12月3日《科学》杂志内容精选

12月3日《科学》杂志封面

　　靠毒性废物生活——吃砷的细菌

　　一项新的研究报告说，研究人员发现了一种可以完全依靠砷来生活和生长的细菌。这些发现第一次指出，有一种微生物可以用一种毒性化学物质（而非常见的磷酸盐）来支持其生长和生命。

　　砷对活体生物通常具有高度的毒性，因为它会破坏生物的代谢通路，但在化学上，它与磷酸盐类似。

　　科学家从前曾经发现过可用化学方式改变砷的微生物；这些微生物与孟加拉及亚洲其他地区的地下水中毒事件有关，因为那里的人们为了避免感染霍乱而转用凿孔中的水或井水。

　　现在，Felisa Wolfe-Simon及其同事发现了一种能够完全以砷替换磷的细菌，它甚至可以将砷结合到其DNA中去。 这种喜好盐的细菌是变形菌门中的盐单胞菌科家族中的一员，该细菌来自加州的有毒而且多盐的莫诺湖。

　　在实验室中，研究人员在皮氏培养皿中培养这种细菌。研究人员逐步地用砷来取代磷酸，直到该种细菌可在不需要磷酸的情况下生长。磷酸是所有细胞中各种大分子的构建单元，这些大分子包括核酸、脂质和蛋白质。

　　该研究团队用放射性同位素来密切跟踪细菌中的砷代谢途径，包括从砷的摄取到它被结合到不同的细胞成分之中。砷在该细菌中完全取代了其DNA分子中的磷酸。

　　我们如何忘却东西？

　　当脑子受伤后造成记忆力变差时，人们通常认为这是脑中资讯丧失或资讯变得无法获取的后果。但是现在，研究人员给出了一种替代性的解释：脑子受伤患者在观看熟悉物件时会将其当做新的物件，他们可能将新的物件看做是熟悉的物件，从而为他们自己制造了一种“虚假的记忆”。

　　Stephanie McTighe及其同事在大鼠中做了一个实验，在该实验中，他们单独地（而非同时地）给这些大鼠展示了一个熟悉的物件及一个新的物件（这是在大多数从前的记忆测试中所做的实验），他们对健康及脑损伤大鼠是如何对待这两种物件的进行了观察。

　　在正常情况下，健康大鼠会对熟悉的物件花较少的探索时间（证明其有某些记忆力），而对新物件花较多的探索时间。然而，这些研究人员说，那些脑子受伤的大鼠似乎将它们熟悉的及陌生的物件认作是相同的东西。

　　当研究人员在这些大鼠探索这些物件之前和之后将它们放置在一个黑暗无光的环境之中（以此来限制对它们的视觉刺激），McTighe及其团队注意到，脑子受伤的大鼠不再会将熟悉的物件与新的物件混淆起来。

　　这一发现表明，持续性的视觉刺激（每当我们睁开眼睛的时候它们就会对我们进行大肆轰击）具有影响我们脑中的还没有充分发展成或固定下来的片断记忆的能力。将这些结果与那些先前的研究相结合，McTighe和她的同事提示，脑中的特定区域会通过它们专门的信息处理功能来形成整体的记忆。

　　他们不赞成脑中的某个特别的区域是作为专门的记忆系统的这一概念。在Howard Eichenbaum所撰写的观点栏目中，他将这些结果放在了一个范围更广的背景之中，他讨论了它们是如何与我们对脑子处理记忆的不断变化的理解相适应的。

　　脑中维持的痛感

　　研究人员在小鼠身上找到了一个酶，当该酶在脑中被激活的时候，它看来会增加和维持神经损伤后机体对疼痛的敏感性。在受伤的几天之后阻断该酶的作用可减轻疼痛，提示该酶可成为治疗慢性疼痛的一个有前途的靶标。

　　Xiang-Yao Li及其同事开展了数项聚焦于神经细胞中蛋白激酶 M zeta 的分析，这些神经细胞位于脑中的前扣带皮层部分。神经损伤激活了这些神经元中的该种酶，而这又转而触发了与学习、记忆及持续性感受疼痛有关的长时间的突触变化。

　　文章的作者说，这个酶看来与维持慢性疼痛相关的神经元变化有关。

　　新材料在极端温度下仍然有黏性和弹性

　　研究人员用碳纳米管开发出了一种材料：它具有像蜜糖那样稠厚液体的缓慢流动的性质，但同时也有橡皮那样的可复原的弹性。他们说，在极其广泛的温度范围内，这些性质仍然存在。这样的材料被称作具有“黏弹性”。

　　Ming Xu及其同事报告说，他们的新型黏弹性材料在-196至1000摄氏度的范围内都能维持其独特的性质。

　　在正常情况下，黏弹性物质会在过热的时候分解，并在过冷的情况下变脆。但是，当其在极端的温度范围内发生变形之后，这种材料可像鞋底、耳塞和床垫那样恢复其形状；这一事实提示，这种材料将来可能会在太空探索中有用途。

　　为了构建这种材料，Xu及其他的研究人员创建了一种随机性的长的、相互连接的有单层、双层及三层管壁的碳纳米管网状结构。他们提示，这种持续的稳定性是因为个别纳米管在接触点处拉开和关闭时能量的消散所造成的。在一篇观点栏目中，Yury Gogotsi对这种材料及其应用进行了较为详尽的解释。

　　（本栏目文章由美国科学促进会独家提供）