1月17日《科學》雜志精選

　　古老信息素讓蜂王蟻后保持主導地位

　　談到群居性昆蟲，它們中的蟻后和蜂王會通過散發出能讓其忠實的工蟲不育的化學信號而維持其對生殖的壟斷地位。如今，Annette Van Oystaeyen及其同事發現了一類特別的在結構上類似的且具有蜂王蟻后特異性的碳氫化合物，這種化合物可抑制螞蟻、黃蜂及熊蜂等工蟲的生殖。研究人員提出，這些信息素已經存在了近1.5億年，它們會在群居性昆蟲中發出生育信號。研究人員研究了沙漠螞蟻、常見的黃蜂及黃尾熊蜂外骨骼或角質層的化學特性并發現了數種特別是在蜂王和蟻后中產生的過量的化合物。他們接著在工蟲中測試了那些化學物質并發現，即使當它們的蜂王蟻后不在時，飽和碳氫化合物的存在也會使工蟲保持不育。然而，與此同時，這些昆蟲的對照組卻會在它們的蜂王和蟻后不在時快速地出現卵巢發育。Van Oystaeyen及她的同事將他們的發現與90則發表的其他研究進行了比較并對在所有64種不同的物種中一直由蜂王蟻后產生的過量化學物質進行了調查。他們的發現揭示，飽和性碳氫化合物到目前為止是最常見的由群居性昆蟲中的蜂王和蟻后產生的過量化學物質。實際上，他們的研究表明，類似的碳氫化合物曾經由螞蟻、黃蜂及熊蜂的單生祖先在數百萬年前用來表明它們的生殖狀態。綜上所述，研究人員的發現意味著蜂王和蟻后的信息素是它們生育能力的真實標志，而工蟲會服從這些信號。

　　新西蘭山脈土壤風化沒有速度限制

　　在新西蘭山區工作的科學家們報告了非常高的土壤風化率，這與先前的研究是矛盾的，因為那些研究提示山區的土壤風化是有速度限制的。因為風化過程可以從大氣中抽提二氧化碳，因此這一發現對科學家們將山區理解為碳匯有著重要的意義。山區是否起著碳匯的作用一直存在著爭論。這大體上是因為科學家們對該化學風化過程——在該過程中，空氣中的二氧化碳會與地球表面的化學性化合物起反應并被鎖入到這些化合物之中——是如何在山區發生變化缺乏清晰的掌握，尤其是那些經常性地因為板塊而升高的山區。該抬升過程會暴露新的巖石和土壤以供風化過程發生作用。為了弄清楚這一問題，Isaac Larsen及其同事從新西蘭的南阿爾卑斯山西部采集了土壤樣本，那里有一些世界上抬升最快的山脈。為了測量隨著時間推移的風化速度，研究人員評估了一些特定的元素，如玻元素等，從土壤中的清除情況。研究人員說，與先前的研究——這些研究提示土壤的風化會隨著抬升活動增加所致的侵蝕而下降——相反，在這里，土壤的風化會隨著侵蝕的增加而增加。這有可能是因為受到推擠的山體表面并非如所預期的完全與土壤進行了剝離;相反，較潮濕的氣候會讓它們保持在原位而發生風化作用。研究人員將他們的土壤風化速度與全世界的數據匯編進行了比較并發現，他們的土壤風化速度是迄今為止最高的風化速度。Larsen等人的工作幫助量化了板塊活動及侵蝕作為全球風化流通的驅動因子的重要性，并因而最終成為對大氣二氧化碳的控制因素。它對目前的一個有爭議的辯論，即山脈是否對全球風化、二氧化碳循環及氣候有“重要作用”，也具有重要的影響。

　　科學家發現植物版ATP受體

　　據一項新的研究報告，長期以來蹤跡難尋的植物版本的ATP受體終于被發現了，而且它與動物中的ATP受體有很大的不同。ATP是在所有活的生物體中普遍存在的一種化合物。ATP已知在細胞內充當某種能源，但它在細胞外還有另外一個不太知名的作用：它可協助信號傳導，發出對生長和發育重要的信號。植物具有對ATP的特定的反應：其中一種是細胞中鈣濃度的增加。然而，要發生這樣的反應，ATP必須首先與其受體結合，而科學家們一直無法發現該受體。相比之下，在動物中的與ATP結合的受體則得到了良好的描述。如今，Jeongmin Choi及其同事在尋找該植物受體上取得了進步。在對開花植物擬南芥進行研究時，他們對擬南芥的變異株進行了遺傳篩檢，這些變異株不會在ATP存在時觸發預期的鈣離子內流。在尋找這些變異株中使得ATP識別受損的基因時，他們發現了2個基因：dorn1-1和dorn1-2。至關重要的是，這些基因編碼的受體在結構上與在動物中的ATP受體是不同的。研究人員發現，DORN1——這是表達正常受體的基因——的表達可在受到ATP處理的植物中恢復正常的鈣離子內流。而這反過來也可幫助這些植物從其機體損傷中恢復過來。文章的作者提出，DORN1——這是長期追尋的植物中的ATP受體——對感知細胞外ATP是至關重要的，它可能在植物的抗應激中扮演著各種角色。

　　糖誘導可推動生物燃料發展

　　據一項新的研究報告，得益于一種將糖從干的植物性物質中誘導出來的新技術，可能會使用生物燃料取代日益減少的以石油為基礎的燃料來源的工作變得容易一些。由于油價的上漲，像生物燃料這樣的替代能源已經變得日益流行。生物燃料是通過將穩定植物細胞壁的纖維素中的糖進行發酵而制備的，但這些糖首先必須得進行釋放，而這是非常困難的。特定的酶可對這一過程有幫助，但科學家們需要想出更多的方法將纖維素分解為糖。現在，Jeremy Luterbacher及其同事已經做到了這一點。他們報告了可從在玉米秸稈、硬木和軟木的纖維素和半纖維素中高效地產出葡萄糖。為了實現這一壯舉，他們將來自以上這些來源的干性植物物質放入到了GVL中。他們只是在GVL中加入了適量的水與酸并將這些化合物分解成為葡萄糖。至關重要的是，這些葡萄糖并沒有被降解，而是為發酵過程完整地留了下來。該小組的經濟模型表明，整個過程就其成本而言可與當前的從生物質中生產乙醇的方法競爭。