11月17日《自然》雜志精選 _自然

【11月17日《自然》雜志精選】

11月17日《自然》雜志精選
封面故事: 昆蟲飛行肌肉的形成

飛蟲間接飛行肌肉的作用是，通過多達每秒1000次的振動來驅動昆蟲的翅膀，并產生極端的機械力。這些極為專業(yè)化的肌肉含有纖絲狀的、由伸展激發(fā)的肌纖維，這些肌纖維與昆蟲身體其他地方的管狀肌肉不同。研究表明，轉錄因子Spalt major（Salm）是纖絲狀飛行肌肉命運的一個主調控因子。

在發(fā)育過程中，Salm通過調控基因轉錄和剪接，將肌肉的結構從管狀切換為纖絲狀。Spalt基因在演化時間相差2.8億年的昆蟲中得到了保持，而人類與Spalt相似的基因SALL1所發(fā)生的突變引起的心臟異常表明，Spalt基因的功能也許還決定脊椎動物中纖絲狀的、由伸展激發(fā)的肌肉。

本期封面所示為一只麗蠅的飛行情況。

多因素綜合作用使大型冰期動物滅絕

冰期迷人的大型動物要么滅絕了，要么活動范圍受到限制。它們的命運是由氣候變化決定的，還是由人類的過度捕獵決定的？根據放射性碳測年和古DNA對猛犸象和長毛犀牛以及馬、野牛、馴鹿和麝牛的最后歲月所作的一項詳細調查顯示，每種動物對其即將到來命運的反應都不相同。更新世末期大型動物的大規(guī)模滅絕不能完全歸因于氣候變化或完全歸因于過度捕獵，而是歸因于很多因素的綜合作用，這些因素對于每個物種來說都是獨特的。

后天獲得長壽或可遺傳

簡單性狀（如植物花的特點和果蠅的眼睛顏色）可以隔代遺傳。本期雜志介紹了一個復雜性狀的隔代后生（外成）遺傳：線蟲后天獲得的長壽命。對父輩ASH-2復合物的 H3K4me3染色質修飾因子的操控，能夠延長隨后三代的壽命。這些發(fā)現(xiàn)表明，父輩中的染色質改變也許并不會在不同世代之間完全重設（復位），同時它們也為壽命的后生（外成）遺傳提供了第一個證據。H3K4me3調控復合物在哺乳動物中是保留下來的，但還需進行更多的研究，來確定是否該復合物的操控對哺乳動物的壽命有可遺傳的影響。

發(fā)現(xiàn)中子星的區(qū)別

大部分中子星都是在鐵核坍縮的超新星中或是在電子捕獲的超新星中形成的。此前，一直沒有可能對這兩個前體所產生的中子星進行區(qū)分。隨著具有不同特征自旋和軌道周期以及不同軌道偏心率的兩個不同亞組雙星的發(fā)現(xiàn)，這種情況可能會改變。這兩個亞組很有可能與兩個不同類型的、可形成中子星的超新星相關，其中電子捕獲事件優(yōu)先在低偏心率體系中產生較短的軌道周期和自旋周期。

首次觀測到動態(tài)“Casimir效應”

一個真空中相互平行的兩個鏡面會產生一個吸引力，這就是“Casimir效應”，該效應將量子真空行為的某些方面與相對論結合在一起。這種力是當真空波動（忽而存在、忽而不存在的虛擬粒子）減小兩個鏡面之間的輻射壓力、產生一個內向力時出現(xiàn)的。這種靜態(tài)效應已得到了深入的研究，但理論還預測存在一個動態(tài)“Casimir效應” ，它是由真空模式在時間上、而不是在空間上的錯配產生的。研究者在一個超導電路中首次觀測到該現(xiàn)象。

砍伐森林的變冷效應

氣候模型表明，林地向草地或農田的轉化可能會通過地表反照率的增加而產生一個變冷效應。但迄今為止，尚未有包含大的氣候和地理范圍的研究工作證明該效應的存在。現(xiàn)在，研究者將來自林地中“渦流協(xié)方差塔”和附近無林地點的溫度數(shù)據結合在一起，發(fā)現(xiàn)在北緯45度以北有一個接近1 ℃的變冷效應。該效應隨著緯度的降低而降低，在北緯35度以南可能會變成正效應（變熱效應）。

南極下的造山運動

隱藏在南極東部冰層下Gamburtsev山系的雷達、引力和磁性數(shù)據顯示：該山系周圍存在一個2500公里長的裂縫，其位置在該山系較厚的地殼根之上。它向有關造山運動的傳統(tǒng)思想提出了挑戰(zhàn)，因為它們位于一個被廣泛認為是穩(wěn)定的克拉通（地塊）上。模擬表明，該山系是由“裂縫—側翼隆起”、“根部浮力”和“均衡反應”的綜合作用形成的，并導致了沖積和冰川侵蝕。

時序在嗅覺中起作用

嗅覺系統(tǒng)對氣味的編碼方式是這樣的：不僅按照哪些神經元對氣味作出反應來編碼，而且按照它們什么時候對氣味作出反應來編碼。對小鼠來說，小鼠去聞某一特定氣味的行為，會在嗅覺神經元中激發(fā)一個精確的活動序列，但尚不知道這種時序信息實際上是否會被讀出和使用。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠能以行為方式報告小到只有10 毫秒的時序差別，而且這種時序信息是編碼在嗅球下游的。

銀環(huán)蛇毒素成分確定

被德克薩斯銀環(huán)蛇咬一口雖不致命，但卻會引起劇烈的、持續(xù)很長時間的疼痛。現(xiàn)在，所涉及的毒素已被定性。純化出的活性成分（MitTx）來自兩種“管家酶”的異常組合，它們的二聚化產生“酸感應離子通道ASIC1”的一個強效的、選擇性的激發(fā)因子。ASIC1的激發(fā)吸引“初級傳入傷害感受器”，后者能夠檢測由熱和炎癥引起的疼痛。該發(fā)現(xiàn)為有關這些離子通道的研究，以及為整個疼痛研究領域的研究工作都開辟了新路徑。

發(fā)現(xiàn)植物感知缺氧的機制

植物對水澇的耐受性是糧食安全的一個重要因素，尤其是在發(fā)展中國家。當植物沒入水中時，它們會缺氧，這會觸發(fā)基因轉錄的變化，而后者又能促進厭氧代謝和維持ATP生產。本期Nature發(fā)表的兩項互補性研究，識別出了擬南芥感知氧含量降低的機制。兩篇論文的作者們報告說，定向蛋白分解的N—端法則通道調控關鍵缺氧反應轉錄因子的穩(wěn)定性。這些蛋白在氧含量低的條件下穩(wěn)定性的增強，可以提高植物的存活能力，所以這可能是對耐澇作物進行基因改良的一個目標。

獲得一種光敏色素結構信息

光敏色素是光受體，通過在紅色和遠紅外光吸收狀態(tài)之間的可逆光轉換來調控植物、真菌和細菌的光反應。研究人員利用溫度掃描低溫晶體學方法，獲得了來自綠膿桿菌的一種細菌光敏色素在光反應期間出現(xiàn)的三個中間體和關鍵構形變化的結構信息。

田天科學時報