接指标证据曾表明,“上新世暖期”(PWP)(距今约350万年前)的特点是永久性的厄尔尼诺条件,在这样的条件下,赤道太平洋从南美向西到处都是温暖的,而不是像今天这样有“冷舌”(cold tongue)。来自珊瑚化石的新的高分辨率气候间接指标数据对这种论断提出了质疑。在菲律宾发现的保存非常好的PWP年代的珊瑚化石(上面有清楚的骨骼年轮)表明,在PWP时期,西太平洋的海洋条件以厄尔尼诺现象的变化为特点,其变化与我们今天所看到的相似。

关于心律失常的新模型

  要对小鼠和其他在遗传上可跟踪的动物的心律失常建立模型很困难,因为这些动物中的肌细胞收缩机制与人类是不一样的。本期Nature报告了用于研究这些疾病的一个新模型,其形式为“诱导多能干细胞”产生的心肌细胞,而这些“诱导多能干细胞”则来自两个“蒂莫西综合征”(一种以自闭症、免疫缺陷和心律失常为特征的疾病)患者的重新编程的成纤维细胞。这些患者的细胞的异常电性和钙信号作用性质可以被一种药物恢复,这种药物叫做“roscovitine”,已知能够增加对CaV1.2(一种钙通道,在“蒂莫西综合征”患者身上是有缺陷的)的依赖于电压的抑制。

RNA聚合酶的前后运动

  “RNA聚合酶-II”(Pol II)在基因转录过程中沿DNA螺旋向前运动,并在此过程中合成mRNA。然而,它还能向后运动和停止,对于调控目的来说,或当该聚合酶碰到一个障碍物(如一个核小体)时,这是一个有用的特性。这种停止状态可以被“转录因子IIS”(TFIIS)重新激发。现在,一个“向后运动的”酵母Pol II复合物(在其中“向后运动的”RNA可以被观测到)的晶体结构已经以3.3埃的分辨率被确定,同时被确定的还有一个含有TFIIS的“向后运动的”复合物的结构。这些结构显示了转录停止和转录重新激发的可能机制。