12-11-15-《自然》精选 能模仿活生物自主运动的人造物质等

长江

作者：田天 来源：中国科学报 发布时间：2012-11-16 7:49:59

11月15日《自然》杂志精选

胰腺癌中所涉及的新突变被发现

这项大型研究发表了对142个“胰腺导管腺癌”（最常见的胰腺癌形式）患者所做的外显子组测序结果和版本数变异体分析结果。所获得的发现包括在染色质修饰和DNA损伤修复中所涉及的基因突变，这些突变以前并没有发现与该疾病有关。重要的是，这些数据显示，在Slit 和Semaphorin信号作用中所涉及的基因的异常表达与患者存活率低有关，而且在动物模型中还与病情发展变化有关。

抗HIV/艾滋病疫苗的作用目标

Jinghe Huang等人报告了来自一个被HIV-1感染的健康供者的一种新颖的中和抗体，它是专门针对gp41的膜近侧区的。该抗体有很强效力和较大作用范围，不是自体反应性的，不与磷脂结合。这项工作显示了一个具有gp41脆弱性的保守点，它是HIV中和的一个重要目标抗原，对于试图用疫苗引出具有广泛中和作用的抗体的工作有参考意义。

一种噬菌体转座酶的结构被确定

被称为转位子的DNA序列编码了那些允许在整个基因组中插入其自己版本的蛋白。转位的机制与在逆转录病毒集成中以及在免疫球蛋白和T-细胞受体发育中所涉及的过程有相似之处。现在，Phoebe Rice及其同事获得了与那些既模仿转位子端部、又模仿目标DNA端部的DNA序列结合在一起的一种噬菌体转座酶（MuA）的结构。这种突触复合体的结构限定MuA的各个区域所扮演的角色，突显了这种交织在一起的结构所具有的好处。

单电子自旋与单光子的耦合

未来的量子网络将把处于静止状态的量子位（如单电子自旋）与“飞行”的量子位（在远距离量子位之间转移量子态的光子）理想地结合在一起。因此，量子计算和通信领域一个长期未能解决的挑战便是，在一个固体平台上将一个单电子自旋耦合到一个单光子上。现在，两个独立工作的小组通过演示束缚在一个半导体“量子点”结构中的一个光子和一个单电子自旋之间的纠缠实现了这一目标。该量子点起静止节点的作用。这一成果是向最终实现能够进行远距离量子通信的量子网络的目标所迈出的一小步。

能模仿活生物自主运动的人造物质

自主运动是活生物的一个特点。通过消耗能量，细胞和它们的构成成分能在不需要外力的情况下产生运动。这篇论文报告了以生物分子为构件来生成能模仿这种行为的聚合物胶体、液晶和乳液的成果。本文作者先将微管组装成束（分成不同层次），然后再组装成渗透网络。在作为化学能源的ATP及分子动力蛋白“驱动蛋白”存在的情况下，通过造成水力不稳定性和增强的流体输送便产生了在时空上混沌的流动。当被约束在乳液液滴表面上时，微管网络会形成二维的活动液晶，它们将自主运动传递给乳液液滴。这项工作提出这样一个激动人心的可能性：这种类型的混沌行为有可能被设计成可调的和可控的。

关于全球干旱趋势的新数字

已发表的、对近几十年干旱的历史变化所作的评估表明，干旱频率和受影响面积都在增加。Justin Sheffield等人发现，由于对干旱指标的不适当计算，以前的这项工作是错误的。利用一种更倚重于物理学的方法，该研究小组发现，在1950~2008年间，干旱情况事实上几乎没有变化。

鸟类是怎样发展到今天的

目前现存的鸟类有近1万种。Walter Jetz等人对所有这些鸟类种群之间在时间和空间上的演化关系作了一个分析，由此得到的演化树显示：鸟类分化速度在过去5000万年增加了，说明“鸟类生态位”还没满。最近的演化成功并不是均匀分布的，鸣禽、水禽、海鸥和啄木鸟是其中的优胜者。尽管在赤道附近的多样性要大一些，但分化速度在非洲、东南亚和澳大利亚尤其慢。

黑素瘤风险与红头发的联系

有“红头发”基因型的人（一般以苍白皮肤、红头发和皮肤不能晒成棕褐色为特征）在编码“黑皮质素-1受体” （Mc1r）的基因上携带一种多态性，这会降低其刺激从红/黄色素“褐黑素”生成黑/棕色素“真黑素”的能力。David Fisher及其同事报告，在一个小鼠模型中，Mc1r的灭活在BRAFV600E（最常见的黑素瘤致癌蛋白）存在时促进黑素瘤的形成，而与是否接受紫外线辐射无关。他们发现，正是“褐黑素”合成本身通过氧化性损伤的增加来促进黑素瘤形成的，因为使小鼠体内色素的生成完全停止便会消除这些效应。在实践上这说明，除避免阳光之外，进一步保护措施可能会对高危人士有好处。

血管中的一氧化氮信号作用

这篇稿件提供了关于“肌内皮缝隙连接处”中一氧化氮信号作用调控方式的一个新模型的证据。由“细胞色素-B5还原酶-3”控制的“内皮血红蛋白-α”的氧化状态通过促进血管舒张剂S-nitrosothiols的形成或一氧化氮的清除来调控一氧化氮的生物利用率及向其血管平滑肌目标的扩散。内皮对一氧化氮的这种调控作用，调制在控制血管紧张度中所涉及的药物的效应，如能够引起依赖于内皮的松弛的α-肾上腺能激动剂（促效药）或物质。