15-12月17日《自然》杂志精选 学习中原音神经序列形成 等

顾汉现

来源：中国科学报

发布时间：2015/12/28 9:23:01

15-12月17日《自然》杂志精选

故事:雌雄大西洋三文鱼的不同成熟年龄

本期封面图片是挪威阿尔塔河中北极光下的两条大西洋三文鱼，左边为雄性，右边为雌性，是用同一相机在同一地点、同一夜晚以二次曝光方式拍摄的。Craig Primmer及同事利用对大西洋三文鱼的成熟年龄所做的全基因组关联研究显示，单一基因VGLL3强烈影响成熟年龄，因此也强烈影响身体大小，后者是一种重要捕捞品种的一个关键性征。他们发现，VGLL3位点是性别依赖型显性的一个例子，分别促进雄性和雌性的较早成熟和较晚成熟。这一机制为该性征的性别冲突提供了一个解决办法——对该性征来说，两个不同性别倾向于选择不同的繁殖年龄。雌性成熟较晚，这样它们身体较大（5~15公斤）、在海里停留进食时间较长，这对它们是有利的；雄性在身体较小（1~3公斤）时成熟，从而能具有更大适应性。这一发现将对大西洋三文鱼的种群管理产生实质性影响。对这种三文鱼来说，在很多种群中已发现晚成熟频率在下降。

学习过程中神经序列的形成

神经活动的特定序列已在导航、复杂运动、记忆形成和其他行为中被观察到，但仍不清楚它们在学习过程中是怎样形成的。在这项研究中，Michale Fee及同事通过记录来自幼鸟运动前区HVC的活动来跟踪在学习鸣叫的“音节”时神经序列的形成。他们观察到，“原始”音节形成较早，随着学习过程的进展，多个新的、高度分化的神经序列从这一前体音节形成和出现。作者提出了一个机制模型，在其中多个神经序列可从一个共同的前体序列的生长和分解中形成。

光遗传学的复合效应

作为探索通过遗传方式定义的神经回路在特定行为的执行中所发挥的功能的一种特定工具，光遗传学的发展近年来是神经科学方面的一个引人瞩目的领域。然而，这些研究当中很多都没有考虑到神经回路的操纵对在不同功能中独立发挥作用的其他下游回路产生间接效应的可能性。在这项研究中，科学家揭示了哺乳动物和鸣禽的特定回路的瞬时失活何以会严重影响任务特定性反应，这些反应在同一脑区域永久性损伤之后是本该能够自然恢复的。这表明，在解读来自行为的瞬时回路操纵的数据时必须将更多的因素考虑进去。

根和叶微生物群的分析

健康植物的根圈（根）和叶圈（叶）的微生物群由从分类学上来讲结构化的细菌群落组成。在这项研究中，作者纯化了来自拟南芥叶和根的近8000个细菌菌株，它们代表着存在于这些叶和根中的主要细菌门。对400个代表性菌种所做的基因组测序被用来评估土壤、根和叶微生物群之间的功能重叠，同时一个无菌的拟南芥系统被用来重构与那些在自然环境中所见到的细菌群落相似的细菌群落。这些数据综合起来，显示了根与叶微生物群的成员之间相互迁移的可能性以及细菌群落中的功能重叠，但也存在微生物群向它们各自小生境分化的证据。

蛋白A20的抗凋亡/抗炎作用

泛素编辑酶A20的功能受损有助于发生各种不同的炎性综合征和自体免疫疾病，包括风湿性关节炎、多发性硬化、克罗恩氏病和牛皮癣。在这项研究中，Ingrid Wertz等人确定了A20的不同区域帮助调控炎症和细胞死亡的分子机制。

强磁场作为超新星的驱动器

一些能量最大的天体物理系统是从磁流体动力扰动获得其能量的。Philipp Msta等人报告了来自对磁流体动力扰动所做的全局性三维广义—狭义模拟的结果，发现磁旋转不稳定性在驱动磁流体动力扰动方面非常有效，后者与旋转相结合导致一个反向级联，并产生一个大尺度的有序磁场。这些结果显示快速转动的大质量恒星很有可能是Ic-bl型超新星和长伽马射线暴这二者的前身，为磁星提出了一个可行的形成机制，而且也许还可解释可能是由磁星提供能量的超亮超新星。

由纠缠粒子构成的一个混合系统

在量子计算架构中，并非所有物理系统对完成每项任务来说都同样好。例如，在约束离子量子计算机中，某一特定元素也许是一个极好的存储量子位，而另一元素则更适合在不同节点之间传输信息。然而，利用这些优势的一个关键前提是不同原子的纠缠。现在，两个小组独立地做到了这一点。Ting Rei Tan等人显示了不同元素间的纠缠；Christopher Balance等人实现了另一些同位素之间的纠缠。这些研究代表着朝实现 “mixed-species量子逻辑”的方向所迈出的第一步，同时从基础物理学的角度来讲，它们也显示，通过很多内在性质可区分的粒子实际上是可以纠缠的，并且可以不遵从贝尔不等式。

（田学文/编译 更多信息请访问www.naturechina.com/st）



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