本期《自然》《科学》精选

10月4日《Nature》

封面故事： 纪念“太空竞赛”50周年
“太空竞赛”今天是50周年。1957年10月4日（星期四），前苏联发射了第一颗人造地球卫星，让世界为之震动。不管是第一颗人造地球卫星还是前苏联都没有能够穿越时间的长河维持到今天，但前苏联的精神似乎在这一古老帝国核心地区当前的一些政策中获得了新生。在本期Nature上，我们用一组特别约稿来纪念这50年的历程，其中包括一篇关于已有300年历史、目前正在以超过沙皇时代和共产党时代的规模进行现代化建设的俄罗斯科学院的“新闻特写”文章。在一篇评论（Commentary）文章中，自前苏联解体后一直担任俄罗斯科技政策部部长的Boris Saltykov说，在2007年，终于有迹象表明，俄罗斯的研究机构将能够发展进行科学研究和创新的新方法。

宇宙X-射线的来源及其加速
来自在太空中运行的“钱德拉X-射线观测站”的新数据显示，在超新星残体SNR RX J1713.7-3946的壳层中的X-射线热点在以一个一年的时间尺度经历变亮和衰减过程。这一超新星残体的不寻常之处是，其X-射线发射基本上不是热源的。 其快速的变异表明，存在通过一个同步加速过程发挥作用的超相对论电子，它们是X-射线的可能来源。所有这些因素加在一起，造成在一个被放大了100倍以上的磁场中宇宙射线的加速异乎寻常地快。

癌细胞转移有逆转的可能性
关于人类乳腺癌细胞的新的研究工作表明，它们与来自骨髓的间充质干细胞（MSCs）进行配合，来推进癌细胞转移。乳腺癌细胞提示MSCs产生一种细胞因子CCL5，它在癌细胞上发生作用，促使它们入侵和转移。重要的是，受到MSC刺激的癌细胞并没有获得一个稳定的转移表现型，相反，它们会在没有背景信号的情况下回到其恶化前状态。这一结果让我们看到一个可能性：癌细胞的转移编程通过以CCL5或其受体为目标在治疗上也许是能够逆转的。

专门针对痛觉神经元的局部麻醉方法
大多数局部麻醉剂的问题是，它们的作用没有针对性。它们的亲油性使它们能进入几乎任何神经元，在那里，它们会不加甄别地阻断细胞膜中的钠通道。一种阻断特定痛觉神经元的这种活性而又不影响其他感觉或运动神经元的方法，也许可用来创建一种目标性更强的局部麻醉方法，而这正是Binshtok等人在本期Nature上提出的一个观点。他们报告说，利多卡因（lidocaine）衍生物QX-314可以定向于痛觉神经元。正常情况下，QX-314不能穿过细胞膜。但通过允许它经TRPV1通道（一种辣椒素受体）进入细胞可保证其止痛特效，这个通道在细胞中只在痛觉神经元中表达。对大鼠同时施用QX-314和辣椒素，可阻断其机械感觉和对热的感觉，诱发局部麻醉，同时不会出现“正常的”利多卡因麻醉可能造成的瘫痪现象。

牛皮癣的一个诱因
通过浆细胞样树突状细胞（pDCs）的异常激发来产生干扰素，会引起由免疫系统调控的炎症和牛皮癣的发病。现在，这一效应的一个诱因已被识别出来，其形式为人抗菌肽LL37，后者见于牛皮癣患者的皮肤中和受损的皮肤中。这种肽也被称为CAMP，它能将由正在死亡的细胞释放的本来是非刺激性的self-DNA转化成pDCs中干扰素生产的一种强效激发因子。这些发现为LL-37过度表达在驱动牛皮癣以及其他相关疾病中的自免疫皮肤炎症中可能发挥一定作用的观点提供了证据。因此，LL-37拮抗药物对于治疗炎症可能是有效的，而且LL-37本身也可能是疫苗的一种有用的辅药。

玻色-爱因斯坦凝聚态的约瑟夫森效应被观测到
约瑟夫森效应（指电流穿过一个薄的绝缘体障碍层的效应）是首次在一个由两种超导体构成的体系中发现的，这两种超导体的宏观波函数通过一个隧道效应障碍弱耦合在一起。玻色-爱因斯坦凝聚态（BECs）预计也支持约瑟夫森效应，但此前尚未有明确观测结果。现在，Levby等人报告，他们在一个BEC约瑟夫森结合点上观测到了a.c. 和 d.c. 约瑟夫森效应。该系统可能适合用作超导量子干涉装置（SQUID）的一个类比物，能够探测转动。

夏威夷冰川消退的时间
人们对最后一次冰期热带的气候条件以及随后发生的冰川消退知之甚少。现在，通过确定夏威夷Mauna Kea火山上冰碛（由冰川留下的岩石沉积物）的年代，Pierre-Henri Blard等人确定了该冰川消退的时间。利用一个关于冰川程度的模型来估计与这一消退相关的温度变化，他们发现，中太平洋高海拔处的温度在“上次冰期极盛期”要比今天低7 °C左右。全冰川条件在这一地区似乎持续到距今大约15,000年前。这个模式与在格陵兰观测到的模式相似，说明在上次冰川消退过程中，在中太平洋与北大西洋之间在大气上存在一种联系。

中国发现“奥斯坦型化石”
近年来，“奥斯坦型化石”（其特点是，假设存在的胚胎和节肢动物幼虫的软组织保存非常完好）已经改变了我们关于后生动物（metazoans）早期演化的特点。它们之所以被称为“奥斯坦”化石，是因为它们在瑞典首次被发现的含油明矾页岩沉积层名为“奥斯坦”；保存同样完好的化石后来也在其他地方发现了。现在，重要的是，其他地方也包括了中国的下寒武统地层。真甲壳类(Eucrustacea，即有现代特征的甲壳类)化石常见于距今约5亿年前左右的化石记录。新发掘出的来自中国的“奥斯坦型化石”包括已知最早的、三维细节保存完好的真甲壳类，从而使这一类群动物化石记录的历史显著提前。
应的一个诱因已被识别出来，其形式为人抗菌肽LL37，后者见于牛皮癣患者的皮肤中和受损的皮肤中。这种肽也被称为CAMP，它能将由正在死亡的细胞释放的本来是非刺激性的self-DNA转化成pDCs中干扰素生产的一种强效激发因子。这些发现为LL-37过度表达在驱动牛皮癣以及其他相关疾病中的自免疫皮肤炎症中可能发挥一定作用的观点提供了证据。因此，LL-37拮抗药物对于治疗炎症可能是有效的，而且LL-37本身也可能是疫苗的一种有用的辅药。

食物链复杂性与稳定性之间的关系
自然生态系统由生物之间复杂的进食关系网络组成。生态学家试图了解什么使得这种复杂的网络保持稳定，尽管事实上一个扰动就可能会导致种群之际彼此影响的所有种类的链式反应，这样的链式反应也许会使这些食物链变得非常脆弱。现在，Anje-Margriet Neutel等人发现，通过在食物链根部保持一个相对较高的生态系统生物质比例，保持一种“金字塔”形状，食物链的复杂性就可以增加，同时其稳定性就可以保持。这项工作是根据对荷兰两个不同地区的沙丘土壤中地表下的食物链所做的一项长期研究进行的，它使得所谓的“May’s paradox”悖论得到了调和。该悖论认为，随机产生的食物链随着其复杂性的增加，它们的稳定性会下降。

与视觉有关的第二种自适应机制
我们的视觉世界光线水平有一个巨大的范围，比视网膜中的神经元能够表达的输出信号的范围大100倍。然而，我们在从黑暗的电影院到明亮的阳光下等相差很大的光线条件下仍然能够看到东西。这其中的部分原因可能是因为，锥形光受体能够使自己的平均输出适应环境光照条件。现在，研究人员在锥形双极细胞和神经节细胞之间发现了第二种自适应机制。两个自适应机制是互补的，当光线水平提高时，主导点（dominant site）会从视网膜回路切换到锥形自适应机制。

两种分解酶复合物的晶体结构
同源DNA双链之间的遗传重组在基因组的维持和增殖中扮演一个关键角色。这一过程的核心中间体是一个四通路的结合点（Holliday），连接着两个DNA双链。这两个链最终分开，形成两个单独的DNA双链。各种不同类型的结合点分解酶见于原核生物、真核生物和它们的病毒。这些核酸酶对于DNA分歧点（branchpoint）有高度选择性。现在，两个小组描述了两种不同的结合点分解酶的复合物的晶体结构，这两种分解酶分别是endonuclease 1 (phage T7) 和 endonuclease VII (phage T4)，每个都与DNA结合点结合在一起。这两种酶在结合时使结合点的结构显著扭曲。新的结构揭示了这两种酶何以对DNA结合点有选择性，也揭示了分解反应的原理。

10月5日《Science》

对黑猩猩来说两个葡萄干比没有好
本期一篇研究报告揭示，当黑猩猩玩“最后通牒”游戏时，它们没有表现出像人类那样的公平感。“最后通牒”游戏是被广泛接受的用来衡量不同年龄、不同文化的人类群体中的公平感的有效实验。在这个游戏中，如果由游戏一方提出的分赃方案被另一方认为不够公平（比如达不到总数的40%到50%），另一方通常会拒绝接受方案，结果使游戏的双方都得不到好处。过去试图了解现存的与我们最近的物种的公平感的实验是一个类似“独裁者”的游戏，这个游戏中，第二个玩方完全不能影响决定。Keith Jensen和文章共同作者把“最后通牒”游戏简化成黑猩猩能玩的。第一个黑猩猩通过把一个装葡萄干的抽屉尽可能地部分拉出来，从而向第二个黑猩猩提出一个分葡萄干的方案。如果第二个黑猩猩接受方案，它把抽屉完全来出来，两个黑猩猩能按方案分吃到葡萄干。如果第二个黑猩猩不接受方案，它拒绝把抽屉全部拉出来，两个黑猩猩都吃不到葡萄干。游戏用10个葡萄干和不同的方案分配：公平的(各50%)、超公平的（第一个得20%/第二个得80%）、不公平的（第一个得80%/第二个得20%）、或超不公平的（第一个得100%）。第二个黑猩猩通常除了它一个也得不到的方案外，接受任何分配方案，所以研究人员发现，因此黑猩猩提出公平分配方案的倾向也比较小。正如Jensen所说，“第二个游戏者的惩罚权利使最后通牒游戏成为对公平的有力检验”。
英文摘要：Chimpanzees Are Rational Maximizers in an Ultimatum Game,Keith Jensen, Josep Call, and Michael Tomasello

圈养繁殖的不利一面
一项新研究报告指出，圈养繁殖的虹鳟释放到野外后，其后代的适应力不如野生的。圈养繁殖曾经是最濒危物种的主要保护方式，但是现在被广泛用于恢复衰退的自然种群，包括太平洋鲑鱼和虹鳟。从理论上来说，危害野生种群的遗传变异可能在圈养繁殖的种群中积累起来，因为圈养繁殖使种群少受自然选择的压力。为了检验这个想法，Hitoshi Araki和同事研究了圈养繁殖的虹鳟在野生环境中繁殖时的生殖成功率。文章作者分析了后代的遗传系谱以及它们的成年存活率。结果表明，当圈养繁殖的种群回到野生环境后，它们繁殖的后代存活到成年的成功率比野生虹鳟的低40%左右，这意味着需要对圈养繁殖项目对恢复衰退的野生种群的影响做进一步的评估。
英文摘要：Genetic Effects of Captive Breeding Cause a Rapid, Cumulative Fitness Decline in the Wild,Hitoshi Araki, Becky Cooper, and Michael S. Blouin

野生乌鸦也会用工具
新喀里多尼亚乌鸦用科学家固定在其尾部羽毛上的小型摄像机自我记录了它们在野外富于机智地使用工具的能力。这种鸟在实验室里展示出相当的本领，在研究人员的录像机前能用工具完成聪明的技巧。但是这些类似于乌鸦现实电视的结果与自然界有关联吗？实验室研究是否的确揭示了帮助这些鸟在野外生存的行为呢？为了寻找答案，Christian Rutz和同事将录像机固定在野生乌鸦身上。观察野生乌鸦一直比较困难，因为它们对人类的打扰很敏感，它们生活在森林覆盖的深山中，人不容易看到它们。通过分析摄到的录像，研究人员能对这些鸟在自然界寻找食物的效率作出估计：它们在地面觅食时每小时找到8小块食物。研究人员还发现，这些鸟的工具使用以及选择（比如小树枝、干草状的杆）比过去认为的要多样化，而且这些鸟也许保存特别“好”的工具以备将来使用。文章作者提出，录像跟踪应该能用于研究许多其他远离人类的鸟类的行为和生态。
英文摘要：Video Cameras on Wild Birds,Christian Rutz, Lucas A. Bluff, Alex A. S. Weir, and Alex Kacelnik

深海物种的多样性
对太平洋中两个相邻的深海热液喷口中微生物的基因组普查揭示，其中的细菌和古生菌种群的多样性极高、而且种类比过去估计的多得多。虽然这两个喷口相隔小于3公里，每个喷口有不同的化学和不同的微植物群。每个喷口包括了来自海底深部、喷口各个地方、以及附近海水中的生物。研究人员用新的DNA测序技术编目了这些微生物群体的广泛性和多样性，提供了比过去更多的细节。Julie A. Huber和同事用一种技术检验了在所有微生物中都有的核糖体RNA基因的超过90万个字母的序列。他们用该基因一个多变的短区域中的微小差异编目了这两个喷口中生命的多样性。其中古生菌的多样性比细菌的低，而且古生菌多样性的普遍模式是几个明显的种群占主导地位，多样性主要来自几千个低数量的种群。
英文摘要：Microbial Population Structures in the Deep Marine Biosphere,Julie A. Huber, David B. Mark Welch, Hilary G. Morrison, Susan M. Huse, el al.