8月26日《自然》杂志精选

2010-8-27 08:29 来源: 科学时报
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封面故事:
 
“整体适应度”方法并不普遍适用
 

  包括蚂蚁和很多黄蜂及蜜蜂物种在内的真社会性昆虫形成等级社会,由能够生育的蜂王(蚁王)和不能生育的工蜂(工蚁)组成。这意味着,一些个体需要牺牲它们自己的生殖潜力来养育其他个体的后代,这是达尔文认为对进化论构成挑战的一个事实。对于这一现象,最为人们接受的解释所依赖的是亲缘选择理论,而该理论则以“整体适应度”为依据,它指的是通过增加其亲戚的后代的生存机会所获得的个体适应度。在本期的一篇“分析”文章中,Martin Nowak、Corina Tarnita 和Edward O. Wilson指出,这种方法有其局限性。他们用数学手段表明,“整体适应度”只有对于严格定义的一个小类别的条件来说,才是标准自然选择(理论所采用)的直接适应度的一个可行的替代指标,它不是普遍适用的。标准自然选择理论在精确种群结构模型的背景下为此提供了一个简单的解释。本期封面所示名为“Formica obscuripes”的蚂蚁的工蚁,它们正在进行“交哺”,即共同分享液体食物。

超大质量黑洞的形成条件
 

  以前发表的有关超大质量黑洞形成的模型试图解释这样一个事实:根据对遥远类星体的观测结果,超大质量黑洞在“大爆炸”之后不到10亿年就已经形成了。一系列新的数值模拟表明,直接坍缩成超大质量黑洞的条件可以在这个时间尺度上从大质量原始星系的合并而出现。多尺度气体流入产生了一个不稳定的、大质量的核气体盘(nuclear gas disk),这个盘在仅仅100年内扩大形成一个亚秒差距尺度的气体云。这个云发生引力坍缩,导致一个超大质量黑洞的形成。

小行星对的形成机制

  近年来人们对观测主带小行星兴趣日浓,并因此而识别出了数十个小行星对,它们沿近乎相同的轨道绕太阳运行,尽管实际上并没有结合在一起。人们曾假设,更大天体的转动分裂是形成它们的一个机制,这一观点得到了一些新观测结果的支持。理论预测,一对中的两个小行星的质量比例将超过约0.2,而且当其质量比例接近这个上限时,其中更大一个小行星的旋转周期将会延长。相应地,35个小行星对的光度观测结果显示,其中没有一个小行星对的质量比例超过0.2,而且当质量比例接近0.2时,初级周期将会变长。这表明,小行星对是由一个母小行星通过转动融合成一个短寿命的原始双星体系形成的。

多体“激子”的上限被确定

  半导体中带电粒子(电子和空穴)之间的长程关联导致“多体效应”,该效应不仅具有基本理论上的重要性,而且对于光电子应用也很重要。“激子”状态(一个电子和空穴构成一对的状态)已受到广泛研究,但涉及三个或更多带电粒子的“多激子”状态的性质在很大程度上是不知道的,因为它们难以通过实验来观测。Daniel Turner 和 Keith Nelson延伸了一种被称为“多维傅立叶转换光谱”的光谱方法的应用,演示了该方法在一种砷化镓纳米结构中产生和定性“双激子”、“三激子”及其他未束缚关联的能力。这个实验涉及同时控制多达7个“光场”的几何、时间延迟和光相位。这些发现具有基本理论上的重要性,因为以前人们连 “三激子”(涉及六个粒子之间的关联)是否能存在都不知道。本文作者们还提出明确证据证明,“四激子”状态不存在,从而为这种类型的半导体体系中的多体关联指出了一个上限。

海洋生物多样性普查

  在长达10年的“海洋生物普查”项目基础上,对来自13个分类群(包括浮游动物、植物、无脊椎动物、鱼类和哺乳动物)的11567个海洋物种的分布数据所作的一项全球分析显示,温度是各种分类类别的生物多样性的一个主要关联因子,较温暖的水域中多样性较高。该分析还显示了另外两个截然不同的趋势:沿海物种在西太平洋多样性最高,而海洋物种在中纬度地区多样性最高。这与陆地物种形成对比:陆地物种在热带地区多样性最高。

对混沌生态系统进行统计对比的方法

  很多生态系统都有混沌的或近乎混沌的动态。在这种情况下,难以验证相关数据是否符合具体模型,因为噪音使得与模型进行统计对比不可能进行。现在,Simon Wood设计了一个进行这种推断的统计模型,其所依据的是从原始数据提取对相位变化不敏感的汇总统计,并与从该模型模拟出的数据进行对比。研究人员通过对一个著名问题的应用演示了该方法,这个问题是:John Nicholson关于铜绿蝇(Lucilia cuprina)种群规模的经典生态实验中的周期的性质。

SIRT1在记忆中所起的一个作用

  SIRT1是在DNA修复和基因组稳定性中所涉及的一种脱乙酰酶,最初是在非哺乳动物模型系统中作为寿命的一个调控因子被识别出的。虽然人们认为它在正常脑生理中发挥功能,但过去并不知道SIRT1是否参与高等脑功能。现在,Gao等人演示了SIRT1的这样一个作用:其激发能增强突触强度和记忆形成。这些依赖于SIRT1的效应是通过一个“转录后”机制调控的,该机制涉及CREB激发和miR-134生成。SIRT1激发、 miR-134水平和突触蛋白之间的这种互动构成弹性调控的一个以前未被识别出的机制,并且表明,SIRT1激发对于涉及认知损伤的神经退行性疾病可能具有治疗潜力。