10月13日《自然》杂志内容精选

2011-10-27 09:33 来源: 中国科学院
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  封面故事:

  冰层消退与北极科研条件的变化

  北极的冰在融化,过去很多关于应该怎样在北极圈内进行科研工作的假设也随之消失了。在本期的一系列News Features和Comment文章中,我们对北极科研状况的变化以及冰层消退所产生的政治及环境后果进行解读。

  海水来自哪里

  地球的宏观组成类似于一类被称为“顽辉球陨石”的缺氧陨石,它们被认为是在早期太阳星云中形成的。这个观点导致一个假设:原始地球是干的,包括水在内的挥发物来自小行星和彗星对地球的碰撞。然而,在六个“奥尔特云”彗星中测量出的“氘—氢”(D/H)比远高于地球上的这个比例,明显排除了这样的天体居于支配地位的可能性。现在,“赫歇尔太空望远镜”被用来确定“柯伊伯带”彗星103P/Hartley 2中的D/H比例。这个比例与地球上相似,说明这类彗星也许曾帮助形成了地球上的海水。

  杂合型量子器件的应用前景

  杂合型量子器件(在其中,一个超导量子位耦合到一个与之相对应的、基于自然原子或分子组合体的量子记忆体上)有望用于量子信息处理。然而,尚不清楚所需的相干量子耦合强度是否能够达到。Zhu等人进一步展示了这类技术的应用前景:他们演示了一个超导流量子位和一个与金刚石中的“氮—空穴缺陷”相关的电子自旋的组合体之间的强相干耦合及量子能量交换。

  能够自我复制纳米材料

  自我复制在生命系统中普遍存在,但几乎没有人工系统能够复制其自身。然而,在材料制造领域它将是一种非常有用的性能,Wang等人现在报告了在这一领域向着实现自我复制的目标所迈出的第一步。利用能够识别并以一种预先编程的方式结合互补瓦片的DNA瓦片图案,他们首先设计了形成“7-瓦片”种子序列的瓦片图案,然后利用这些“种子”指导第一代互补性“7-瓦片”子序列的形成。最后,这些子序列指导与最初的“种子”完全相同的“7-瓦片”孙序列的形成。因为DNA能组织无机物,所以这种方法有可能导致用复杂材料构建的纳米结构和器件的多倍复制。

  二氧化硫大气层的氧化

  在距今大约25亿年前(在太古代结束之后),大气在被称为“大氧化事件”的事件中由无氧状态变成弱有氧状态。利用一个火山排气模型,Gaillard等人发现,触发该事件的可能是在此之前发生的一个地壳形成阶段。他们提出,随着大陆的出现和火山越来越多地发生在地上而不是水下,岩浆挥发物在较低的压力下被排放出来,导致排出的气体被逐渐氧化。硫元素由以硫化氢(H2S)形式转化为以二氧化硫(SO2)形式释放,这种转化随后有可能促成了海洋硫酸盐的还原以及地球大气层的最终氧化。

  美食与求偶之间的关系

  求偶从时间和能量角度来说都是有很高代价的,所以动物必须确保在其求偶之前它们就已经找到了一个有潜在意愿的伙伴,这个工作经常是通过信息素交流来完成的。现在,Richard Benton及其同事发现,雄性果蝇在正式求偶之前也需要其附近有好的食物。他们发现,最近在文献中所描述的一个化学传感器离子通道家族中的一员,即“亲离子受体84a”,对于感应来自水果的芳香物和那些控制求偶程序的、能够感应信息素的神经通道来说都是关键。嗅觉回路和信息素回路之间的这种对话,构成一个以前没有被认识到的演化机制,它将生殖行为耦合到好的进食点和产卵点。

  人mtRNAP的晶体结构被确定

  线粒体基因组的转录是由一个“单亚单元RNA聚合酶”(mtRNAP)完成的,后者与噬菌体T7的RNAP有较远的关系。与T7 RNAP不同的是,mtRNAP需要另外的转录因子(TFAM和TFB2M)才能启动转录。现在,人mtRNAP的晶体结构已被确定,它显示了新颖的区域以及能够解释为什么需要TFAM和TFB2M(才能启动转录)的机制性适应性。这些发现为了解包括从简单的自给自足型酶到大型多亚单元复合物在内的聚合酶的演化提供了线索。