作者:田天 来源:科学时报 发布时间:2010-4-2 8:59:39
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3月25日《自然》杂志精选
 
封面故事:
 
观察表面结构中单个原子的
 
成像方法

 

能够在一个一般性表面结构中识别所有单个原子(包括缺陷)的成像方法,对于材料分析将是非常有用的工具。Ondrej Krivanek及其同事已开发出这样一种方法。他们在一个为低电压操作进行了优化的经过像差校正的扫描透射电子显微镜中采用了“环形暗场”(ADF)成像。该方法能以原子分辨率成像,还能识别原子的化学类型。这个系统被用来检查单层的氮化硼,显示了三种类型的取代,涉及碳和氧杂质原子。对观测数据进行仔细分析,使研究人员能够构建原子结构的一个详图,并识别出四种不同类型的原子。本期封面所示为对氮化硼表面所作的离散傅里叶变换模拟,所观察到的取代杂质叠加在实验图像上。原子的代号为B红色、C黄色、N绿色和O蓝色。
 
微生物在地球早期利用氧的方式
 
在甲烷厌氧氧化期间产生氧的、与亚硝酸盐和硝酸盐还原相联系的一个以前不知道的通道,已在从荷兰排灌渠的淡水沉积物分离出的微生物中被发现。造成该反应的细菌的完整基因组已被获得,并被发现含有控制甲烷有氧氧化的基因。该细菌通过将两个一氧化氮分子重组成氮和氧来还原亚硝酸盐,从而绕过人们熟悉的脱氮反应中间体一氧化二氮。这一发现与环境中的氮和甲烷循环有相关性,而且因为氮氧化物在地球上出现很早,它也提出这样一个可能性:在产生氧的光合作用出现之前微生物就能够得到氧了。
 
人脑发育过程中的关键环节
 
人大脑皮层与其他哺乳动物相比是大而复杂的,这些特点决定了我们的认知能力。那么造成所产生的神经细胞数量大大增加的发育过程是什么呢?哺乳动物脑中的“脑室下区”(SVZ)产生神经先祖细胞,它们迁移到脑中靠上的各层中。这个区域在人脑中范围大大增加,产生一个“外SVZ”(OSVZ)区域,该区域也许对整个皮层大小和复杂程度有贡献。对发育中的人体组织进行的活细胞成像表明,OSVZ具有与SVZ非常像的特点,有大量先祖细胞以一种依赖于“notch信号作用”的方式倍增。一个非脑室先祖细胞群的形成,也许是向人脑发育过程中的一个重要演化步骤。
 
控制胶体自组装的“钥匙”
 
很多功能材料可以通过引导胶体颗粒组装成某种预先确定的结构而生成。控制颗粒组装通常涉及用能够相互识别和相互结合的DNA等分子对它们进行标记。但新的研究工作表明,形状互补性(利用一种类似于锁和钥匙的识别机制来构建胶体)能提供另一种简单、有效的控制机制。“钥匙”是胶体球;具有球形空腔的单扩散胶体颗粒是“锁”。如果它们的尺寸相匹配的话,二者将自发地、可逆地通过排空作用结合。这个过程产生由灵活的键结合在一起的复杂胶体结构,为对胶体自组装进行编程和引导提供一种简单而又通用的手段。
 
在基因型与表现型之间搭建桥梁
 
基因(基因型)与一种生物的成年形式(表现型)之间的联系并不是一对一匹配的一个简单问题。非线性的发育过程会产生干预,这取决于各种不同的基因输入及细胞间的相互作用。利用一个已经得到很好研究的体系(哺乳动物牙齿),Isaac Salazar-Ciudad和Jukka Jernvall建立了一个计算模型,用来在基因型与表现型之间搭起一个桥梁。基于来自海豹牙齿的数据(海豹牙齿表现出广泛的形态变化),他们发现,牙齿变化很多都可以由单一模型参数来解释。这项工作可能会成为在了解基因和发育对变化、进而对演化所作贡献方面迈出的一步。
 
先有鸡还是先有蛋的问题
 
鸡在几千年时间里的驯化及其后来向产肉鸡和产蛋鸡的分化,是一个可以提供关于驯化问题及基因型演化问题的很多信息的模型。用大型并行测序方法对家鸡及其野生祖先红原鸡所作的一项研究,显示了若干“选择性片段”,在这些片段上,一种大大增强存活能力的与突变相联系的有利基因变异相对于其他等位基因在频率上有所增加。这些变异中最引人注目的一个(见于所有家鸡),是位于为刺激甲状腺的荷尔蒙受体编码的一个位点上的变异,它在代谢及脊椎动物生殖时间中起一个关键作用。这个片段也许与被驯化动物的一个典型特征相关:没有野生种群中所见的对季节性生殖的严格调控。在肉鸡中所检测到的几个选择性片段上,与生长、食欲和代谢调控相关的基因重叠在一起。
 
(田天/编译,更多信息请访问www.naturechina.com/st)
 
《科学时报》 (2010-4-2 A4 国际)
 
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