1月13日《自然》雜志內容精選

雜志封面

　　封面故事：

　　給企鵝戴標記物的研究方法不可靠

　　幾十年來，研究企鵝（已被確定為最能反映氣候變化的動物）的研究人員的標準做法是，用被稱為“flipper bands”的標記物來標記企鵝。然而這種做法是有爭議的，因為關于標記物本身是否會改變企鵝的行為有相互沖突的報告。

　　現在，對自由放養的王企鵝所作的一項為期十年的研究結果提供了令人信服的證據：戴這種標記物的企鵝存活率明顯較低，每個主要的生活史特征都受到了影響，并且受氣候變化的影響也比不戴標記物的企鵝要大。除了對利用這種標記方法獲得的海洋生態系統的數據提出質疑外，這項工作也牽涉到了動物標記方法的道德問題。

　　b2AR的X-射線晶體結構

　　Brian Kobilka及其同事的兩篇論文和Christopher Tate及其團隊的第3篇論文，介紹了與不同激動劑（增效劑）結合在一起的“人b2腎上腺素能受體”（b2AR）的X-射線晶體結構。

　　b2AR是感應細胞外分子和激發內部信號作用通道的“G-蛋白耦合受體”（GPCR）跨膜受體家族的一個成員。在人類生理中普遍起作用的GPCR是藥物發現的主要目標。這一系列新的結構揭示了伴隨激動劑的結合而發生的微妙結構變化，顯示了細胞膜內外的結合事件是怎樣穩定受體的激發狀態的。

　　激動劑的結合被發現誘導“兒茶酚胺結合‘袋’”相對于與拮抗劑相結合的受體發生收縮，而且分子動態模擬表明，與激動劑相結合的激發狀態在沒有一個G-蛋白存在時會自然松弛到一種類似于非激發的狀態。

　　引力透鏡效應對高紅移星系觀測結果的影響

　　重新離子化時期（這個時期宇宙正從“黑暗時期”形成，中性氫正被重新離子化）所發生的恒星形成活動的一個度量，可從紅移值z>～7處的高紅移星系候選對象的數量獲得。然而，由在我們與這些遙遠天體之間的星系所產生的引力透鏡效應會使問題復雜化。

　　一項新的理論模擬研究表明，引力透鏡效應很可能支配紅移值z>～12的星系的所觀測到的性質，在這個位置，儀器“極限星等”預計要比星系樣本的特征星等更亮。這個因素可能會使（星系）數量發生一個數量級的改變。因此，今后的研究工作將需要把在高紅移星系樣本中的顯著引力透鏡效應考慮進去。

　　復雜生物材料的納米斷層掃描圖

　　牙齒和骨頭等很多生物礦化組織是無機物和有機物的混合物，其性質由它們難解的內部結構決定。現在，Lyle Gordon和Derk Joester介紹了怎樣利用“脈沖激光原子探針斷層掃描術”（APT）（這是在冶金和半導體研究中的一種成熟方法）來闡明這種生物材料及其人工合成的類似物質的內部結構和化學復雜性。

　　該研究中所用的材料是來自一種被稱為“Eastern beaded chiton”的海洋軟體動物的一顆牙齒。所獲得的高分辨率3D化學圖顯示了牙齒內的不同有機纖維，它們有不同的組成，因此在控制有機基質與無機礦物相之間的相互作用中很可能也有不同的功能。除了揭示自然出現的物質的性質外，APT方法在該領域的這種應用也應當能夠為設計從生物得到啟發的、有醫學和工業用途的復合材料提供有用數據。

　　生物合成的模塊化

　　要使合成生物學家的創造力得以釋放，那么基本線路就必須是真正可以互換的，即必須是模塊化的和可伸縮的。本期兩篇論文朝著這個目標又有所邁進——一篇是用大腸桿菌作的研究，而另一篇則是用酵母作的研究。

　　Tamsir等人利用大腸桿菌中的細菌“群體效應”、Regot等人利用酵母信息素通信來通過執行簡單邏輯功能的各個細胞之間的通信實現復雜的計算。這樣的細胞外“化學連線”（chemical wiring）是繞過對不同遺傳線路（當這些線路在一個細胞內發揮作用時）進行隔離中所存在困難的一個很有希望的方式。

　　利用GWAS方法識別致癌基因

　　全基因組關聯研究(GWAS)表明，在LMO1位點內的單核苷酸變異體與“成神經細胞瘤”（一種兒童期交感神經系統癌癥）的遺傳性易感性相關。

　　LMO1編碼一種以前與癌癥聯系在一起的轉錄調控因子。同一位點上的獲得性結構變異在“成神經細胞瘤”患者中普遍存在，說明通過GWAS方式識別出的位點也許容易受體細胞改變（somatic alteration）的影響，所以可以用來識別潛在治療目標和/或癌癥攻擊性的生物標記。

　　推動細胞形狀發生變化的力

　　推動細胞形狀發生變化的力在發育中起根本性作用。在有絲分裂過程中，黏附細胞從扁平形變成圓形，這種變化被認為是細胞分裂的幾何要求所必需的。

　　Stewart等人研究了推動這種形狀變化的力。他們發現，有絲分裂中讓細胞形狀變成圓形的力既取決于肌動球蛋白的細胞骨架，又取決于細胞調控“克分子滲透壓濃度”的能力。讓細胞形狀變成圓形的力是由滲透壓產生的，肌動球蛋白皮質通過抵抗外力來維持這種變圓的力。

　　這些結果支持以下觀點：在動物細胞中，肌動球蛋白皮質起細胞內壁的作用，引導滲透擴張來控制細胞形狀。