3月20日《自然》雜志精選

封面故事：水問題專刊

全世界10多億人缺少安全飲用水，超過20億人幾乎沒有或根本沒有衛生設施。在發展中國家及發達國家，由人類活動所產生的污染物越來越多地進入水源。世界是否能夠、是否愿意為不斷增長的人口提供生命之水?本期Nature專刊從科學、經濟和政治層面探討全球水問題。

James Bartram概述了世界衛生組織的政策制定者們在規劃發展中國家的衛生革命方面所面臨的挑戰。在多數國家，農業灌溉占淡水使用量的大部分，超過飲用水和家庭用水，但能源生產中水的使用量也在快速趕上來。Mike Hightower和Suzanne Pierce介紹了目前正在制訂的、可以改進能源部門用水情況及用水效率的措施。也有人提出，區域土壤水分預測模擬是否也能起到這種作用?抗旱作物和精細耕作怎樣用更少的水來滿足需要?印度有足夠的水來滿足其目前的需要，但隨著人口增長，對水的需求也將增長。Daemon Fairless對一項通過將河流連接到一個龐大的運河網絡中來滿足該國水需求的宏大計劃進行了分析。對新的水凈化技術進行研究的需求也很迫切。在一篇內容廣泛的綜述文章中，Mark Shannon等人突出介紹了目前正在開發中的技術，我們希望這些技術能夠在今后幾十年里為我們提供飲用水。水幾乎到處都是，但物理學家仍然在用不同理論來解釋其結構。與此同時，Books&Arts欄目對一個關于水安全及受到水的驚人模式啟發的兩個美術家的紀錄片進行了分析。

釹—釤同位素系統及行星組成

釹—釤同位素系統有兩個有用的同位素時鐘。釤-147衰變為釹-143是關于古火山巖年齡及來源研究的一個主要工具。而釤-146(半衰期相對較短，為1.03億年)衰變為釹-142是一個用來確定行星類天體中地幔分異時間的高精度工具。然而，年代學假設，整個行星的組成與被稱為球粒隕石的原始的、未分異的隕石組成是相同的。因此，球粒隕石與陸地樣品之間在釹同位素比例上的差別也許能夠指示上層地幔的早期分離，或能指示地球整體上具有一種非球粒隕石組成。Caro等人為16種火星隕石提供了高精度釹同位素數據，并且發現，火星也有一種非球粒隕石組成。這說明地球、月球和火星都是在太陽系內某個地方通過吸積形成的，釤/釹比例要比在小行星帶(被認為是球粒隕石的來源)中吸積的物質的這一比例高出約5%。

現代疊層石是古生態系統殘留物

疊層石是活的分層結構，由微生物所形成的生物膜(通常為藍綠藻)與粒狀物的沉積相結合而在淺水中形成。它們今天比較罕見，但大約20億年來，在它們35億年前進入化石記錄之后，它們是地球上生命的主要證據。現代疊層石仍然像它們那些已成化石的祖先一樣。但現代微生物是古生態系統的殘留物呢，還是僅僅是有著相似生活方式的后來者?對現代疊層石和凝塊疊層石(英文名為thrombolites，像疊層石，但有不規則的內部結構)中的噬菌體群落所作的一項環境基因組研究表明，與疊層石相關的噬菌體彼此之間極不相同，與迄今所研究過的生態系統也極不相同。該發現支持了這樣一個假設：現代疊層石是古生態系統的殘留物。

種群規模變化及其調控因素

昆蟲、魚、鳥和哺乳動物的種群大小在不同年份之間變化很大。這種變化通常僅被看作“噪音”，是揭示內在豐度模式的一個障礙。這種現象導致了關于種群數量增長是否會由于資源有限而大量減少的問題出現分歧的理論。Minto等人采用一種新方法來解決這一問題，即把重點放在以前被認為是一種障礙的變化本身的模式上。他們認為，如果種群按照其大小調控的話，那么在可變化的數據上應當有能看得出來的模式。這個假設得到關于魚類物種的全球數據庫的一項研究的支持。所作預測與所有種群大小都相關，尤其是揭示了這樣一個事實：種群規模越小，變化將越大。如果僅僅考慮一個種群的平均數量，就會錯過這個事實，就會增加使種群數量跌落到滅絕程度的風險。

懲罰似乎并不是為了促進合作

人們提出很多理論來解釋人類合作的演化。其中一個理論是，代價高昂的懲罰可以促進合作。該理論認為，盡管那些實施懲罰者要付出代價，但人人都能受益于平均結果。但是我們的互動大多數都是重復的，在這些情況下懲罰會導致報復。Dreber等人采用一種基于“囚徒困境”游戲的實驗經濟學方法發現，懲罰會增加合作的頻率，但不會增加平均報償。成本高昂的懲罰不會為集體提供整體優勢。而且最終獲得最高總體報償的成員(“贏家”)傾向于不采用懲罰，而那些獲得最低報償者(“輸家”)最經常使用懲罰。似乎成本高昂的懲罰的形成并不是為了促進合作，而是為了其他某種目的。

解讀思想也許將不再是科幻

最近的功能性核磁共振成像(fMRI)研究表明，根據由不同類別可視圖像所激發的活動模式，有可能推斷出視場中的簡單模式，或推斷出它屬于哪個類別。Kay等人將這種方法又向前推進了一步。他們新開發出的一種解碼方法(基于量化感受模型，這種模型對視覺刺激與早期視覺區域中fMRI活動之間的關系進行定性)能夠以高準確性識別一個觀察者所看到的特定自然圖像，即便該圖像是從1000個不同圖像中隨機選出的;而且原則上還能識別出多達1011個。這個結果促使人們去想：也許很快就有可能去解碼如視覺表象和夢境等主觀感知體驗，這是一個以前僅限于科學幻想領域的思想。

記憶性CD4 T細胞的起源

這項研究所探討的是T細胞生物學中的一個基本問題：記憶性CD4 T細胞的發育起源。在關于長壽命、記憶性CD4 T細胞的起源，以及關于effector CD4 T細胞如CD8 effector T細胞是否能夠充當記憶細胞發育“先祖”的領域，已經存在相當大的爭議。Harrington等人利用一個新穎的細胞因子報告轉基因體系來評估專一的IFNg-producing effector T細胞與記憶T細胞后代之間所存在的一個可能的細胞系聯系，發現了記憶T細胞來源于effector CD4 T細胞庫的證據。這項工作對于疫苗開發和自身免疫性，以及對以確定記憶性CD4 T細胞的分子結構為目的的未來的研究工作都有參考價值。

(田天/編譯，更多信息請訪問http://www.naturechina.com/st)