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2008年1月3日Nature中文摘要
封面故事: 磁单极理论上有可能存在
Magnetic monopoles in spin ice
我们都熟悉携带负电荷或正电荷(如电子和质子)的基本粒子,但还没有关于存在带一
个净磁荷
(magnetic charge)的基本粒子的证据。磁铁似乎总是有不能分开的北极和南极,没
有已知的磁单极
(magnetic monopoles),尽管人们都在努力观测它们。现在,一项有趣的理论研究提
出,磁单极是可能
存在的——不是以基本粒子的形式存在,而是以“自旋冰”(spin ice)等奇异的凝聚态
物质系统中的出射粒子(emergent particles)的形式存在的。该理论(基于与量子霍
尔系统中所看到的分数电荷或准粒子的类比)还能解释自旋冰中已经在实验中观测到、
但至今尚不理解的一种神秘相变。本期封面图片所反映的是一个正在分裂成单独的单极
状态的自旋冰体系中电子自由度的偶极状态,由Alessandro Canossa提供。
(Letter p. 42; News & Views)


昆虫性肽受体已被发现(Life after sex)
A receptor that mediates the post-mating switch in Drosophila reproductive
behaviour
多数昆虫的雌性在交配后其生殖行为都发生一个深远的变化:它们会变得对求偶的雄性
不能接受,并开始产卵。
尤其是雌蚊子,它们在交配后开始找血吃。这种变化是由雄性精液中存在的因子诱发
的,并且在1988年,
果蝇的这种活性因子被发现是一种小的肽分子,称之为“性肽”(sex peptide)。现
在,
科学家长期寻找的这种肽的受体蛋白已经被识别出来。这种性肽受体(原来就是孤儿受
体CG16752)
在与其他跟性相关的行为有关系的一个子集的神经元中发挥功能。该受体在不同昆虫物
种中都被高度地保留了下来,
从而提出这样一个可能性:我们有可能以该受体为目标,来破坏有害昆虫的生殖行为,
或干扰能够传播疾病的昆虫寻找宿主的行为。
(Article p. 33; News & Views)


最年轻的太阳系外行星(A young planet takes a bow)
A young massive planet in a star–disk system
已知太阳系外行星的数量已达三位数,但此前这些行星中没有一个可以称之为“年轻”
的行星。
现在,一颗巨大的年轻行星——其质量为木星质量的六倍——已在附近恒星 TW Hydrae
周围的尘埃盘中被探测到。
TW Hya只有800万到1000万年,它已经被确定为是形成行星的一个可能的地点,
并且在其环星盘中还存在一个行星系统的构造单元。新的观测结果的重要性在于,
它为太阳系外行星形成的时间尺度施加了一个直接限制条件。
(Letter p. 38)


超小纳米颗粒三维结构的确定(Nanocluster structures)
Three-dimensional atomic-scale structure of size-selected gold nanoclusters
确定超小纳米颗粒的三维结构很困难,因为它们不稳定,并且会与用来分析它们的任何
入射电子束发生相互作用。
现在,通过将象差校正的扫描透射电子显微镜与成像模拟技术结合起来,研究人员以单
原子分辨率确定了专门准备的、
大小经过选择的金纳米团块的大小、形状、取向和原子排列。这些颗粒是在气相中制备
的,
软着陆在一种无定形的碳基质上。这些材料在催化和生物应用方面可能派上用场。
(Letter p. 46)


北半球秋季变暖的原因(Autumn warming)
Net carbon dioxide losses of northern ecosystems in response to autumn
warming
对北半球大气二氧化碳浓度和生态系统二氧化碳通量的年际变化所做的一项分析表明,
秋季较为温暖的气候条件与早秋到冬季大气中二氧化碳的积聚有关。这个结论似乎是反
直觉的:
温暖的秋季肯定意味着更长的生长季节和对陆地碳汇的一个有利影响,因为树木和植物
等能够制造更多生物质。
 卫星观测结果和数值模拟对此提出一种解释。由更高温度引起的呼吸作用的增强造成
足以抵消光合作用增强所产生好处的碳损失,
限制了这些生态系统作为碳汇所具有的潜力。而且,
响应于秋季变暖所出现的二氧化碳损失还会将春季多吸收的二氧化碳大部分抵消掉。
如果未来的变暖在秋季比在春季发生得更快,那么北半球生态系统封存碳的能力就可能
会以比以前的预测更快的速度下降。
(Letter p. 49; News & Views)


北极地区变暖速度为什么更快(Warming with altitude)
Vertical structure of recent Arctic warming
气候变化最显著的迹象中的一些是在北极看到的,例如,那里的近地表变暖在过去几十
年里几乎是全球平均水平的两倍。
 这一“北极放大效应”的深层原因仍然不确定,但对根据这一时期在该地区所做模拟
和观测研究获得的一个温度数据集所做分析为此提供了一些线索。
关键发现是关于远离地表之上的大气温度放大效应的证据。这不大可能是在一年中大部
分时间冰雪覆盖减少的一个后果,
说明大气热输送的变化等因素可能与最近北极地区的变暖有关。
(Letter p. 53)


声波触发地震的实验研究(Straining at the leash)
Effects of acoustic waves on stick–slip in granular media and implications
for earthquakes
由地震波诱导产生的小应力可在几千公里之外触发地震,并且断裂经常是在地震波过后
很长时间才出现的。
这种动态地震触发现象背后的机制尚不知道。关于颗粒摩擦的实验室研究已经成为研究
断层区过程的一个有用工具,
正如对颗粒介质(玻璃珠子)中所发生的粘-滑(stick-slip)现象进行跟踪的新的实
验所表明的那样
(研究人员将实验分成两种情况:一种是不用声波刺激地震的触发,另一种是用声波刺
激地震的触发)。
结果表明,与触发的余震相应的小幅度断裂事件是在当施加幅度足够大的声波时出现
的。
震动还会使得大的滑动事件相对于那些没有波扰动的事件在时间上被破坏,
说明构造断裂的动态应力作用在决定地震复发的复杂性上可能起一个类似的作用。
(Letter p. 57)


Ets2是唐氏综合症患者肿瘤发病率低的原因(Downs syndrome cancers)
Trisomy represses ApcMin-mediated tumours in mouse models of Down's syndrome
一些流行病学研究曾经表明,唐氏综合症(这种病的患者携带三个版本的21号染色体,
被称为trisomy 21)
患者固体肿瘤发病率较低。其他研究未能证实这一发现。用唐氏综合症的Ts65Dn小鼠模
型(携带三个版本的21号染色体,
涉及大约100个基因)所做实验可能已经解决了这些矛盾的发现。它们显示,
小鼠身上与人类21号染色体上的基因相当的一组基因的三版本化能够降低一些小肠肿瘤
的发病率,
而同样基因的一个版本的存在则会增加肿瘤数量。这一取决于剂量的效应可归因于转录
因子Ets2。因此,
Ets2(此前人们知道它是一种致癌基因)也可以起一种对剂量敏感的肿瘤抑制因子的作
用,
并且是癌症预防的一个潜在的药物作用目标。
(Letter p. 73; News & Views)


NUMB蛋白的抗癌作用(NUMB’s anticancer role)
NUMB controls p53 tumour suppressor activity
NUMB蛋白通过与一个NOTCH家族的胞质膜受体发生相互作用来参与决定细胞的命运,并
且在
内吞作用中也发挥一定作用。过去,人们知道它的表达在人类乳腺癌中被降低。现在,
NUMB已被发现通过抑制泛素连接酶Hdm2、
从而防止主要肿瘤抑制因子p53被破坏来起一种肿瘤抑制因子的作用。另外,NUMB在乳
腺癌中较低的表达水平被发现与预后较差有关。
这些发现将以前被认为无关的两个细胞生物学领域关联了起来,并且对于合理的癌症疗
法的设计也有潜在参考价值。
(Letter p. 76)


用大肠杆菌生产高质量生物燃料(Aiming high in biofuels)
Non-fermentative pathways for synthesis of branched-chain higher alcohols as
biofuels
“高级”醇类作为生物燃料比乙醇有优势,因为它们能量密度更高、吸水性更低;“支
链”醇类比直链醇类有更高辛烷值。
过去,一直无法用原生微生物来生物合成这些醇类。现在,研究人员通过基因工程手段
对大肠杆菌进行改造,
已经可以用它们来从葡萄糖生产高级醇(包括异丁醇、1-丁醇和2-苯乙醇)。
该方法涉及对氨基酸生物合成通道中的中间体进行分流,来合成想要的醇类,它可帮助
通过微生物发酵来大规模生产生物燃料。
(Letter p. 86)


线粒体tyrosyl-tRNA合成酶CYT-18与一种核酶复合体的晶体结构(Old world order)
Structure of a tyrosyl-tRNA synthetase splicing factor bound to a group I
intron RNA
地球上的生命据信是从一个“RNA世界”演化来的,在这个世界上,RNA分子既催化重要
的化学反应,又携带遗传信息。
在现代生物学中,蛋白已经成为细胞中完成酶催化作用的主要角色,而核酸则仍旧扮演
携带遗传信息的角色。然而,在细胞内,
仍然有RNA世界的遗迹。其中的一个遗迹就是线粒体tyrosyl-tRNA合成酶CYT-18,它来
自真菌链孢霉(Neurospora crassa),
也与一种group I intron 核酶结合,并且帮助进行剪接(splicing)。现在,这一蛋
白/核酶复合体的晶体结构已被确定。
它们的相互作用界面与CYT-18用来在其酶催化作用中与tRNATyr结合的界面是不同的。
研究人员还发现了在非拼接tRNA合成酶中不存在的特定变化,说明它们可能是RNA-蛋白
复合体从只有RNA的酶演化而来的方式。
(Letter p. 94)



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NEWS AND VIEWS
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Down's syndrome: Paradox of a tumour repressor pp21 - 22
Having three copies of chromosome 21 reduces the incidence of solid tumours
in people with Down's  syndrome. Studies in mice provide clues to why, and
highlight a complex gene-function relationship.
David W. Threadgill
doi:10.1038/451021a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451021a.html

50 & 100 Years Ago p22
doi:10.1038/451022a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451022a.html

Magnetism: Freedom for the poles pp22 - 23
Magnetic poles always come in twos, a north and a south. That received
wisdom has not stopped physicists from searching for 'monopoles' in
accelerators and cosmic rays.
Theory now indicates
a better place to look.
Oleg Tchernyshyov
doi:10.1038/451022b
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451022b.html

Aquaculture: The price of lice pp23 - 24
Wild salmon stocks in Canadian coastal waters are being severely affected by
parasites from fish farms. So intense are these infestations that some
populations of salmon are at risk of extinction.
Andrew A. Rosenberg
doi:10.1038/451023a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451023a.html

Neuroscience: Love hangover pp24 - 25
In many species, males have developed strategies to safeguard their genetic
material from dilution by that of competing males. Fruitflies achieve this
by altering the behaviour of their partners.
Leslie C. Griffith
doi:10.1038/451024a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451024a.html

Carbon cycle: Sources, sinks and seasons pp26 - 27
Changes in the phasing of seasonal cycles of carbon dioxide in the
atmosphere mark the time when a region becomes a source or a sink of CO2.
One study of such changes prompts thought- provoking conclusions.
John B. Miller
doi:10.1038/451026a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451026a.html

Optics: Watch your back p27
A proposal for transporting photons invisibly between two unconnected points
in space seems worthy of a Star Trek plot. But it is in principle wholly
realizable, and could open up new vistas - literally.
Kosmas L. Tsakmakidis and Ortwin Hess
doi:10.1038/451027a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451027a.html

Obituary: Alan J. Southward (1928-2007) p28
Marine biologist: a pioneer of marine ecosystem time series.
Paul R. Dando
doi:10.1038/451028a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451028a.html

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NEWS AND VIEWS Q&A
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Astronomy: Extrasolar planets pp29 - 31
Hundreds of planets are known to orbit stars other than the Sun, and
unprecedented observations of their atmospheres and structures are being
made. It's an invaluable opening for understanding the planets' diverse
natures, the formation of our Solar System, and the possibility of habitable
planets beyond our home.
Dimitar D. Sasselov
doi:10.1038/451029a
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/451029a.html

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LETTERS
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A young massive planet in a star-disk system pp38 - 41
J. Setiawan et al.
doi:10.1038/nature06426
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06426.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06426.html

Magnetic monopoles in spin ice pp42 - 45
C. Castelnovo, R. Moessner and S. L. Sondhi
doi:10.1038/nature06433
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06433.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06433.html

Net carbon dioxide losses of northern ecosystems in response to autumn
warming pp49 - 52
Shilong Piao et al.
doi:10.1038/nature06444
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06444.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06444.html

Vertical structure of recent Arctic warming pp53 - 56
Rune G. Graversen et al.
doi:10.1038/nature06502
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06502.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06502.html

Effects of acoustic waves on stick-slip in granular media and implications
for earthquakes pp57 - 60
Paul A. Johnson et al.
doi:10.1038/nature06440
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06440.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06440.html

TRPC channel activation by extracellular thioredoxin pp69 - 72
Shang-Zhong Xu et al.
doi:10.1038/nature06414
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06414.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06414.html

Trisomy represses ApcMin-mediated tumours in mouse models of Down/'s
syndrome pp73 - 75
Thomas E. Sussan et al.
doi:10.1038/nature06446
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06446.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06446.html

NUMB controls p53 tumour suppressor activity pp76 - 80
Ivan N. Colaluca et al.
doi:10.1038/nature06412
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06412.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06412.html

Poly(ADP-ribose)-binding zinc finger motifs in DNA repair/checkpoint
proteins pp81 - 85
Ivan Ahel et al.
doi:10.1038/nature06420
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06420.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06420.html

Non-fermentative pathways for synthesis of branched-chain higher alcohols as
biofuels pp86 - 89
Shota Atsumi, Taizo Hanai and James C. Liao doi:10.1038/nature06450
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06450.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06450.html

Distinct domains of tRNA synthetase recognize the same base pair pp90
- 93
Kirk Beebe, Marissa Mock, Eve Merriman and Paul Schimmel
doi:10.1038/nature06454
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06454.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06454.html

Structure of a tyrosyl-tRNA synthetase splicing factor bound to a group I
intron RNA pp94 - 97
Paul J. Paukstelis et al.
doi:10.1038/nature06413
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06413.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06413.html

Structure of the sulphiredoxin-peroxiredoxin complex reveals an essential
repair embrace pp98 - 101
Thomas J. Jonsson, Lynnette C. Johnson and W. Todd Lowther
doi:10.1038/nature06415
Abstract:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06415.html
Article:
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/full/nature06415.html

 
    
 


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