3月13日《自然》雜志精選

封面故事：
 
“灣流”對大氣高層的影響
 
“灣流”是一個大西洋暖流，它將熱量向北輸送，使西歐在冬季要比北美明顯溫暖。人們知道它會影響短期天氣現象，如地表風及氣旋的形成等，但它對長期氣候及大氣高層的效應卻不是很清楚。現在，將天氣分析、衛星數據及一個大氣環流模型結合起來的一項研究顯示，“灣流”的影響在大氣層中遠遠高于地表的部分也能感受到。該洋流形成一個由上行運動的大氣構成的高墻，該高墻穿進對流層中，支持深層的雨云。這為“灣流”影響局部氣候提供了一個通道，“灣流”還可能通過這個通道利用對行星波傳播的效應來影響遠距離之外的其他地方的氣候。

 
一類新的家畜用驅蟲藥被發現
 
用藥物來控制家畜的病原性蛔蟲的方法（這是現代家畜管理的一個重要工具），因目前可供使用的所有3類驅蟲藥的多藥物抗藥性的傳播而正在被葬送。在過去25年里，除了環縮酚酸肽之外（該藥用于貓，而不能用于家畜），沒有新類別的驅蟲藥進入市場。現在，Kaminsky等人報告，他們發現了一個新類別的驅蟲藥——胺基乙腈衍生物，它似乎是通過線蟲特有的乙酰膽堿受體發揮作用。它對各種不同的家畜病原體都有效，而且如果被證明對動物成功的話，也許還可能用于人類，因為人體寄生蟲的抗藥性也在增強。
 
PKM2在癌細胞代謝中的作用
 
胎兒組織和腫瘤等迅速增長的組織中的代謝調控往往與大多數正常成年組織不同，很多腫瘤細胞已知表達糖酵解通道酶——丙酮酸鹽激酶（PKM2）的M2（胎兒）形式，而不是表達成年M1異形體。本期Nature上兩篇相聯系的論文專門對PKM2在腫瘤細胞中的作用進行了研究。在第一篇論文中，PKM2通過蛋白組篩選方法被識別為一種磷酸化酪氨酸結合蛋白。內生PKM2被一種不能結合磷酸化酪氨酸的點突變體取代，這會影響癌細胞在實驗中的生長，說明通過磷酸化酪氨酸結合來調控PKM2活性對于癌細胞增殖是必須的。在第二篇論文中，PKM2被發現促進腫瘤生成，并且會將細胞代謝變成乳酸產生量增加、耗氧量減少的狀態。這種模式很像Otto Warburg上個世紀30年代所觀察到的Warburg效應，即很多癌細胞要通過糖酵解產生能量，之后是在細胞質中進行的乳酸發酵，而不是更常見的丙酮酸鹽的線粒體氧化。
 
用DNA搭建超級分子結構的方法
 
通過利用分子的可編程性來控制它們的相互作用，科學家已經從DNA獲得了各種有特定規律的材料和納米結構。但用當前的制造方法制備更大、更復雜的三維結構將需要數百個獨特的DNA鏈，這是一個與現實相差很大的命題。現在已經有了辦法。來自杜克大學的一個小組開發出一種模塊化方法，它就像是一種用DNA來搭建的“樂高積木”。少量DNA分子通過程序控制折疊成一個基本結構單元，然后4個、20個或60個該單元的拷貝根據反應條件分別組裝成四面體、十二面體或巴克球。其他復雜結構也應當可用這種辦法來組裝。
 
影響溪流及河流清除硝酸鹽速度及效率的因素
 
生物圈中所增加的氮約有1/4是從河流輸送到海洋或內陸流域的，這說明相當大的氮匯（很可能是溪流和河流本身）一定存在于景觀中。Mulholland等人發表了來自在美國和波多黎各的原始流域、城市流域及農業流域的72個小溪中所進行的氮穩定同位素示蹤實驗的數據。通過生物吸收和脫氮所發生的硝酸鹽清除速度通常隨硝酸鹽濃度增加而增加，但硝酸鹽清除效率會隨硝酸鹽負荷的增加而降低。這些發現凸顯了減少進入河流的氮負荷的重要性，因為當地溪流清除過量硝酸鹽污染的能力會因土地利用變得更加集約化而降低。利用一個溪流網絡作為模型來將這些結果放大到整個河流網絡的研究表明，溪流中過量的硝酸鹽會使向其他流域輸出的那部分硝酸鹽不成比例地增加，會降低小溪流相對于大溪流作為硝酸鹽匯的作用。
 
多樣性與生產力之間在演化時間尺度上的關系
 
若干研究表明，物種多樣性與生態系統生產力之間在短時間尺度上存在正相關，但我們對它們在演化時間尺度上是怎樣關聯的知之甚少。用細菌作為實驗模型是解決時間尺度問題的一個辦法。在用演化約500代的熒光假單胞菌微環境所做的一項實驗中，由環境異質性和擴散所驅動的適應性輻射，導致了功能多樣性和生產力（二者都在中間擴散速度時達到峰值）之間一個正相關的重新形成。這表明，演化多樣化過程在形成自然界的群落及生態系統特性的過程中起中心作用。
 
與一種脫水酶相關的烯丙基羰自由基
 
在人的腸道中，名為Clostridium difficile的細菌（是世界范圍內醫院感染的一個普遍原因）把L-Leucine既當一種氧化劑利用又當一種還原劑利用。發酵過程涉及一個在化學上要求很高的脫水步驟，該步驟是由一種含有鐵—硫團的脫水酶催化的，被認為涉及羰自由基。這個設想已經被確認，因為科學家識別出一種結合到這種脫水酶上的與產品相關的烯丙基羰自由基。以前所描述的自由基酶需要輔酶B12、S-腺苷甲硫氨酸或氧等自由基生成劑的幫助。但這樣的幫助對C. difficile 2-hydroxyacyl-CoA脫水酶來說是不需要的，從而使得這種酶成為生物化學中一種前所未有的酶。在厭氧環境生長的其他細菌中也許能找到類似的酶。
 
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