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5月12日《自然》要览

摘自www.natureasia.com

发布时间:2016-05-24来源:作者:4331



    封面故事: 抗生素抗性基因的分布和扩散图
    
    本期封面所示为秘鲁首都利马位于城乡接合部的一个贫穷棚户区,名叫 “Pampas de San Juan de Miraflores”。绘制抗生素抗性基因的分布和扩散图是公共卫生方面的一项优先任务。Gautam Dantas及同事定性了来自拉丁美洲两个低收入社区的细菌群落结构和抗性基因交换网络,这两个社区分别是萨尔瓦多首都圣萨尔瓦多以南35公里的一个由自耕农组成的村庄和秘鲁首都利马西南大约15公里的沙丘地带的一个棚户区。通过对数百个相互联系的人类粪便和环境样本进行功能基因组学研究和全元基因组测序(whole-metagenome sequencing),作者发现,不同生境的“抗性组” (resistome)的结构一般是由细菌系统发育 (bacterial phylogeny)沿生态梯度决定的,但关键抗性基因能穿过这些边界。他们还对粪便管理方式在防止抗性基因扩散中所起作用进行了评估。综合起来,这项工作为对抗生素抗性基因在各种不同环境中的传播进行定量风险评估和监测奠定了基础。
    
    季风变率的根源
    
    区域季风系统未来状态的预测极为重要,也极为困难。Mahyar Mohtadi 等人通过对气候模型模拟结果进行解读来分析来自古气候档案的证据,显示季风变率是由径向温度梯度驱动的,季风系统具有实质性的区域特点。这一主要结论并不与关于季风动态的现有理论冲突,但他们的分析工作还显示,这一梯度可以被很多不同过程改变,而所有这些过程似乎都是在不同边界条件下单独发生的。因此要对影响季风变率的机制形成统一认知,其难度之大令人意外。
    
    一个了解鲑科鱼基因组演化的窗口
    
    William Davidson及同事报告了对大西洋鲑鱼基因组所做的测序和组装,他们还发现其基因组可作为一个有用参照,来改进其他鲑科鱼的基因组组装。他们的分析提供了对在这个分支中所发生的两轮全基因组复制之间的重复保留模式 (duplicate retention patterns)的认知。
    
    根据性别重新连线的神经网络
    
    不同性别之间的行为差异在很大程度上一直被归因于在胚胎发育过程中性别特异性神经元或两性共有的神经元之间性别特异性连线方式的出现。现在,Oliver Hobert及同事在线虫中发现了这样一些感觉神经元,它们最初以雄性特有方式和雌雄同体特有方式连接,但后来,在性成熟后,每个性别消除了这些连接方式的一个特定子类,产生了性别特异性连接方式。作者继而对其中所涉及的遗传机制和这种重新连线过程的行为后果进行了分析,这种分析对于其他不大容易进行实验的动物模型可能会有意义。
    
    需要关注的三个行星
    
    理论预测,类地或石质行星可能在绕质量最小的恒星运行。这篇论文报告了由三个地球大小的行星组成的一个系统的探测,这三个行星在穿越一个距离我们非常近的(12秒差距)超冷矮星,其质量只有太阳质量的8%。这三个行星在亮度上与金星和地球相似,特别适合进行详细的大气表征研究。
    
    采用飞秒光脉冲的准粒子对撞机
    
    高能对撞实验(如在大型强子对撞机上所进行的那些实验)是增进我们对基本粒子的认识所必需的。在固体中,强相互作用产生新型的基本激发,被称为 “准粒子”,如激子 (电子-空穴对)、库珀对和极化子。Rupert Huber及同事利用超快光脉冲研制出一种准粒子对撞机,来在分层的二硫族化物 “二硒化钨”中生成激子和一个强太赫磁场,以加速电子和让其与空穴对撞。这样所产生的 “高次边带辐射” (high-order sideband radiation)让作者能够追踪对撞波包。这一方法有可能为研究准粒子动态在自旋电子、超导和光伏等领域中所起作用开辟新途径。
    
    未活化C–H键的功能化
    
    有机合成传统上严重依赖于碳-氧键或碳-卤键等官能团的引入和操纵。当前很多研究工作专注于一个很有可能非常强大的替代方案,在其中,人们想办法让碳-氢键 (正常情况下反应活性很差,因而是抵抗功能化的)比较容易被改变。本文作者报告,有可能通过使用特定催化剂来控制点选择性 (site selectivity)的办法使一个未活化的碳-氢键选择性地被功能化,而分子中并不需要存在一个起引导或定位作用的基团。他们用二铑催化剂实现了正烷烃和端取代正烷基化合物的非对映选择性和对映选择性碳-氢键功能化。这些反应是以高产率进行的,并且可以在含有如卤化物、硅烷和酯类等其他官能团的基质上进行。
    
    太古代上层大气
    
    支持早期地球上大气中氧含量较低观点的大多数证据都与太古代下层大气的组成有关。这篇论文识别出了在澳大利亚距今27亿年的石灰岩中所保存的化石微陨石,这是迄今所发现的最古老的化石微陨石。这些微陨石保存了与太古代上层大气所发生的化学相互作用的一个记录,因为它们的组成表明,当它们在进入富含氧的大气层而发生熔化时,它们被氧化了。
    
    早期人类胚胎模型
    
    Ali Brivanlou及同事建立了一个体外模型,来研究在囊胚形成与宫内移植之间引导人类胚胎发育的事件。他们描述了在外胚层扩张(epiblast expansion)、世系分离(lineage segregation)、滋养层分化(trophoblast specification)、双层胚盘形成(bi-laminar disc formation)和卵黄囊空化(yolk sac cavitation)期间的关键物种特异性事件。
    
    A2A 腺苷受体的活化
    
    A2A 腺苷受体(A2AR,一个A-类G-蛋白耦合受体)是多种疾病的一个重要药物作用目标。Scott Prosser及同事采用19F NMR来研究A2AR的动态,发现该受体以由处于平衡态的四个状态组成的一个整体形式存在:两个不活跃状态和两个活跃状态。添加一种逆向活化剂,会增加不活跃状态的数量。全活化剂(full agonist)能稳定其中一个活跃状态,而一种部分活化剂(partial agonist)或一种变构调节剂(allosteric modulator)的添加则只增加另一个活跃状态的数量。这表明,部分和全部活化都可以通过一个截然不同的活跃状态的构形选择实现。
    
    线粒体钙单向转运体的结构

    
    很多线粒体都利用一个被称为 “单向转运体”的内膜转运分子来吸收和缓冲大量钙离子 (Ca2+)。MCU (线粒体钙单向转运体)是单向转运体能形成小孔和传导钙离子的亚单元,但其 “primary sequence”与迄今已知的任何钙通道都不像。本文作者报告了利用核磁共振谱和电子显微镜获得的MCU核心区域的结构。他们显示,MCU是一个同源寡聚体,其中一个特定的跨膜螺旋形成一个跨膜的亲水孔(hydrophilic pore)。除了具有一个人们以前不知道的通道架构外,MCU还是通过NMR谱方法表征的最大结构之一。
    
    (2016-5-12)