=================================== Nature 453: 7195 29 May 2008 =================================== [自然要览] （选自英国Nature杂志，2008年5月29日出版） 封面故事：细菌为什麽会与人共存？ A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease 为什麽哺乳动物身上会有大量共生细菌生存？这些细菌又是怎样到牠们身上去的？微生 物学家正在开始了解这些问题。但是，将有益细菌与有害细菌区分开来的是什麽仍然不 大清楚。2005年，研究表明，小肠菌Bacteroides fragilis对哺乳动物免疫系统有深远 影响，这种影响归於一个分子，即荚膜“多糖体-A”（PSA）。现在，B. fragilis PSA 被发现能够在一个涉及可产生T-细胞的白介素-10的过程中保护动物不患细菌性和化学 性结肠炎。这表明，B. fragilis通过抑制小肠炎症反应来帮助维持人体健康，共生因 子也许能为寻找新疗法提供一个途径。本期封面图片（Tom DiCesere, Sarkis Mazmanian & Dennis Kasper）所示为肌动蛋白niof菌及其在人小肠中的共生因子 （Article p. 620; News & Views）。这个领域的工作正在得到以确定人体微生物环境 性质及确定它在健康与疾病中所起作用为目的的几大研究项目的推动，其中包括“人类 微生物组项目”（Human Microbiome Project）。在News Features文章中，Asher Mullard（p. 578）对不同的研究方法进行了分析；Apoorva Mandavilli（p. 581）报 告了在小肠移植後从头开始观察肠道被细菌占据的一个难得机会。 疟疾寄生虫的性别分配（Sex and the malaria parasite） Sex ratio adjustment and kin discrimination in malaria parasites 疟疾寄生虫在其能够传播到其载体之前需要先进行有性生殖，尽管人们对阻断其传播的 方式进行了大量研究，但对牠们的生殖策略却知之甚少。Reece等人利用新颖的实验方 法发现，以前被用来解释疟疾寄生虫性别比例时有争议的性别分配理论所采用的假设事 实上是正确的。正如这一演化理论所预测的，夏氏疟原虫（Plasmodium chabaudi）因 不相关同种的存在而调整其性别分配。通过这种亲缘辨别，牠们来评估其感染的遗传多 样性，同时根据环境条件来调整其行为。（Article p. 609; News & Views） 流感病毒的起源（A tropical origin for flu virus） The genomic and epidemiological dynamics of human influenza A virus 目前正在美国进行的关於流感疫苗菌种选择的辩论，凸显了我们需要从流行病学角度来 了解流感病毒。对从世界各地分离出的超过1,300种流感病毒-A的基因组序列所做的一 项分析表明，它的演化是以经常的基因重整（reassortment）和偶尔的强烈选择相结合 为特点的。在流行病学层面上，H3N2 和 H1N1病毒亚型所表现出的动态让我们看到了这 样一个生态模型：在该模型中，新的抗原变体周期性地从一个持久存在的流感库（这个 库有可能在热带地区）中演变出来，进入位於温带地区的“sink populations”中。 （Article p. 615） 磁星被证实与巨大恒星相关（Magnetars: Ring of fire） An infrared ring around the magnetar SGR 1900+14 磁星是旋转的中子星，其磁场至少比“正常”射电脉冲星的磁场强一个数量级。目前已 知的磁星只有大约12颗，而牠们的演化历史尚未充分确定。间接证据将牠们与一些非常 巨大的恒星联系了起来，说明後者可能是其前身，而现在，在磁星SGR 1900+14（一个 软伽马射线复发源）周围一个红外环或壳的发现证实了这种联系。“斯皮策”天文望远 镜的观测结果与在磁星环境中存在一个无尘埃的空腔的判断相一致（这个空腔可能是由 1998年8月由该发射源所发射出的巨大耀斑产生的），这表明它很可能与一个由巨大恒 星组成的星团有关。（Letter p. 626） 球体包装问题新解（Jammed matter: Mathematics of the spheres） A phase diagram for jammed matter 寻找用球体填满一个容器的最有效方式的命题，是最古老的数学命题之一。除了其本身 所具有的趣味性之外，这个问题在颗粒处理、水果包装、胶体行为等各种不同的体系中 以及在活细胞中都有实用意义。实验表明，包装球体的最松散的方式（随机松散包装） 所产生的密度大约为55%，而最紧凑的方式（随机紧密包装）所产生的最大密度约为 64%。这些数值看起来似乎是准确无误的，但对牠们尚未有物理上的解释。现在， Chaoming Song等人通过分析发现，球体实际上并不能在三维上超过实验所发现的63.4% 的包装密度上限。这个上限来自紧密状态的一个统计结果，在这些状态中，随机紧密包 装可被定义为紧密物质体系的基态。这些结果最终导致了一个关於紧密物质的一个相 图，该相图为球体包装问题提供了一个统一的视角。（Letter p. 629） 量子相变的实验演示（Quantum dots: Phase transition in a single molecule） Quantum phase transition in a single-molecule quantum dot 高温超导体等强相关电子体系的很多有趣性质，被认为是由量子临界性决定的，它迫使 一个体系在两个不同的、相互竞争的基态之间变化，通常涉及一个零温度磁相变。现 在，Roch等人在一个纳米尺度的装置（该装置由一个处在两个电极之间的C60量子点组 成）中演示了这种量子相变的一个有趣例子。该量子点在“Kondo regime”中被操作， 由一个门电压的调谐所诱导的量子相变由两种不同类型的电子自旋状态（分别为 singlet和triplet）在该量子点上的交叉组成。该量子点与金属触点之间的强电子耦 合，为观察量子临界行为提供了必要的强电子关联。本文作者们认为，他们的工作也许 能为分子自旋电子装置的控制和调谐提供新的方向。（Letter p. 633） 提高二氧化钛单晶高活性表面数量的方法（Surface activation: Changing facets） Anatase TiO2 single crystals with a large percentage of reactive facets 具有高活性表面的二氧化钛单晶有希望用於能源及环境应用中。遗憾的是，高活性表面 由於表面能的减少在晶体生长过程中往往会消失。因此，大多数现有的八面石（锐钛 矿，二氧化钛的一种天然出现的晶体形式）样品以热力学上稳定的{101}表面为主（超 过90%），而不是以更活泼的类型{001}为主。Hua Gui Yang等人利用氢氟酸来处理八面 石二氧化钛，以改变这种状况。根据理论预测，他们合成了含有47%活性{001}表面的统 一的八面石二氧化钛单晶。这项工作也许能为非金属原子作为表面控制试剂的更普遍的 应用舖平道路。（Letter p. 638） 地球从“雪球”状态恢复的机制（Snowball Earth: Exit strategy） Snowball Earth termination by destabilization of equatorial permafrost methane clathrate 从距今大约6.35亿年前的马林诺“雪球”冰期恢复，是地球上已知所发生的最严重的气 候变化事件之一。解释冰川消退的突然性的假设包括冰反照率反馈、後冰期海洋翻腾过 程中深海气体外泄、或甲烷水合物的去稳定化。现在，Martin Kennedy及其同事报告了 迄今在海洋沉积物中所测到的范围最大的氧同位素值，这些沉积物在一个薄的碳酸盐间 层之下的马林诺冰消期沉积物的甲烷渗出层中，被认为记录了在後冰期海洋表面上昇过 程中广泛的海洋碳酸盐沉降情况。这些数值的范围之大很可能是来自降水的冰层与在一 个包合物场被冰川融水冲刷和去稳定过程中来自流体的包合物之间发生混合的结果。他 们的发现表明，从低纬度永久冻土包合物中释放出来的甲烷，对冰川消退及气候变暖来 说起一个触发因素和/或强正反馈的作用。（Letter p. 642） 上世纪的全球海洋表面温度记录仍存在仪器偏差（Climate change: Adjusting the temperature） A large discontinuity in the mid-twentieth century in observed global-mean surface temperature 过去一个世纪全球海洋表面温度的记录，为全球变暖提供了关键证据，人们对其也进行 了非常仔细的分析，以期区分由人为因素造成的气候变化与自然发生的气候变化。人们 曾假设，这个记录现在基本上没有未曾校正过的实质性的仪器偏差。但由来自世界上四 大气候研究机构的研究人员所组成的一个研究小组认为，事实并不是这样的。他们从这 个记录中发现了一个显着的不连续性——1945年的全球海洋表面温度有大约0.3 ╳C的 突降，这个突降与用来收集该数据的船载仪器所发生的一个显着变化巧合。该不连续性 与长达一个世纪之久的温度上昇趋势的40%一样大，所以对其进行校正很有可能实质性 改变整个记录及对该记录的解读。（Letter p. 646; News & Views） 关於脊椎动物胎生场景的已知最古老记录（Vertebrate evolution: Live birth in the Devonian） Live birth in the Devonian period 现已绝灭的盾皮鱼曾是一个种类繁多的鱼类类群，被认为是已知最原始的有颚脊椎动 物。然而，如果说牠们还能够生育後代的话，牠们就不是很原始。在澳大利亚晚泥盆纪 Gogo组的所发现的一个引人注目的化石（距今大约3.8亿年前），代表着盾皮鱼的一个 新种，是在生育过程中被作为化石保存下来的。一个很大的胚胎通过一个已经矿化的脐 带残体与成年个体连接在一起。这是已知最老的脊椎动物胎生场景记录，其生殖生物学 特徵与一些现代鲨鱼和鹞鱼具有可比性。（Letter p. 650） 海洋壳层中有丰富而多样的生物（Life under the ocean waves） Abundance and diversity of microbial life in ocean crust 海洋中有丰富的生物，其表面充满着浮游植物，而海床上则有底栖捕食者。即使在海床 下面似乎也有生物。近年来，来自几个方面的证据表明，在海洋的玄武岩壳层内和壳层 上可能有丰富的微生物；而且在理论上，玄武岩改变反应有可能为“化学无机自营养” （chemolithoautotrophic）生长提供充足能量。现在，对两个地点的海床洋壳所做的 一次调查显示，微生物丰富程度和多样性程度之大都出乎意料。这个裸岩基质中的微生 物主要为细菌。令人吃惊的是，海洋壳层中的细菌多样性与陆地土壤中的细菌多样性竟 然差不多。（Letter p. 653） 与脂滴形成及利用有关的基因（Cellular lipids: Trouble in store） Functional genomic screen reveals genes involved in lipid-droplet formation and utilization 脂滴见於几乎所有真核细胞中，含有如三酸甘油脂和固醇酯等中性类脂。目前，人们对 类脂存储的细胞生物学兴趣大增，这主要是由於这些过程在肥胖及相关代谢疾病中所起 的中心作用。Guo等人对果蝇细胞进行了一次整个基因组范围内的RNA干涉筛选，发现了 在脂滴形成及利用中所涉及的基因。所有基因中大约15%参与了这一过程。（Letter p. 657） 磷酯﹛肌醇3-激﹛的p110 α-异形体的作用（Phosphoinositide 3-kinase: Role of the p110alpha isoform） Angiogenesis selectively requires the p110 isoform of PI3K to control endothelial cell migration 磷酯﹛肌醇3-激﹛的p110 α-异形体被发现在正常及病理性血管形成中扮演一个关键角 色。尤其是，它是调控VEGF受体激发下游的内皮细胞迁移所需要的，在RhoA的上游发挥 作用。这一发现表明，p110α-选择性抑制因子，除了牠们在抑制癌细胞增殖中所起的 直接作用外，还能影响肿瘤中病理性的血管形成。（Letter p. 662） 有效生成高亲和力人体单克隆抗体的新方法（Moncoclonal antibodies: A production boost） Rapid cloning of high-affinity human monoclonal antibodies against influenza virus 抗体疗法的应用受到限制的部分原因是，生成完全属於人体的单克隆抗体非常困难。现 在，通过识别人体免疫系统对某种特定病原体产生反应的时间窗口，Wrammert等人研究 出一种有效生成高亲和力人体单克隆抗体的新方法。在接受针对流感病毒的增强免疫接 种的个体中，血液中流感特定的IgG+抗体分泌细胞的数量在接种之後一周达到峰值，占 全部外周B-细胞的大约6%。通过在这个时间窗口内收获B-细胞，就有可能产生超过50个 人体单克隆抗体，牠们 与三个具有高亲和力的目标流感病毒毒株结合在一起。整个过 程所需时间不到一个月，要比传统单克隆生成方法快得多。该方法可应用於任何已有疫 苗的传染病。（Letter p. 667） 登革病毒能与C-型凝集素CLEC45A相互作用（Dengue virus: Reading the signals） CLEC5A is critical for dengue-virus-induced lethal disease 登革出血热由感染了登革病毒的蚊子的叮咬传播，每年感染5000多万人，造成大约2万 人死亡，但目前还没有针对该病毒的疫苗或疗法。对被该病毒作为目标的宿主蛋白以及 负责控制炎症反应及抗病毒免疫的信号通道的识别，是制定治疗方法所必需的。 Szu-Ting Chen等人发现，登革病毒能与C-型凝集素CLEC45A发生相互作用，因而朝着这 个目标迈进了一步。这种相互作用能够促进“促炎细胞因子”（pro-inflammatory cytokines）的生成，在一个小鼠模型中有助於致命疾病的形成。（Letter p. 672） 来自人体细胞的第二种SSB（DNA damage: More protection for ssDNA） Single-stranded DNA-binding protein hSSB1 is critical for genomic stability 一个细胞中的单链DNA非常容易降解，所以细胞通过用单链DNA结合蛋白（SSBs）将单链 DNA覆盖的办法，来将其与核酸﹛屏蔽开来。在真核细胞中，标准的SSB是一个异三聚 体，被称为RPA。在这项研究工作中，Khanna及其同事发现了来自人体细胞的第二种 SSB，他们将其称为 hSSB1。与RPA不同的是，hSSB1是一个单一蛋白，其主要功能似乎 是在细胞对DNA损伤的反应中。（Letter p. 677） DNA损伤修复的机制（DNA repair: Mobilizing chromatin factors） HP1-β mobilization promotes chromatin changes that initiate the DNA damage response 对染色体DNA断裂的已知最早的反应是组蛋白H2AX的磷酸化。现在，Ayoub等人识别出能 够促进这一磷酸化步骤的染色质中的一个动态变化。DNA的断裂迅速使染色质因子 HP1beta动员起来，而且通过一个涉及由酪蛋白激﹛-2完成的磷酸化步骤的一个以前没 有被识别出来的信号级联，H2AX被磷酸化，DNA损伤修复反应得以进行。（Letter p. 682） --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 133.11.70.111