3月20日《自然》杂志精选

封面故事：水问题专刊

全世界10多亿人缺少安全饮用水，超过20亿人几乎没有或根本没有卫生设施。在发展中国家及发达国家，由人类活动所产生的污染物越来越多地进入水源。世界是否能够、是否愿意为不断增长的人口提供生命之水?本期Nature专刊从科学、经济和政治层面探讨全球水问题。

James Bartram概述了世界卫生组织的政策制定者们在规划发展中国家的卫生革命方面所面临的挑战。在多数国家，农业灌溉占淡水使用量的大部分，超过饮用水和家庭用水，但能源生产中水的使用量也在快速赶上来。Mike Hightower和Suzanne Pierce介绍了目前正在制订的、可以改进能源部门用水情况及用水效率的措施。也有人提出，区域土壤水分预测模拟是否也能起到这种作用?抗旱作物和精细耕作怎样用更少的水来满足需要?印度有足够的水来满足其目前的需要，但随着人口增长，对水的需求也将增长。Daemon Fairless对一项通过将河流连接到一个庞大的运河网络中来满足该国水需求的宏大计划进行了分析。对新的水净化技术进行研究的需求也很迫切。在一篇内容广泛的综述文章中，Mark Shannon等人突出介绍了目前正在开发中的技术，我们希望这些技术能够在今后几十年里为我们提供饮用水。水几乎到处都是，但物理学家仍然在用不同理论来解释其结构。与此同时，Books&Arts栏目对一个关于水安全及受到水的惊人模式启发的两个美术家的纪录片进行了分析。

钕—钐同位素系统及行星组成

钕—钐同位素系统有两个有用的同位素时钟。钐-147衰变为钕-143是关于古火山岩年龄及来源研究的一个主要工具。而钐-146(半衰期相对较短，为1.03亿年)衰变为钕-142是一个用来确定行星类天体中地幔分异时间的高精度工具。然而，年代学假设，整个行星的组成与被称为球粒陨石的原始的、未分异的陨石组成是相同的。因此，球粒陨石与陆地样品之间在钕同位素比例上的差别也许能够指示上层地幔的早期分离，或能指示地球整体上具有一种非球粒陨石组成。Caro等人为16种火星陨石提供了高精度钕同位素数据，并且发现，火星也有一种非球粒陨石组成。这说明地球、月球和火星都是在太阳系内某个地方通过吸积形成的，钐/钕比例要比在小行星带(被认为是球粒陨石的来源)中吸积的物质的这一比例高出约5%。

现代叠层石是古生态系统残留物

叠层石是活的分层结构，由微生物所形成的生物膜(通常为蓝绿藻)与粒状物的沉积相结合而在浅水中形成。它们今天比较罕见，但大约20亿年来，在它们35亿年前进入化石记录之后，它们是地球上生命的主要证据。现代叠层石仍然像它们那些已成化石的祖先一样。但现代微生物是古生态系统的残留物呢，还是仅仅是有着相似生活方式的后来者?对现代叠层石和凝块叠层石(英文名为thrombolites，像叠层石，但有不规则的内部结构)中的噬菌体群落所作的一项环境基因组研究表明，与叠层石相关的噬菌体彼此之间极不相同，与迄今所研究过的生态系统也极不相同。该发现支持了这样一个假设：现代叠层石是古生态系统的残留物。

种群规模变化及其调控因素

昆虫、鱼、鸟和哺乳动物的种群大小在不同年份之间变化很大。这种变化通常仅被看作“噪音”，是揭示内在丰度模式的一个障碍。这种现象导致了关于种群数量增长是否会由于资源有限而大量减少的问题出现分歧的理论。Minto等人采用一种新方法来解决这一问题，即把重点放在以前被认为是一种障碍的变化本身的模式上。他们认为，如果种群按照其大小调控的话，那么在可变化的数据上应当有能看得出来的模式。这个假设得到关于鱼类物种的全球数据库的一项研究的支持。所作预测与所有种群大小都相关，尤其是揭示了这样一个事实：种群规模越小，变化将越大。如果仅仅考虑一个种群的平均数量，就会错过这个事实，就会增加使种群数量跌落到灭绝程度的风险。

惩罚似乎并不是为了促进合作

人们提出很多理论来解释人类合作的演化。其中一个理论是，代价高昂的惩罚可以促进合作。该理论认为，尽管那些实施惩罚者要付出代价，但人人都能受益于平均结果。但是我们的互动大多数都是重复的，在这些情况下惩罚会导致报复。Dreber等人采用一种基于“囚徒困境”游戏的实验经济学方法发现，惩罚会增加合作的频率，但不会增加平均报偿。成本高昂的惩罚不会为集体提供整体优势。而且最终获得最高总体报偿的成员(“赢家”)倾向于不采用惩罚，而那些获得最低报偿者(“输家”)最经常使用惩罚。似乎成本高昂的惩罚的形成并不是为了促进合作，而是为了其他某种目的。

解读思想也许将不再是科幻

最近的功能性核磁共振成像(fMRI)研究表明，根据由不同类别可视图像所激发的活动模式，有可能推断出视场中的简单模式，或推断出它属于哪个类别。Kay等人将这种方法又向前推进了一步。他们新开发出的一种解码方法(基于量化感受模型，这种模型对视觉刺激与早期视觉区域中fMRI活动之间的关系进行定性)能够以高准确性识别一个观察者所看到的特定自然图像，即便该图像是从1000个不同图像中随机选出的;而且原则上还能识别出多达1011个。这个结果促使人们去想：也许很快就有可能去解码如视觉表象和梦境等主观感知体验，这是一个以前仅限于科学幻想领域的思想。

记忆性CD4 T细胞的起源

这项研究所探讨的是T细胞生物学中的一个基本问题：记忆性CD4 T细胞的发育起源。在关于长寿命、记忆性CD4 T细胞的起源，以及关于effector CD4 T细胞如CD8 effector T细胞是否能够充当记忆细胞发育“先祖”的领域，已经存在相当大的争议。Harrington等人利用一个新颖的细胞因子报告转基因体系来评估专一的IFNg-producing effector T细胞与记忆T细胞后代之间所存在的一个可能的细胞系联系，发现了记忆T细胞来源于effector CD4 T细胞库的证据。这项工作对于疫苗开发和自身免疫性，以及对以确定记忆性CD4 T细胞的分子结构为目的的未来的研究工作都有参考价值。

(田天/编译，更多信息请访问http://www.naturechina.com/st)