1月3日《自然》杂志精选

封面故事：
 
磁单极理论上有可能存在

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，但还没有存在只带一个净磁荷的基本粒子的证据。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，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”等奇异的凝聚态物质系统中的出射粒子的形式存在的。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自旋冰体系中电子自由度的偶极状态。

 
科学家发现昆虫性肽受体
 
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。1988年，科学家发现果蝇身上这种活性因子是一种小的肽分子，称之为“性肽”。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）在一个与其他性行为也相关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。
 
北半球秋季变暖的原因
 
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作的一项分析表明，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足以抵消光合作用增强所产生的好处，从而造成碳损失，限制了这些生态系统作为碳汇所具有的潜力。而且，这种秋季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以比过去预测更快的速度下降。
 
北极地区变暖速度为什么更快
 
某些最显著的气候变化迹象是在北极看到的，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，但通过分析对该地区所作的模拟和观测研究获得的温度数据集，可以为解答这个问题提供一些线索。其关键发现是远离地表之上的大气温度放大效应的证据。这不大可能是因为一年中大部分时间冰雪覆盖减少的后果，但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。
 
声波触发地震的实验研究
 
由地震波诱导产生的小应力可在几千公里之外触发地震，而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所施加声波幅度足够大时出现的。
 
用大肠杆菌生产高质量生物燃料
 
“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。
 
线粒体tRNA合成酶与核酶复合体的晶体结构
 
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。其中一个遗迹就是线粒体tyrosyl-tRNA合成酶CYT-18，它来自真菌链孢霉，也与一种group I intron核酶结合，并且帮助进行剪接。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，它们可能是RNA-蛋白复合体从只有RNA的酶演化而来的方式。
 
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