10月21日《自然》杂志精选

2010-11-05 08:45 来源: 科学时报
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封面故事:
 
科学在城市发展中的作用

  世界上一半以上人口生活在城市。这样大的人口密度是世界上一些最大问题的温床,如污染、贫困、疾病和犯罪等。然而,有些时候人类在城市里才能处于最佳状态。正如本期系列特写和评论文章所表明的那样,科学对于城市很重要,城市对于科学也很重要。城市是世界上最顶尖大学的所在地,而科学也在帮助解决一些主要的城市问题。如果城市在将来要实现可持续发展,那么很多领域的科学家将需要为此作出重大贡献。

复杂性的生物能学

  自从第一个真核细胞在距今大约40亿年前从原核生物起源以来,原核生物几乎没有表现出要形成更大复杂性的倾向。相比之下,真核细胞构成所有复杂多细胞生物的基础。所有真核细胞要么有线粒体,要么曾经有但后来失去了,所以线粒体和真核细胞的起源也许是同一事件。为什么它如此有优势呢?Nick Lane和William Martin提出,通过使氧化性磷酸化能在内部膜的很多地方进行,线粒体基因的帮助使可以表达出来的基因数量增加了20万倍,同时也使新的蛋白折叠、蛋白互动和调控级联的数量大大增加。

漫射极光由Chorus波驱动

  地球的漫射极光(从地面上几乎是看不到的)是1971年从Isis-2卫星的图像中作为“卵形极光”周围一个很宽的光环被发现的。漫射极光是高纬度夜间上层大气的主要能量来源,而关于引起为它们提供动力的等离子体层电子的散射损失的机制,多年来一直存在争议。人们曾提出两类截然不同的磁性层等离子波:静电电子回旋加速谐波和由穿过地球磁场的电子产生的“Whistler-mode ‘chorus’”波。Thorne等人报告了对卫星波数据所作的一项分析,其结果显示,“chorus”的散射是最强烈漫射极光沉降的主导性原因。

一种新的电泳方法——液晶电泳

  电泳是指带电扩散粒子相对于一个均匀电场中一种流体的运动。它被广泛用作一种分离手段,经常以水(一种各向同性流体)作为一个直流电场中的载体。现在Lavrentovich介绍了这种方法的一个变种:“液晶电泳”,它在新型显示技术、新颖的分离技术、以及微型电动机等等领域可能会派上用场。这一新方法用一种各向异性流体作为载体,它是一种“向列(线性)液晶”,能让带电粒子和不带电粒子以完美的对称性在交流或直流电场中运动。采用交流电场在一些应用中有实际优势。这种新型电泳是粒子周围液晶趋向的改变引起的,而不是由粒子本身上发生的一种效应引起的。

蒸发蒸腾与全球变暖的关系

  全球水循环(包括蒸发蒸腾在内)的加速,被认为是全球变暖对地球系统所产生影响的一个关键指标。蒸发蒸腾指的是通过蒸发和植物呼吸的综合作用从地球的地表向大气层运动的水。Martin Jung及其同事利用一种由数据驱动的机器学习方法和一套基于过程的模型发现,在1982年和1997年间,蒸发蒸腾随全球变暖稳步增加。但从1998年以来,这种增加趋势平缓了下来,很可能是南半球(尤其是非洲和澳大利亚)土壤水分供应的局限性所造成的一个结果。至于这是一种自然气候变化的构成部分,还是陆地蒸发蒸腾从长远来讲将会更多受到供应限制的一个气候变化信号,仍然有待观察。

父方X-染色体的早期抑制

  为确保雌性动物不会有多余的X-染色体基因产物,每个细胞中两个X-染色体中的一个会被抑制。在胚胎生成过程中,这个X-染色体失活(XCI)过程的有印记形式,会在胚胎发育过程大约“四细胞阶段”在检测出父方X-染色体(Xp)上有Xist RNA的表达之后选择性地将父方X-染色体抑制。之后,XCI的一种胚胎形式会出现在胚胎本身的发育中的胚泡中,随机地使父方或母方X-染色体失去活性。Shin等人利用小鼠的遗传研究结果发现,“Rnf12/RLIM泛素连接酶”的母方沉积在最初过程的启动中、而不是在之后的随机X-染色体抑制中起关键作用。

恶性霍乱弧菌的演化

  自从上个世纪90年代起人们就已经知道,霍乱弧菌(Vibrio cholerae)中的霍乱毒素基因见于结合的噬菌体CTX中,这个噬菌体位于霍乱弧菌与“toxin-linked cryptic(TLC)”相邻的基因组中,后者是一个功能未知的染色体DNA成分。现在,TLC被发现相应于TLC的基因组,它是一个“卫星细丝噬菌体”,利用第三个细丝噬菌体(fs2)的形态发生基因形成感染性颗粒。通过重建导致噬菌体DNA被获取的事件和将这些事件与流行性菌种的基因组相对比,Hassan等人建立了一个模型,该模型反映恶性霍乱弧菌是怎样演化为成功的人类病原体的。