3月14日《自然》雜志精選

　　雖然核磁共振對很多科學和醫學領域來說是一個強大的分析工具，但通常其潛在功能只有一部分得到利用。大多數應用都是定性的，限于所研究的相關性質。Dan Ma及其同事推出一種新方法，稱之為“磁共振指紋獲取法”，旨在大大增加從一次測量中可以獲得的定量信息量。他們的方法結合了一個數據獲取方案，該方案對其所探測的材料性質不加區分，它采用的“模式識別算法”在數據內尋找感興趣的“指紋”。“磁共振指紋獲取法”具有檢測和分析疾病早期指標或材料中的復雜變化的潛力，也有提高磁共振研究的靈敏度、特異性和速度的潛力。

　　在過去十年，人們已經有可能以使宏觀機械振蕩器表現出量子行為的方式來控制它們。下一步是，利用這種能力來為量子信息應用制造有用的器件，尤其是作為量子態存儲元件的器件，這是機械振蕩器有望扮演的一個角色。實現這一點的一種方式是，將機械振蕩器嵌入在超導電路中，在其中量子信息可以被以微波場的形式處理。現在，Tauno Palomaki等人實現了這一領域的一個重要目標：他們發現，一個微波場的狀態可以在單量子水平上被相干地保存在一個機械振蕩器中和從其中提取出來。

　　介孔半導體和陶瓷具有大的表面積，在高性能太陽能電池中可以加以利用，也可以用作光催化劑和用在普通電池中。本文介紹了被稱為“銳鈦礦”的一種形式的二氧化鈦（TiO2）的微米大小的半導體介孔單晶的一個低溫（低于150℃）通用合成方法，該方法基于浸沒在一種稀釋的反應溶液中的一個介孔模板內發生的種子成核作用和生長。作者發現，孤立的晶體和作為整體融入薄膜內的晶體都表現出大大高于納米晶體TiO2的導電性和電子遷移率。用這些材料做成的染料敏化的太陽能電池的能量轉換效率為7.3%，這是迄今用低溫處理方法所獲得的最高值。該合成方法對于其他功能陶瓷和半導體應具有普遍適用性。

　　根據相當少的實驗數據，人們曾假設：在氫分子（H2）和水在深層地幔中的含水流體中共存的地方，二者是完全可以混合的。但根據對作為合成流體“內含物”束縛在石英或橄欖石礦物中的水性流體所作的這項研究，事實并不是這樣的。Enik?觟 Bali等人提供的實驗證據表明，在與地球內深度50km~80km處相似的條件下，水和氫以兩個分開的、不可混合的相共存。他們的結論是：這種不可混合性也許是形成被認為存在于地幔中的謎一樣的超級還原區域的原因，同時它也為在地核形成之后地球上層地幔立即被迅速氧化提供了一個機制。

　　內側顳葉（大腦中處理包括記憶在內的高級功能的區域）中的網格細胞以周期性的、像晶格一樣的形式發射信號，來幫助導航，但目前仍不清楚這些網格一樣的發射模式是怎樣出現的。在這項研究中，David Tank及其同事對沿虛擬現實中的線性跑道奔跑的小鼠的這些細胞中的電壓變化和細胞內動態進行了直接測定。他們發現，網格發射場是由緩慢的去極化產生的，網格細胞還表現出能影響它們尖峰時間的細胞內θ-振蕩。這些數據與（假定）網格細胞來自“吸引子”動態、θ-振蕩控制網格細胞尖峰時間的模型最為一致。

　　Polycomb group（PcG）蛋白參與胚胎干細胞中發育調控因子的轉錄抑制，在那里，它們在隨后的發育過程中維持多能性和細胞身份。Antoine Peters及其同事研究了多梳抑制復合物1（PRC1）在小鼠原始生殖細胞（PGCs）發育中所發揮的功能。他們觀察了PRC1在發育中的多種性別特異性作用。PRC1是維持轉錄因子Oct4 和Nanog的高水平表達所必需的。而且，通過抑制雌性生殖嵴的“體細胞腔”所提供的視黃酸信號作用，PRC1還確保誘導發生減數分裂的適當時機。

　　像自然遺傳變異一樣，自然外成變異（表觀遺傳變異）也是表現型多樣性的一個來源。自然外成變異是指由DNA序列的改變以外的機制所引起的基因表達的可遺傳改變。然而，對于外成變異體是怎樣形成的以及遺傳變異在種群層面上是怎樣與外成變異聯系在一起的卻很少有研究。本文作者通過測定從整個北半球分離出的 “擬南芥”植物擁有超過150個新增成員的一個種群的基因組、甲基化組和轉錄組的序列，發布了第一個全基因組的、達到堿基分辨率的、種群層面的外成（表觀遺傳）分析結果。他們識別出了數以千計的DNA甲基化變異體，其中很多都與遺傳變異體相關。這些分析結果還顯示，由RNA引導的DNA甲基化作為目標的基因可能采用了這樣一個機制：它使“轉位子”沉默，以保持其在植物組織中的沉默狀態，并確保在花粉、種子和生殖系發育中有正確的表達。