作者:田天 来源:中国科学报 发布时间:2013-3-25 8:05:49
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3月14日《自然》杂志精选

 

 
新方法可发挥核磁共振更大潜力
 
虽然核磁共振对很多科学和医学领域来说是一个强大的分析工具,但通常其潜在功能只有一部分得到利用。大多数应用都是定性的,限于所研究的相关性质。Dan Ma及其同事推出一种新方法,称之为“磁共振指纹获取法”,旨在大大增加从一次测量中可以获得的定量信息量。他们的方法结合了一个数据获取方案,该方案对其所探测的材料性质不加区分,它采用的“模式识别算法”在数据内寻找感兴趣的“指纹”。“磁共振指纹获取法”具有检测和分析疾病早期指标或材料中的复杂变化的潜力,也有提高磁共振研究的灵敏度、特异性和速度的潜力。
 
机械振荡和量子态存储
 
在过去十年,人们已经有可能以使宏观机械振荡器表现出量子行为的方式来控制它们。下一步是,利用这种能力来为量子信息应用制造有用的器件,尤其是作为量子态存储元件的器件,这是机械振荡器有望扮演的一个角色。实现这一点的一种方式是,将机械振荡器嵌入在超导电路中,在其中量子信息可以被以微波场的形式处理。现在,Tauno Palomaki等人实现了这一领域的一个重要目标:他们发现,一个微波场的状态可以在单量子水平上被相干地保存在一个机械振荡器中和从其中提取出来。
 
TiO2晶体通用合成新法
 
介孔半导体和陶瓷具有大的表面积,在高性能太阳能电池中可以加以利用,也可以用作光催化剂和用在普通电池中。本文介绍了被称为“锐钛矿”的一种形式的二氧化钛(TiO2)的微米大小的半导体介孔单晶的一个低温(低于150℃)通用合成方法,该方法基于浸没在一种稀释的反应溶液中的一个介孔模板内发生的种子成核作用和生长。作者发现,孤立的晶体和作为整体融入薄膜内的晶体都表现出大大高于纳米晶体TiO2的导电性和电子迁移率。用这些材料做成的染料敏化的太阳能电池的能量转换效率为7.3%,这是迄今用低温处理方法所获得的最高值。该合成方法对于其他功能陶瓷和半导体应具有普遍适用性。
 
水和氢在地幔中并不混合
 
根据相当少的实验数据,人们曾假设:在氢分子(H2)和水在深层地幔中的含水流体中共存的地方,二者是完全可以混合的。但根据对作为合成流体“内含物”束缚在石英或橄榄石矿物中的水性流体所作的这项研究,事实并不是这样的。Enik?觟 Bali等人提供的实验证据表明,在与地球内深度50km~80km处相似的条件下,水和氢以两个分开的、不可混合的相共存。他们的结论是:这种不可混合性也许是形成被认为存在于地幔中的谜一样的超级还原区域的原因,同时它也为在地核形成之后地球上层地幔立即被迅速氧化提供了一个机制。
 
大脑怎样将时空联系起来
 
内侧颞叶(大脑中处理包括记忆在内的高级功能的区域)中的网格细胞以周期性的、像晶格一样的形式发射信号,来帮助导航,但目前仍不清楚这些网格一样的发射模式是怎样出现的。在这项研究中,David Tank及其同事对沿虚拟现实中的线性跑道奔跑的小鼠的这些细胞中的电压变化和细胞内动态进行了直接测定。他们发现,网格发射场是由缓慢的去极化产生的,网格细胞还表现出能影响它们尖峰时间的细胞内θ-振荡。这些数据与(假定)网格细胞来自“吸引子”动态、θ-振荡控制网格细胞尖峰时间的模型最为一致。
 
PRC1在生殖细胞发育中的作用
 
Polycomb group(PcG)蛋白参与胚胎干细胞中发育调控因子的转录抑制,在那里,它们在随后的发育过程中维持多能性和细胞身份。Antoine Peters及其同事研究了多梳抑制复合物1(PRC1)在小鼠原始生殖细胞(PGCs)发育中所发挥的功能。他们观察了PRC1在发育中的多种性别特异性作用。PRC1是维持转录因子Oct4 和Nanog的高水平表达所必需的。而且,通过抑制雌性生殖嵴的“体细胞腔”所提供的视黄酸信号作用,PRC1还确保诱导发生减数分裂的适当时机。
 
新研究揭示种群表观遗传多样性模式
 
像自然遗传变异一样,自然外成变异(表观遗传变异)也是表现型多样性的一个来源。自然外成变异是指由DNA序列的改变以外的机制所引起的基因表达的可遗传改变。然而,对于外成变异体是怎样形成的以及遗传变异在种群层面上是怎样与外成变异联系在一起的却很少有研究。本文作者通过测定从整个北半球分离出的 “拟南芥”植物拥有超过150个新增成员的一个种群的基因组、甲基化组和转录组的序列,发布了第一个全基因组的、达到碱基分辨率的、种群层面的外成(表观遗传)分析结果。他们识别出了数以千计的DNA甲基化变异体,其中很多都与遗传变异体相关。这些分析结果还显示,由RNA引导的DNA甲基化作为目标的基因可能采用了这样一个机制:它使“转位子”沉默,以保持其在植物组织中的沉默状态,并确保在花粉、种子和生殖系发育中有正确的表达。
 
(田天/编译,更多信息请访问www.naturechina.com/st
 
《中国科学报》 (2013-03-25 第2版 国际)
 
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