作者: 来源:《自然》 发布时间:2009-8-26 10:42:38
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8月20日《自然》杂志精选

封面文章:
 
柏基斯页岩化石层
发现100周年纪念

 

古生物学的发展,在很大程度上要归功于100年前的这个月在加拿大不列颠哥伦比亚省约霍国家公园中柏基斯页岩化石层的发现。距今5.05亿年前,关于寒武纪海洋中多样化生命的这一举世瞩目的化石记录理所当然地出了名,并在Stephen J.Gould的《美妙生命》一书中有所记述。在本期Nature的观点文章中,Desmond Collins回顾了Charles Doolittle Walcott发现这些页岩的故事。由于人们当时所掌握的知识的局限性,Walcott要解释他所发现的东西实际上是一个可怕的挑战。人们走了一些错误的线路,在几十年的时间里,这些化石也几乎被完全遗忘,但Collins说,Walcott的成就完全值得我们对其进行百年纪念,目前相关纪念活动正在进行当中。
 
内共生在细菌演化中所起的作用
 
内共生(不同生命形式融合起来创造一个新的、更复杂的整体)被认为在复杂细胞的演化中具有重要作用。细胞的不同部分——细胞核、线粒体等——是曾经独立的生物体的残迹。但内共生是否在较简单的生物如细菌的演化中也曾扮演一个角色?这个问题通常没有被人们所考虑,因为这些生物没有分成不同部分的内部结构。然而,很多成功的和重要的细菌都有双层细胞膜,而且在本期Nature上的一篇“假说”文章中,James Lake提出,这是两种不同细菌细胞类型之间的融合遗留下来的,这两种细菌细胞类型分别是梭菌和放射菌。
 
高谐波干涉测量法的应用
 
伴随一个电子与其母分子离子在一个强激光场中的重组所出现的高强度谐波辐射,能让我们有机会一瞥重组体系的结构和动态。现在,用CO2分子所做实验表明,高谐波干涉测量法能够提取这种结构和动态信息:通过测量谐波辐射的位相和振幅来进行。所获得的参与这一过程的多个分子轨道的“指纹”,可被用来解码产生这种“指纹”的阿秒级的多电子动态,包括因离子化而发生的电子重排的动态。从该体系中发出的光含有运动中的电子的图像,它们可被处理成一部影片。这些发现确立了高谐波干涉测量法是根据重组电子的德布罗意波长来以“亚埃级”空间分辨率和根据重组事件的时间尺度来以阿秒级时间分辨率确定多电子动态的一种有效方法。
 
减小基因组重排风险的机制
 
人类基因组含有无数种“有风险的”重复序列,它们容易造成基因组重排和不稳定,其中有些还有可能引起癌症和其他疾病。细胞利用各种不同蛋白来确保这种不稳定性的发生频率非常低。对酿酒酵母染色体V左臂所作的一项研究,确定了大量能够防止这种重排的基因。令人吃惊的是,抑制由单版本序列或“有风险的”重复序列调控的重排有截然不同的通道。
 
宇宙起源的随机引力波背景上限被设定
 
广义相对论预测,所有物体都产生应可检测到的引力波(与电磁波类似),比如质量极大的物体——正在加速中的黑洞。这种波的存在已被间接推断出,但物理学上的一个重要目标是对它们进行直接观测,这项工作将既能验证爱因斯坦的理论,又能导致宇宙学新领域的问世。现在,来自“激光干涉仪引力波天文台”(英文简称为LIGO,它是寻找引力波的一些探测装置之一)的早期结果,为进一步的引力波搜索工作提供了一个起点,因为它们为来自宇宙起源的引力波的随机背景设定了一个上限。这些数据排除了具有一个相对较大的状态方程参数的早期宇宙演化模型,也排除了具有相对较小弦张力的宇宙(超)弦模型(一些弦理论模型支持这样的模型)。
 
地幔中电导率的变化模型
 
水在地球内部起根本性作用,影响地幔矿物质的熔化温度、地幔熔化形成地幔柱的趋势,以及对流地幔的黏度。地幔矿物质的电导率受水含量的较大影响。Kelbert等人利用长期地磁响应函数来推导一个关于地幔中电导率变化情况的全球尺度的三维模型。他们的研究显示,地幔过渡区(深度在410公里到660公里之间)的变化为大约一个数量级,其中在温度低的、地震波传播快的区域电导率高(那些地方的板块已经下潜)。这一结果支持以下观点:过渡带中的水至少有一部分被冷的下潜板块带到了该区域。
 
动物种群同步波动探秘
 
了解是什么使种群发生同步波动很重要,因为同步对灭绝风险、食物链稳定性和影响一个生态系统的其他因素都有明显效应。相似的捕食者—猎物循环中所涉及的相邻种群经常发生同步振荡。David Vasseur 和Jeremy Fox利用理论及实验室缩微环境发现,当捕食者存在时,猎物种群之间的扩散是造成这种相位锁定(相位同步)的原因。扩散是不同生物(Vasseur和Fox所研究的动物是雪兔和加拿大猞猁)从一个分离的种群向另一个种群转移的能力。由这项工作所获得的模型对于代表捕食者—猎物和宿主—病原体系统的参数的大范围变化都是可靠的,说明它可能具有普遍适用性。
 
新的流感病毒被定性
 
对起源于猪的H1N1流感病毒的一系列临床分离株所作的分析显示,在哺乳动物模型(小鼠、雪貂和猕猴)中,与一种季节性的H1N1病毒类型相比,当前的流感病毒会造成更严重的疾病。这些病毒还会感染猪,但不会引起临床症状。经过测试的所有抗病毒药物,包括Tamiflu,在细胞培养中对该新病毒都是有效的,因而用这些药物作为防止流感疫情的第一道防线的做法是正确的。
 
触发深水水稻中间节增长的基因
 
亚洲季风季节的洪涝灾害会对水稻作物造成广泛破坏。一些品种的水稻已通过获得使茎秆迅速加长的能力而适应了这种环境压力。正常情况下,这种类型的水稻可长到约1米高,但当发生洪涝灾害时,其茎秆会发生迅速的、急剧的中间节增长,能长到几米高,其高度由水位决定。Hattori等人识别出了触发深水水稻中间节增长的基因,它们分别是SNORKEL1和SNORKEL2。这两个基因编码调控气态植物激素乙烯信号作用的转录因子。将这些基因导入高产栽培品种中,有可能帮助易发生洪涝地区的水稻增产。
 
(田天/编译,更多信息请访问www.naturechina.com/st)
 
《科学时报》 (2009-8-21 A3 国际)
 
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