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2007年2月8日的《自然要览》
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[自然要览] （选自英国Nature杂志，2007年2月8日出版） 封面故事：光脉冲的异地复活 Coherent control of optical information with matter wave dynamics 本期封面所示为一个引人注目的实验。在一个盒子中停止和熄灭的一个光脉冲， 却在位于另一地点的一个完全不同的盒子中被恢复了过来，并沿原路送回了。在 实际的实验中，一个慢的光脉冲在一个玻色-爱因斯坦凝聚态体系（第一个“盒 子”）中被停止和存储起来，然后在一个相距160微米的完全不同的凝聚态体系 中被恢复过来。信息是通过将该光脉冲转变成一个比光容易操控的物质行波来传 输的。 该实验表明，共振激光场与玻色-凝聚态原子云之间的相互作用，为用物 质来操纵光提供了一个强有力的手段，反之亦然。这种量子操控在量子信息处理 及原子 波函数的受控雕刻中有可能派上用场。（Letter p. 623; News and Views）封面图片：Jay Penni Photography 《气候变化2007》第一卷出版（Hot news） 《气候变化2007》的第一卷，即IPCC（政府间气候变化小组）的“第四次评估报 告”，于2月2日出版。在一篇“特别报道”文章中，Nature杂志的新闻组总结了 该报告的主要结论，评估了人们对该报告的最初反应。（News p. 578; Business News p. 584） 普遍性与特殊性：物理学与生命科学的联系与区别（A law unto itself） A clash of two cultures 数据的迅速积累、以前所未有的精细程度对生命系统进行跟踪研究的工具的研 发、以及系统生物学和其他新型工具的问世意味着，现在自然科学方面的很多成 熟方法在生命科学领域也成为重要工具。所有这些都指向一个方向：即建立物理 学家所熟悉的那种类型的普遍适用的定律。但Evelyn Fox Keller却认为我们在 这个方面需要谨慎行事。她说，对定律进行简化虽然有用，但物理学上的普遍定 律可能需要生成能够解释生命体系的更有针对性的工具。（Connections p. 603） 脊椎动物器官形成的演化根源（We go back a long way） Axial patterning in cephalochordates and the evolution of the organizer 脊椎动物胚胎中原肠胚阶段的组织体是一个信号作用中心，它决定成年后的身体 主轴。因为原肠胚的形成在不同脊椎动物之间相差很大，而且涉及广泛的组织运 动，所以原肠胚组织体的起源并不太清楚。相比之下，文昌鱼（一种与脊椎动物 有较远亲缘关系的脊索动物）的胚胎非常简单，在原肠胚形成中组织运动极少。 对文昌鱼Branchiostoma的胚胎所做的一项研究显示，它有一套脊椎动物组织体 的同源结构和一套决定身体轴向模式的同源基因，这些基因在原肠胚形成过程中 表达，表达模式非常像脊椎动物的表达模式。这说明，脊椎动物的器官形成有很 深的演化根源。（Article p. 613） 用NMR方法探测超分子结构（NMR spectroscopy writ large） Quantitative dynamics and binding studies of the 20S proteasome by NMR 蛋白酶体（proteasome）是一种大型分子机器，其作用是将受损的和误折叠的蛋 白从细胞中清除。同其他较大的大分子聚合体一样，科学家也经常通过X-射线衍 射或电子显微镜来对它进行定性。这些方法能提供静态三维结构，但不能显示它 们是怎样随时间而变化的，而后者对于了解其功能至关重要。Remco Sprangers 和 Lewis Kay已经克服了妨碍用核磁共振（NMR）进行定量研究的分子重量局 限，他们以20S蛋白酶体核心颗粒为目标，发现NMR能够探测超分子结构，比用该 方法通常所探测的结构大一个数量级。这一新方法涉及用选择性同位素标记以及 相关措施来保持NMR信号的寿命。该方法显示，在20S蛋白酶体核内有重要的功能 性运动。（Article p. 618; News & Views） 钠离子对钻酸钠性能的影响（Sodium ions in control） Patterning of sodium ions and the control of electrons in sodium cobaltate 钻酸钠非凡的电子性能和热性能使其成为人们关注的焦点：当水分子分布在氧化 钴层之间时，它变成超导体；同时它还具有新颖的磁性能和较高的热电力。最近 关于这些性能起源的研究工作显示，在插入层中，钠离子会形成不寻常的图案； 而一项新的中子衍射和计算模拟研究则为了解这种物质中钠离子排列的图案及机 制提供了进一步的线索。Na+成形会诱导库仑势发生周期性波动，这种波动在钻 酸钠的运输和磁性能中可能起决定性作用。这项工作表明，通过与钠有关的化学 和生化反应来在纳米尺度上切换电子流是有可能的。（Letter p. 631） 始新世-渐新世过渡对大陆的影响（Global climate change） Tibetan plateau aridification linked to global cooling at the Eocene– Oligocene transition / Large temperature drop across the Eocene– Oligocene transition in central North America 始新世-渐新世过渡（距今大约3350万年前）是一次重大全球气候事件。始新世 末气候异常温暖，南极洲没有明显的冰，但到渐新世，南极洲有了永久冰层。本 期Nature上两篇论文与这一气候变化对大陆的影响有关。Dupont-Nivet等人分析 了来自青藏高原的沉积记录，发现大气中含水量有所下降，这种下降引起与南极 变冷同时发生的变冷和干旱化。以前的研究工作将这一现象归于青藏高原的迅速 隆起，但这一新的研究工作表明，青藏高原的区域气候受全球事件的影响。在另 一篇关于同一气候过渡事件的论文（与前一篇论文无关）中，Zanazzi等人对当 时北美的气候变冷情况进行了探究。他们利用来自化石牙齿和骨头的稳定同位素 测定结果来生成一个代理温度记录，发现年平均气温降低了8.2°C，这个下降幅 度大于海洋中的温度下降幅度。这一大陆气候过渡事件也许可解释为什么很多冷 血爬行动物和两栖动物灭绝了，而哺乳动物由于能够调节其体温却躲过了一劫。 （Letters pp. 635, 639; News & Views） 治疗帕金森氏综合症的希望（Endocannabinoid targets） Endocannabinoid-mediated rescue of striatal LTD and motor deficits in Parkinson's disease models 有人曾经提出，脑回中两个神经通道（“直接”运动通道和“间接”运动通道） 之间活动水平的不平衡，是帕金森氏综合症中所见的运动缺陷的病根。对转基因 小鼠所做的一项研究显示，所涉及的两组神经元有重要差别。具体来讲，脑回中 的突触可塑性的一种显性形式，即eCB-LTD（全称为endocannabinoid-mediated long-term depression）只由间接通道的神经元表达。在帕金森氏综合症的一个 小鼠模型中，通过用一种多巴胺D2受体拮抗剂和内生大麻醇降解过程的一种抑制 药物来处理，使eCB-LTD活动得到“拯救”，可大大提高运动表现。这表明，多 巴胺在脑回中的一个主要作用是在间接通道突触上促进eCB-LTD。以内生大麻醇 降解过程为作用目标的药物有可能成为治疗帕金森氏综合症的一种新型治疗方 法。（Letter p. 643） 控制根分裂组织活性的关键（Makes shoots and leaves） Direct control of shoot meristem activity by a cytokinin-activating enzyme 植物荷尔蒙细胞分裂素是根分裂组织的活性所需要的，而后者是高等植物连续生 长的先决条件。Kurakawa等人报告，通过一种新型细胞分裂素激发酶来微调细胞 分裂素活性，是控制分裂组织活性的关键。由LONELY GUY (LOG)基因编码的这种 酶催化生物活性细胞分裂素的合成中的最后一步。从非活性形式向需要细胞分裂 素发挥作用的活性形式的细胞特定性转化，可能是在组织中或在不需要细胞分裂 素的时候阻止其作用的一种有效机制。（Letter p. 652） p53重新激活与肿瘤消退（p53 and tumour regression） Senescence and tumour clearance is triggered by p53 restoration in murine liver carcinomas / Restoration of p53 function leads to tumour regression in vivo p53肿瘤抑制基因的功能在大多数人类癌症中不是被关闭就是被其他改变所抑 制。本期Nature上两篇论文表明，在已经形成的肿瘤中即便短暂地重新激活内生 p53的功能，也能引起一些动物模型中的癌症发生消退。在一些肿瘤中，p53重新 激活会引起与一个有助于肿瘤清除的先天免疫反应相关联的细胞老化。这些实验 利用基因操控来改变p53的水平，但它们对认为能够提升p53水平的药物可用于治 疗癌症的观点进一步提供了支持。（Letters pp. 656, 661; News & Views） 关于非编码RNA调控作用的一个新证据（Another angle on RNA） Repression of the human dihydrofolate reductase gene by a non-coding interfering transcript 近年来，非编码RNA（即没有被翻译成蛋白质的RNA）在调控基因表达中扮演一个 至关重要的角色已经成为一个清楚的事实。关于这种调控的一个以前人们不知道 的证据现在已经被发现，调控作用发生在人类二氢叶酸还原酶（DHFR）基因上。 干涉RNA与DHFR基因的促进子区域形成一个复合物，在这个过程中，它干涉转录 因子的结合。非编码RNA只在静止的细胞中产生，并在这些条件下导致DHFR基因 受到抑制。（Letter p. 666） DNA去甲基化过程的一个关键调控因子（DNA methylation reversed） Gadd45a promotes epigenetic gene activation by repair-mediated DNA demethylation 科学家越来越认识到，DNA甲基化（一个普遍存在的调控机制）可以被一个被称 为“活性去甲基化”的过程所逆转，但他们对这个过程背后的机制却不是很清 楚。DNA去甲基化领域的进展因缺乏关于关键调控因子的知识而受到阻碍，这些 关键调控因子有可能成为揭开这一过程奥秘的起点。现在，Barreto等人报告， 他们发现了一个这样的调控因子，名叫Gadd45a（全称为“可诱导生长抑制和DNA 损伤的蛋白45-阿尔法”）。以前的研究工作表明，Gadd45a是p53和BRCA1肿瘤抑 制基因的一个作用目标。在这里，Gadd45a是通过促进DNA修复来消除甲基化痕 迹、从而解除基因沉寂的方式发挥作用的。（Letter p. 671） 高等教育的“临时聘用制”改革（Short change） 学院和大学允许签订短期教学合同是好消息。之所以好，是因为对一所高等院校 来说，它可以砍掉某些课程，而不用担心怎样安置教这些课程的老师。同样，对 那些不想负担养老及员工培养费用的院校来说也是好消息。不过，对一名讲师来 说，它可能意味着缺乏安全保障、工资低、或条件差。Heidi Ledford对高等教 育的“临时聘用制”的建立以及“终身制”（tenure）梦想的破灭做了报道。 （Naturejobs） |
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