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10月2日《自然》杂志精选

日期: 2008-10-13
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封面故事:物种形成可通过感官驱动而发生

10月2日《自然》杂志精选 

 
非洲湖泊中的慈鲷鱼是教科书中关于物种快速形成的典型例子,但其中所涉及的机制仍然不是很清楚。现在,对维多利亚湖中的慈鲷鱼所作观测研究,揭示了导致(通过自然和性别选择进行的、由感官驱动的)物种形成过程的视觉系统趋异演化(表现为视觉基因的分化、雄性的彩色化和雌性的喜好)的生态及分子基础。感官驱动假说预测,感觉和信号系统中对不同环境的趋异适应,可在种群的第二接触点上引起交配前隔离。除了为证明物种形成可以通过感官驱动发生而不需要地理隔离提供明确证据外,这项工作还为在由人为原因造成的维多利亚湖富营养化期间慈鲷鱼物种多样性的崩溃提供了一个机制性的解释。
 
HIV/AIDS的过去和现在
 
来自金沙萨大学档案馆的一个历史性标本,被用来获取艾滋病出现之前的HIV基因序列。名为“DRC60”的样品来自1960年从当时比属刚果Léopoldville(即现在的刚果民主共和国首都金沙萨)的一位成年女性身上所取的一个淋巴结活检切片,它使得研究人员有可能对艾滋病出现之前的“化石”HIV-1序列首次进行演化分析,其办法是与来自同一时期的另一个病毒序列(来自1959年所取的一个血浆样品,也是在金沙萨)进行对比。 分析结果支持这样的观点:HIV-1在中―西非的多样化过程是早在人们发现艾滋病流行之前出现的。在近50年之后的今天,艾滋病成为中国的一个大问题。在中国,虽然HIV-1感染过去主要局限于高风险人群,但现在它却正在向普通人群扩散。Lin Lu等人报告了中国云南省为遏制艾滋病发展所作的努力,那里由性传播所引起的HIV感染病例急剧增加。
 
HIV-1蛋白酶的观测研究
 
HIV-1蛋白酶是病毒成熟所不可或缺的,这使其成为抗HIV疗法的一大潜在目标。它所起作用是将新形成的聚合蛋白质Gag 和 Gag-Pol分开,以产生结构和功能蛋白的成品,包括其本身在内。现在,研究人员利用NMR光谱和“顺磁弛豫增强”对HIV-1蛋白酶自处理过程中的早期事件(在这些事件中,一个前体二聚物被认为经历分子内解理)进行了观察。该研究显示,虽然这种蛋白酶主要是单体的,但它也以瞬时“遭遇络合物”的形式存在,这些络合物相对于成熟二聚物有一系列不同取向。N-端区域与基质结合点发生瞬时亚单元内和亚单元间接触,使得当“遭遇络合物”处于正确二聚物取向时自解理能够发生。
 
成年细胞能重新编程为可分泌胰岛素的细胞
 
如果能将大量完全分化的成年细胞以受控方式转变成能分泌胰岛素的贝塔细胞的话,糖尿病治疗的前景将会改变。虽然文献中有几个以这种方式生成贝塔细胞的例子,但这个过程迄今为止是无法控制的。所以,人们对Qiao Zhou等人发表的这一研究报告会感兴趣的。他们发现,患糖尿病的活小鼠的外分泌胰腺细胞可被重新编程,成为能够产生胰岛素的内分泌细胞,与贝塔细胞相似,从一种分化状态进入另一种分化状态,中间并不需转变成干细胞。这种策略是基于早先关于胰腺发育中所涉及转录因子的研究成果:三种因子(Ngn3, Pdx1 和 Mafa)的组合是该过程中的关键成分。
 
金刚石自旋的应用研究
 
金刚石晶体中一种类型的自然杂质(被称为氮―空缺中心)具有一个独特的、长寿命的单电子自旋状态,该状态可通过光学手段控制和检测。这种性质可被用来生成“自旋电子”器件,并有可能用在量子信息处理方面。两个小组在本期Nature杂志介绍了这种技术在纳米尺度核磁共振成像方面的应用。Maze等人介绍了利用金刚石自旋的相干控制来进行磁传感的工作。他们发现,从原理上来讲,对纳米-特斯拉磁场(这种磁场基本相当于一个单个质子在10纳米距离处所产生的磁场)进行精确测量是有可能的。Balasubramanian等人介绍了向建立一种利用金刚石自旋进行灵敏的、高分辨率成像方法所迈出的最初几步。他们发现,单个氮―空缺中心的位置可以5纳米的分辨率来确定。在所配发的一篇News & Views文章中,Michael Romalis指出,将这两种方法结合起来,有可能对单个核自旋进行检测和成像,甚至还有可能确定单个分子的结构。因为上面这两个实验都是在室温下进行的,所以我们可以预期这些方法能够应用于生物学研究。


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