9月23日《自然》杂志精选

2010-9-30 08:40 来源: 科学时报
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封面故事:
 
镰刀形疟原虫的演化起源

  感染人类的疟疾寄生虫中最流行、最致命的镰刀形疟原虫的演化起源有很大争议。现在,对来自活的野生非洲猿的数千粪便样品所作的遗传分析表明,西部大猩猩(而不是黑猩猩或倭黑猩猩)身上的寄生虫与人类身上的寄生虫关系最近。这些数据还表明,这种寄生虫的所有感染人的现存种系都来自同一宿主转移事件。这些新的发现对于当前的抗疟疾工作也有意义,因为它们可以为寻找镰刀形疟原虫的潜在猿载体库提供一个线索。

小RNA是怎样运动的

  RNA干涉(RNAi)的基因沉默功能是一种基因调控机制,涉及被称为微RNA(miRNA)的、核苷酸数量在21至24之间的RNA以及小干涉RNA(siRNA)。这种功能在植物和动物中都可以从细胞到细胞传播。使得这种通信方式成为可能的移动沉默信号的身份仍然不清楚。Daniel Chitwood和Marja Timmermans对最近的相关研究进行了综述,这些研究为了解植物中这种信号的身份提供了线索。他们得出结论认为,虽然植物中几乎每个已知RNAi通道都能够在细胞间移动——其中一些至少能通过微管来移动,但这种移动信号的精确身份尚未确定。小RNA双链结构是这种作用的一个优先候选对象,但单链小RNA在某些情况下似乎也有移动性。尚未解决的其他问题还包括:RNA在运输过程中是与蛋白相结合的还是自由的,以及这种运动是通过被动扩散进行的还是一个主动过程。

连四硫酸盐呼吸在沙门氏菌肠道感染中的作用

  肠道血清型鼠伤寒沙门氏菌能够利用连四硫酸盐作为末端电子受体的性质,多年来在实验室中一直被用作利用这种细菌来富集生长媒介的一种便利手段。连四硫酸盐呼吸过去被认为在感染过程中几乎没有什么重要性,而是当生长在含有连四硫酸盐的环境中(如土壤或正在分解的尸体)的自生细菌中时,也许才显示其重要性。现在,这种代谢在小肠感染过程中可能起的一个作用已被发现。由鼠伤寒沙门氏菌毒性因子诱导的急性肠炎,被发现伴随着肠道中氧自由基的产生,它是免疫反应的一部分。这些氧自由基氧化硫代硫酸盐(它是肠上皮细胞硫化氢解毒反应的最终产物),生成连四硫酸盐。然后,该病原体在发炎的小肠中的生长过程中利用连四硫酸盐的呼吸作用,使其能够在竞争中战胜依赖于厌氧发酵的其他微生物。

Mediator和Cohesin在控制干细胞状态中的作用

  胚胎干细胞状态的控制尚未被完全了解,但这种知识是了解人类发育的基础,也是再生医学取得进步的基础。使得干细胞具有多能性的基因表达程序由转录因子(如Oct4、Sox2和Nanog)控制,这种控制在一个被认为涉及基因激发的过程中进行,而基因激发是通过在与增强子结合的转录因子和位于核心启动子上的转录器之间形成DNA环来实现的。在这里,两个因子被发现将胚胎干细胞中的活动基因的增强子和核心启动子连接在一起,它们通过产生与每个细胞的基因表达程序相联系的细胞类型特异性DNA环来实现这种连接。这些结果表明,由Mediator和Cohesin中的突变引起的疾病(包括Opitz Kaveggia综合征、Lujan综合征、精神分裂症和Cornelia de Lange综合征),与由这些蛋白复合物所建立的细胞类型特异性染色质结构中的缺陷相关。

纳米级的计算断层摄影方法

  成熟的X-射线断层摄影方法能够显示整个生物和单个细胞的三维内部结构以及定量信息,这些信息通常是根据X-射线衰减数据计算的。现在,一种新型的X-射线计算断层摄影方法正在将定量X-射线成像方法带进纳米世界。该方法利用“ptychographic”X-射线成像,它能够从即便是很弱的吸收目标来提取详细的相对比信息。这种新方法能够探测出不到1%的密度变化,其潜力已通过生成一个骨头样本的3D图像得到演示,在这些图像中,尺度为100纳米长度的结构,如骨细胞空隙和互联小管网络,都能清晰分辨出来。这种类型的高分辨率定量断层摄影方法在生物医学、化石的显微分析以及材料科学中都可能派上用场。

20世纪70年代海洋温度降低之谜

  全球平均气温在20世纪并不是连续上升的。相反,它们从20世纪初到20世纪40年代是上升的,在该世纪中期稍有下降,从70年代中期到2000年又快速上升。世纪中期的变冷一般被解释为对硫酸盐气溶胶的生成量的一个高峰和/或自然气候振荡作出的反应。现在,David Thompson及其同事发现,1970年前后海洋表面温度所发生的一个突变可以解释北半球变冷的相当大一部分原因。这篇论文的同一批作者以前还识别出以1945年为中心的海洋表面温度(SST)测量结果中有一个异常,这个异常被发现是数据收集方法所发生的变化造成的一个人为现象。那个发现正在导致对近年来获得的全球平均气温时间系列进行一些最大的修正。70年代中新发现的变化背后的物理机制仍不确定,但这种变化太快,不会是由气溶胶或多年代之间的变化造成的。