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2006年12月07日的《自然要览》
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[自然要览] （选自英国Nature杂志，2006年12月7日出版） 封面故事：生物燃料热背后的事实 生物燃料是当今的热门话题，在媒体报道中占突出地位，在股票市场上也吸引着 大量资金。但这种热度在多大程度上是有根据的呢？这是否只是一种宣传呢？在 本期的一篇长达11页的Business News Feature文章中，Nature记者揭示了生物 燃料热背后的事实。（News Feature p. 669; Editorial p. 653）封面图片： Rosalind Hodgkins 古代的避孕方法（Oral history） In retrospect 英国诗人Philip Larkin引人注目地宣称“性交开始于1963年”。性交的历史似 乎要长一些。在本期Nature“回顾”栏目中发表文章的Michel Raymond回忆了 John Riddle 1992年出版的《从古代到文艺复兴时期的避孕和堕胎》一书。在书 中，Riddle揭穿了认为在上个世纪60年代口服避孕药问世之前没有有效避孕方法 的神话。Riddle发现，古代的避孕方法是安全的、有效的、被普遍使用的。 （Books & Arts p. 685） 蝙蝠怎样进行长距离导航（Bat pages） Navigation: Bat orientation using Earth's magnetic field 蝙蝠所采用的非凡回声定位系统只在短距离有效。蝙蝠怎样进行长距离导航一直 是个谜。用大棕蝠(Eptesicus fuscus)所做的一项实验表明，它们的导航定位行 为是由一种体内的磁罗盘控制的，该罗盘能够跟踪地球的磁场。（Brief Communication p. 702） 高质量恒星是怎样形成的（Stellar growth） The critical role of disks in the formation of high-mass stars 天体物理学家已经建立了一个关于质量约为一个太阳质量或更低的低质量恒星形 成方式的可靠模型。但对于高质量的“早期类型”的恒星而言，其形成过程却不 是很清楚。Cesaroni等人对这一领域的最新进展进行了综述，答案似乎在恒星周 围的生长盘上。在年轻高质量恒星周围的气体中所探测到的转动运动表明，非球 形生长是恒星形成过程的一个构成部分。（Progress p. 703） 电活动对胚胎神经发育的影响（Our brains electric） Electrical activity in early neuronal development 最近，研究人员发现，电活动在胚胎神经发育中起举足轻重的作用。该发现为关 于脑发育的研究引入了一个新的因素。Nicholas Spitzer 对关于在神经感应刚 刚结束之后、突触尚未形成之前的发育阶段电活动对神经增殖、迁移和分异的影 响的研究工作进行了综述。电信号作用似乎能够补充基因程序，并且可能为确保 有效的神经系统组装提供反馈环。（Review Article p. 707） 支持地幔热柱假设的新证据（A big up for mantle plumes） Insights into the dynamics of mantle plumes from uranium-series geochemistry 自板块构造理论的早期以来，科学家就提出，夏威夷和冰岛等热点火山中所见的 板块内火山活动是地幔热柱（来自地球地幔内部异常热的岩石所形成的巨大上涌 柱）所产生的结果。最近，地幔热柱的存在本身受到了质疑：持反对观点的人们 认为，热点不是地幔热柱所产生的结果，而是地幔浅层活动所产生的一种结果。 因此，无论是支持还是反对热柱假设的新证据都将是非常及时的。现在，一项基 于天然铀系列放射性示踪物和流体动态的研究工作，为地幔热柱假设增添了新证 据，该证据是独立于以前基于岩石学、地震学或更经典的地球化学的论据的。 （Article p. 713） 奖励和惩罚一个都不能少（Punishing schedule） The efficient interaction of indirect reciprocity and costly punishment 声誉的形成和高成本的惩罚都能诱导人类在社会困境中进行合作。两个策略不同 之处在于，直接惩罚对惩罚者和被惩罚者都会产生成本，而声誉机制则会为惩罚 者节省成本。所以在有有效声誉形成机制的环境中，高成本的惩罚的确应淘汰。 但令人吃惊的是，事实并不是这样的：在一项低成本的声誉形成机制和间接的互 惠关系能够有效发挥作用的公共财产游戏中，试验对象愿意要一种与高成本的惩 罚所形成的组合，在这种组合中，搭便车者会受到更严厉的惩罚。通过欣赏声 誉，可以使惩罚行动大大减少，前者可能是有助于惩罚选择的演化生存的一个因 素。（Article p. 718） 大小黑洞生长过程完全一样（A piece of the action） Active galactic nuclei as scaled-up Galactic black holes 驱动活动星系核的中央引擎被认为是超大质量黑洞。天体物理学中一个长期未能 回答的问题是，这些中央引擎在放大到“超大质量”比例时是否像银河系黑洞体 系一样各不相同；如果是，将有可能通过研究亮度更大、变化速度也要快得多的 银河系黑洞体系来预测活动星系核（AGN）在宇宙时间尺度上的行为。一项新的 研究表明，小黑洞与大黑洞的生长过程的确是完全一样的，前提是要进行一个校 正，将生长过程速度的变化考虑进去。（Letter p. 730; News & Views） 一种紧凑而稳定的激光粒子加速器（Careful acceleration） Controlled injection and acceleration of electrons in plasma wakefields by colliding laser pulses 传统粒子加速器通常有数百米长，所以科学家对能够在要短很多的距离内产生高 能电子束的激光-等离子体加速器很感兴趣。这些紧凑型加速器可通过使用强激 光脉冲驱动一个大电场来产生高质量电子束，但此前它们没有达到实用加速器所 需的稳定性和可重复性。现在，科学家用一种新方法研制出了一种紧凑的、稳定 的加速器，有可能用于如放射疗法和材料科学中的放射线研究等应用场合。这种 新方法利用了一个首次在10年前提出、但以前未曾被掌握的思想：让第二个激光 束与第一个激光束碰撞，从而使电子的注入和随后的加速能够更好地控制。 （Letter p. 737; News & Views） 热辐射扫描隧道显微镜（The heat is on） Thermal radiation scanning tunnelling microscopy 光学成像所能达到的分辨率受所使用光的波长限制，即存在所谓的衍射极限。 “近场扫描光学显微镜”技术，通过使用一种比入射光波长小的探针来测绘样品 表面的电磁场，从而绕过了这个限制，所能达到的分辨率远远超过衍射极限。现 在，该技术的一种变通形式已经问世，它完全不需要外部光源了。新方法被称为 “热辐射扫描隧道显微镜”（TRSTM），它所利用的是来自样品本身的热红外线 辐射，几乎可以看作是一台在近场工作的夜视照相机。（Letter p. 740） 埃迪卡拉时期海洋中氧含量记录（The air that you breathe） Oxidation of the Ediacaran Ocean 地表的氧被认为主要是通过两个步骤出现的。第一步，大约23亿年前，大气和海 洋表面氧含量明显增加，这一步已经受到了广泛研究。科学家对第二步的了解要 少很多，这一步发生在大约8亿-5.42亿年前，似乎与复杂动物的演化相关。现 在，来自阿曼苏丹国的沉积物的碳和硫同位素记录被用来构建埃迪卡拉 （Ediacaran）时期（距今约6.35亿—5.42亿年前）海洋中氧含量的一个记录。 所获得的数据表明，这一时期有三个明显的氧化阶段：在第二个阶段，深海中氧 含量增加，该阶段似乎与复杂动物的演化相关。（Letter p. 744） “穴居人”的牙齿发育（Dental history） How Neanderthal molar teeth grew 生命史和发育的重要方面，如出生时的发育程度、成熟速度、以及儿童时期的长 度等，都敏感地记录在了牙齿中，通过牙釉中每天的生长线及对臼齿伸长和压根 形成的详细分析可以跟踪。现代人已知最近的亲缘种“穴居人”一直被认为儿童 时期非常短，即个体生长非常快。现在，这个结论被一项关于“穴居人”臼齿的 深入研究纠正了过来。虽然“穴居人”牙冠和压根发育完成的时间与现代人是一 致的，但它们的牙釉和牙质接合点更复杂，其压根伸长速度在后期有一个高峰， 这些特征仍能将它们与现代人区分开来。（Letter p. 748） 从海洋颜色变化看全球气候变化趋势（Warm colours） Climate-driven trends in contemporary ocean productivity 搭载在OrbView-2卫星上的SeaWiFS仪器，在过去10年里积累了一系列关于世界海 洋颜色的独特的高分辨率测绘结果。海洋颜色反映表面海水中光合作用浮游植物 的丰度，后者又是全球尺度上海洋生产力的一种度量。与环境因素所做的对比显 示，在这一时期，海洋生产力和全球气候趋势之间有一个密切联系，在1999年之 后的变暖时期海洋生产力有显著下降。这一数据集将为了解未来气候变化怎样改 变海洋食物链提供重要背景。（Letter p. 752; News & Views） Klotho基因的一个可能的作用机制（Anti-ageing hormome） Klotho converts canonical FGF receptor into a specific receptor for FGF23 Klotho基因是首次作为一种突变在一种小鼠身上发现的，该小鼠表现出一种综合 征，很像人类的衰老，Klotho基因的过度表达能延长小鼠的寿命。哺乳动物身上 也有抗衰老活性的证据。现在，研究人员已经发现了Klotho基因的一个可能的作 用机制：它是一种主控分子（master molecule），将FGFR1(IIIc)（各种不同 的、在不同功能层次上发挥作用的纤维原细胞生长因子的一个受体）转变成专门 针对FGF23的一个受体，后者是来自骨头中的一种荷尔蒙，调控肾功能。 （Letter p. 770） |
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