盘点9月Nature前十位亮点论文

　　肠道微生物群丰富程度对健康的影响

　　肥胖是心血管病、糖尿病、骨质疏松症和包括一些癌症在内的其他疾病的一个风险因素。必须有其他影响因素存在，才能确定肥胖者会患哪种代谢疾病。本期Nature上两篇论文分析这些因素中的一个所起作用，这个因素就是肠道微生物群的丰富程度。Le Chatelier等人分析了非肥胖者和肥胖者的肠道微生物基因组成，发现在基因和种类丰富程度上存在显著差别。丰富程度较低人士的肥胖程度、胰岛素抗性、血脂异常和炎症程度都有所提高。微生物丰富程度较低的肥胖者比微生物丰富程度较高者更容易增加体重。作者还发现，仅仅对少数几种细菌标记进行分析，就足以区分细菌丰富程度的高低。Cotillard等人对肥胖或超重人士由饮食诱导的体重降低和采用使体重保持稳定的干预措施过程中的肠道微生物特征进行了监测。他们报告说，高纤维食物(如水果和蔬菜)的消耗增加导致细菌丰富程度增加，并且改善一些与肥胖相关的临床症状。该发现支持将饮食与肠道微生物群的组成联系起来的以前的研究工作，并且说明通过适当的饮食也许能实现永久性的改变。

　　“蛭形轮虫” 无性生殖假说被证实

　　“蛭形轮虫”被认为已经以无性方式存在和分化了数百万年，这很奇怪，因为有性生殖的丧失对后生动物来说被普遍认为是走进了一条演化上的死胡同。此前人们仍怀疑它们也许偶尔会进行有性生殖。但在这项研究中，Olivier Jaillon及同事对一种名叫“Adineta vaga”的“蛭形轮虫”的基因组进行了测序，发现其结构与传统减数分裂(与有性生殖相关的细胞分裂类型)不匹配。其基因组已经历了丰富的基因转换，这可能限制了在没有减数分裂时有害突变的积累。多达8%的基因可能来自非后生动物，可能是通过横向基因转移获得的。这些发现为无性演化提供了肯定证据，支持关于“蛭形轮虫”从古以来进行无性生殖的假说。

　　人类基因组动态甲基化图

　　该图所示为人类基因组的动态甲基化情况：图上x轴(左边)相应于在24种人类细胞和组织类型中所观察到的最大甲基化变化，y轴是平均总甲基化，z轴是CpG 二核苷酸的密度。胞嘧啶的甲基化(通常发生在CpG上)是基因表达的表观调控的一个常见特征。大多数细胞类型都有相对稳定的CpG二核苷酸甲基化模式，而我们对哪些CpG参与基因组调控的认识是有限的。在这项研究中，Meissner及其同事分析了各种不同人类细胞和组织类型的全基因组“亚硫酸氢盐”序列数据集，发现只有大约22%的CpG在这些类型中改变它们的甲基化状态。这些CpG大多数都位于假想的基因调控元素上，尤其是增强子和“转录因子结合点” 上。除了进一步澄清DNA甲基化的分布外，这些具有动态DNA甲基化模式的所选区域还可帮助将效率更高的基因组方法引导到专注于能提供信息的区域，同时也可帮助确定调控元素。

　　心脏和肺的共同发育

　　心血管和呼吸系统需要精确的共同发育来为血液的加氧形成气体交换界面，但心脏和肺是怎样一起发育得呢?现在，通过利用一系列小鼠模型来进行细胞命运分析和功能丧失分析，Edward Morrisey及其同事在心脏的后极内识别出一组多能心肺祖细胞，它们协调心脏和肺的共同发育。作者提出，心脏和肺已形成了一个复杂的、精确的共同发育过程，来确保陆地动物在出生后能够存活。

　　沿一个DNA链向相反方向运动的两个复制叉之间的碰撞，预计会经常发生在具有多个复制起源的真核细胞中。Christian Rudolph等人利用一个细菌系统来观察这种碰撞对细胞的影响。他们发现，碰撞点可被用来独立于一个活性来源重新启动复制，这可能具有潜在的致病效应。 RecG转位酶和几种核酸外切酶能防止这种事件的发生，从而维持基因组的稳定性。

　　防止复制叉的碰撞

　　沿一个DNA链向相反方向运动的两个复制叉之间的碰撞，预计会经常发生在具有多个复制起源的真核细胞中。Christian Rudolph等人利用一个细菌系统来观察这种碰撞对细胞的影响。他们发现，碰撞点可被用来独立于一个活性来源重新启动复制，这可能具有潜在的致病效应。 RecG转位酶和几种核酸外切酶能防止这种事件的发生，从而维持基因组的稳定性。

　　叶酸受体的结构

　　叶酸是包括DNA合成、DNA修复和细胞分裂在内的很多生物过程所需的一种必要维他命。“正常”细胞表达数量相对较少的三个叶酸受体维、、和和，但它们在癌细胞中普遍过度表达;为此，它们是新的化疗方法和癌症造影剂的潜在目标。在这篇文章中，作者解决了人叶酸受体在(它介导叶酸向细胞中的吸收)与叶酸结合在一起的形式的XX射线晶体结构。作者测定了它的“配体结合袋”，并且提供了对于以该受体为目标的新型小分子的开发来说应当会有用的数据。

　　癌症突变具有不同特征

　　尽管所有癌症都被认为是由体细胞突变(身体中除生殖细胞以外的任何细胞的突变)造成的，但我们对所涉及的突变过程相对来说却知之甚少。这项研究分析了来自超过7000癌症的近500万突变，发现了超过20个与癌症相关的不同突变特征。这些特征中有些存在于很多癌症中，其中一个特征属于APOBEC家族的胞苷脱氨酶，而其他特征则是个别肿瘤类型特有的。有些特征与年龄、已知诱变因素或DNA维护中的缺陷有关，但很多的来源却很神秘。这些发现对于了解癌症病因、预防和治疗有潜在意义。

　　东南极洲冰层也受气候变化影响

　　本期封面所示为东南极洲“阿德利兰”一个被气候变化刻蚀出的冰山上的一群“阿德利”企鹅。众所周知西南极洲和格陵兰的冰川近年来因气候变暖一直在向海洋中释放冰，海平面也因此而上升了。相比之下，我们很少听到有关面积要大得多的东南极洲冰层的情况，后者一直被认为对气候变化不太脆弱，原因是它处在一个极端寒冷的气候中。Chris Stokes及其同事利用卫星影像对东南极洲太平洋沿岸的大量冰川进行了测绘分析，发现事实上它们也在对十年尺度的气候变化做出反应。与气候变化相一致的是，这些冰川在上个世纪70年代和上个世纪80年代后退，在上个世纪90年代前进，从本世纪开始大致是既有前进又有后退。作者的结论是，这一世界最大冰层的部分地方对外部力量的反应可能要比以前所认识到的更大。

　　研究证实植物能用电传递受伤信号

　　动物通过神经系统对受伤快速做出反应。Nature杂志1992年发表的一篇论文提出了当时有争议的观点：植物也利用远距离电信号对受伤做出反应。此后人们已经清楚有些植物用电信号来控制它们的运动，尽管这一现象背后的基因并不知道。现在有了可靠实验和遗传证据来支持早先关于伤口信号作用的发现，同时说明与介导脊椎动物突触传递的谷氨酸盐受体相关的蛋白也参与其中。Edward Farmer及同事发现，弄伤拟南芥的一片叶子，会导致刺激“茉莉酮酸酯”(使拟南芥对食草动物和病原体产生抵抗力的植物激素)的电活动在与伤口有一定距离的未受损处传播。这一过程是由被GLR基因编码的阳离子通道介导的。

　　白天和夜晚变暖对植被生产力的不同影响

　　模型和观测研究都表明，气候变暖可能会增强北半球陆地生态系统的植被生长，增加碳存储。然而，在过去50年，全球陆地表面温度在夜晚一直比在白天上升快，而我们对于这种不对称性对植物生产力的潜在影响却知之甚少。这项研究中所提供的来自多方面的证据(包括关于植被绿色程度的28年时间的卫星数据以及对大气 CO2浓度的广泛测定结果)表明，白天和夜晚变暖对北半球的植被生产力有不同影响。白天变暖与北方湿冷地区生产力增加有关，但与干燥温带地区生产力降低有关。相比之下，夜晚变暖降低北方的植被生长，但在干燥温带地区对植被的影响却是有增有降。