11月17日《自然》杂志精选

2011-11-22 08:40 来源: 科学时报
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封面故事: 昆虫飞行肌肉的形成

  飞虫间接飞行肌肉的作用是,通过多达每秒1000次的振动来驱动昆虫的翅膀,并产生极端的机械力。这些极为专业化的肌肉含有纤丝状的、由伸展激发的肌纤维,这些肌纤维与昆虫身体其他地方的管状肌肉不同。研究表明,转录因子Spalt major(Salm)是纤丝状飞行肌肉命运的一个主调控因子。

  在发育过程中,Salm通过调控基因转录和剪接,将肌肉的结构从管状切换为纤丝状。Spalt基因在演化时间相差2.8亿年的昆虫中得到了保持,而人类与Spalt相似的基因SALL1所发生的突变引起的心脏异常表明,Spalt基因的功能也许还决定脊椎动物中纤丝状的、由伸展激发的肌肉。

  本期封面所示为一只丽蝇的飞行情况。

多因素综合作用使大型冰期动物灭绝

  冰期迷人的大型动物要么灭绝了,要么活动范围受到限制。它们的命运是由气候变化决定的,还是由人类的过度捕猎决定的?根据放射性碳测年和古DNA对猛犸象和长毛犀牛以及马、野牛、驯鹿和麝牛的最后岁月所作的一项详细调查显示,每种动物对其即将到来命运的反应都不相同。更新世末期大型动物的大规模灭绝不能完全归因于气候变化或完全归因于过度捕猎,而是归因于很多因素的综合作用,这些因素对于每个物种来说都是独特的。

后天获得长寿或可遗传

  简单性状(如植物花的特点和果蝇的眼睛颜色)可以隔代遗传。本期杂志介绍了一个复杂性状的隔代后生(外成)遗传:线虫后天获得的长寿命。对父辈ASH-2复合物的 H3K4me3染色质修饰因子的操控,能够延长随后三代的寿命。这些发现表明,父辈中的染色质改变也许并不会在不同世代之间完全重设(复位),同时它们也为寿命的后生(外成)遗传提供了第一个证据。H3K4me3调控复合物在哺乳动物中是保留下来的,但还需进行更多的研究,来确定是否该复合物的操控对哺乳动物的寿命有可遗传的影响。

发现中子星的区别

  大部分中子星都是在铁核坍缩的超新星中或是在电子捕获的超新星中形成的。此前,一直没有可能对这两个前体所产生的中子星进行区分。随着具有不同特征自旋和轨道周期以及不同轨道偏心率的两个不同亚组双星的发现,这种情况可能会改变。这两个亚组很有可能与两个不同类型的、可形成中子星的超新星相关,其中电子捕获事件优先在低偏心率体系中产生较短的轨道周期和自旋周期。

首次观测到动态“Casimir效应”

  一个真空中相互平行的两个镜面会产生一个吸引力,这就是“Casimir效应”,该效应将量子真空行为的某些方面与相对论结合在一起。这种力是当真空波动(忽而存在、忽而不存在的虚拟粒子)减小两个镜面之间的辐射压力、产生一个内向力时出现的。这种静态效应已得到了深入的研究,但理论还预测存在一个动态“Casimir效应”,它是由真空模式在时间上、而不是在空间上的错配产生的。研究者在一个超导电路中首次观测到该现象。

砍伐森林的变冷效应

  气候模型表明,林地向草地或农田的转化可能会通过地表反照率的增加而产生一个变冷效应。但迄今为止,尚未有包含大的气候和地理范围的研究工作证明该效应的存在。现在,研究者将来自林地中“涡流协方差塔”和附近无林地点的温度数据结合在一起,发现在北纬45度以北有一个接近1 ℃的变冷效应。该效应随着纬度的降低而降低,在北纬35度以南可能会变成正效应(变热效应)。

南极下的造山运动

  隐藏在南极东部冰层下Gamburtsev山系的雷达、引力和磁性数据显示:该山系周围存在一个2500公里长的裂缝,其位置在该山系较厚的地壳根之上。它向有关造山运动的传统思想提出了挑战,因为它们位于一个被广泛认为是稳定的克拉通(地块)上。模拟表明,该山系是由“裂缝—侧翼隆起”、“根部浮力”和“均衡反应”的综合作用形成的,并导致了冲积和冰川侵蚀。

时序在嗅觉中起作用

  嗅觉系统对气味的编码方式是这样的:不仅按照哪些神经元对气味作出反应来编码,而且按照它们什么时候对气味作出反应来编码。对小鼠来说,小鼠去闻某一特定气味的行为,会在嗅觉神经元中激发一个精确的活动序列,但尚不知道这种时序信息实际上是否会被读出和使用。研究发现,小鼠能以行为方式报告小到只有10 毫秒的时序差别,而且这种时序信息是编码在嗅球下游的。

银环蛇毒素成分确定

  被德克萨斯银环蛇咬一口虽不致命,但却会引起剧烈的、持续很长时间的疼痛。现在,所涉及的毒素已被定性。纯化出的活性成分(MitTx)来自两种“管家酶”的异常组合,它们的二聚化产生“酸感应离子通道ASIC1”的一个强效的、选择性的激发因子。ASIC1的激发吸引“初级传入伤害感受器”,后者能够检测由热和炎症引起的疼痛。该发现为有关这些离子通道的研究,以及为整个疼痛研究领域的研究工作都开辟了新路径。

发现植物感知缺氧的机制

  植物对水涝的耐受性是粮食安全的一个重要因素,尤其是在发展中国家。当植物没入水中时,它们会缺氧,这会触发基因转录的变化,而后者又能促进厌氧代谢和维持ATP生产。本期Nature发表的两项互补性研究,识别出了拟南芥感知氧含量降低的机制。两篇论文的作者们报告说,定向蛋白分解的N—端法则通道调控关键缺氧反应转录因子的稳定性。这些蛋白在氧含量低的条件下稳定性的增强,可以提高植物的存活能力,所以这可能是对耐涝作物进行基因改良的一个目标。

获得一种光敏色素结构信息

  光敏色素是光受体,通过在红色和远红外光吸收状态之间的可逆光转换来调控植物、真菌和细菌的光反应。研究人员利用温度扫描低温晶体学方法,获得了来自绿脓杆菌的一种细菌光敏色素在光反应期间出现的三个中间体和关键构形变化的结构信息。