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9月4日《自然》雜志精選

日期: 2008-10-08
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封面故事:利用海量數(shù)據(jù)的最新策略?
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研究人員怎樣才能應(yīng)對現(xiàn)代方法所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)流?在本期的“Big data special”專題中,Nature記者對目前正在制訂的、用以最為充分地利用海量數(shù)據(jù)的最新策略進(jìn)行了探討。
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研究人造原子能級的新方法
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歷史上,研究人員通過觀察原子的光譜線來了解基本物質(zhì)的離散能級。該方法涉及對入射光線進(jìn)行掃描,以尋找清晰的吸收線,后者是當(dāng)一個頻率與兩個能級之間的間隙相匹配時出現(xiàn)的。從上世紀(jì)90年代開始,研究人員利用相干微波輻射源和頻率光譜學(xué)方法對人造原子(具有原子一樣的能量結(jié)構(gòu)的量子系統(tǒng))也進(jìn)行了研究。然而,關(guān)于能級譜的很多信息仍然不清楚,因為該方法對高頻率不適用。Berns等人研究出一種互補(bǔ)性方法,在這種方法中,一個人造原子的能級不是通過調(diào)頻來掃描,而是通過調(diào)幅來掃描,同時又根據(jù)譜圖中的一個特定特征對頻率進(jìn)行調(diào)制。通過這種方法可以獲得大量新的光譜信息。這種方法普遍適用于一系列人造和天然原子。
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微RNA在蛋白層面上對基因表達(dá)的調(diào)控程度
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MicroRNAs可通過抑制一個信使RNA(mRNA)的轉(zhuǎn)錄或通過誘導(dǎo)其降解來調(diào)控基因表達(dá)。雖然以前的研究工作已經(jīng)在mRNA層面上對這種調(diào)控進(jìn)行了測量,但過去對有多少調(diào)控發(fā)生在蛋白層面上仍不知道?,F(xiàn)在,由David Bartel和Nikolaus Rajewsky領(lǐng)導(dǎo)的兩個小組,利用被稱為SILAC(全稱為“利用細(xì)胞培養(yǎng)中的氨基酸進(jìn)行穩(wěn)定同位素標(biāo)記”)的方法的變通形式,對蛋白層面上所發(fā)生的蛋白組范圍內(nèi)的變化作為內(nèi)生和外生microRNAs的表達(dá)的一個函數(shù)進(jìn)行了測量。他們發(fā)現(xiàn),雖然microRNAs能直接抑制數(shù)百個基因的轉(zhuǎn)錄,但更多的間接效應(yīng)卻能導(dǎo)致數(shù)千個基因的表達(dá)發(fā)生變化。然而,所觀察到的很多變化在數(shù)量級上不到兩倍,表明不管是直接還是間接,microRNAs都能充當(dāng)“可變電阻器”,來微調(diào)蛋白合成,以便在任何一個給定的時間都能與細(xì)胞的需求相匹配。
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銀河系中心黑洞的觀測研究
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研究人員在1.3mm這個相對較短的射電波長,利用甚長基線干涉儀(VLBI)獲得了對有可能是銀河系中心一個超大質(zhì)量黑洞的“人馬座A*”(SgrA*)的內(nèi)在大小的一個新的估計值。所獲得的關(guān)于SgrA*大小的下限值,小于對假設(shè)中的黑洞的視界大小的預(yù)測值,說明SgrA*的輻射并不是以黑洞本身為中心,而是以周圍的吸積流為中心。VLBI在1.3mm左右(在這個波長要比在較長的波長受星際散射的影響更小)對銀河系中心所作的觀測,為研究黑洞物理學(xué)打開了一個新窗口。隨著新的VLBI觀測站的建設(shè),該領(lǐng)域研究工作的精確度將會更高。
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一種制備穩(wěn)定WOW乳液的新方法
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本身分布在水相中的較大油滴內(nèi)的小水滴是一種雙乳化乳液類型。雖然它們相對于“油包水”乳液有一定優(yōu)勢,但“水包油包水”(WOW)乳液卻難以制備,往往不穩(wěn)定,需要復(fù)雜的技術(shù)或表面活性劑混合物。現(xiàn)在,加州大學(xué)洛杉磯分校的一個由來自多個系的研究人員組成的研究小組,研究出一種利用“雙親二嵌段共聚多肽”制備雙乳化乳液的方法。這樣制備出的乳液能穩(wěn)定幾個月,其中多肽片段中氫鍵的控制起一個穩(wěn)定因子的作用。該方法甚至還能生成穩(wěn)定的雙乳化納米乳液(用現(xiàn)有方法是不可能做到的),這樣的乳液在化妝品、食物和藥物輸送中有可能派上用場。
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有毒虎蛾對抗捕食者的多種方式
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有毒的虎蛾歷史上是有警告色的昆蟲的著名例子;后來人們發(fā)現(xiàn),蝙蝠將這些昆蟲所產(chǎn)生的超聲波與毒性聯(lián)系在一起,而且無毒物種也能得益于發(fā)出類似的聲音。在對加拿大東南安大略26種蛾子所作的一項研究中,John Ratcliffe和Marie Nydam發(fā)現(xiàn),虎蛾的警告信號隨著一年中時間的不同而變化,因此也隨著它們最有可能碰到的捕食者的類型而變化。在春天出現(xiàn)的蛾子物種,往往用視覺信號如鮮艷的色彩來警告捕食者,告訴它們自己是不能吃的,因為在春天鳥類是其最大的威脅。在夏天出現(xiàn)的蛾子物種更多地依靠超聲來趕走能夠進(jìn)行回聲定位的蝙蝠,后者在夏季對其構(gòu)成主要威脅。同樣,在白天活躍的物種更多地依靠視覺警告信號,而超聲信號在晚上更有用。這項研究說明了,來自兩種截然不同捕食者的選擇壓力何以能夠引導(dǎo)昆蟲警告系統(tǒng)中不同組成部分的演化,從而導(dǎo)致同一物種內(nèi)擁有多樣化的對抗捕食者的防衛(wèi)體系。
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帶有寄生病毒的巨病毒
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巨病毒分離毒株來自英國Bradford的一個冷卻塔。最初因其大小(是已知最大病毒的三倍大,而且大于很多細(xì)菌),該病毒被誤認(rèn)為一種細(xì)菌,它是在名為“Acanthamoeba polyphaga”的原生動物中發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)它被識別為一種病毒時,它被稱之為一種模仿病毒(mimivirus,因其與細(xì)菌相似而得名)正式稱謂為APMV?,F(xiàn)在,一種新的、甚至更大的APMV毒株已從巴黎一個水冷卻塔中分離出來。引人注目的是,該病毒并不是孤立的,其本身還被一種“衛(wèi)星病毒”所寄生。被稱為Sputnik的這種病毒在“建造”在被APMV共感染的阿米巴中的“病毒工廠”中復(fù)制。比照噬菌體,Sputnik被看作是人們所發(fā)現(xiàn)的第一種噬病毒體。它也許只是一座噬病毒體冰山之一角,因為對海洋水域所進(jìn)行的宏基因組學(xué)研究顯示,存在大量與巨病毒密切相關(guān)的基因序列,從而導(dǎo)致人們懷疑:它們是一種共同的浮游生物寄生蟲。
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來源:科學(xué)時報


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2024 - 09 - 30
沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)是一種位于海洋與陸地交界處的生物多樣性豐富的獨特生態(tài)環(huán)境。它不僅具有重要的生態(tài)功能,在碳儲存、環(huán)境凈化和防風(fēng)護(hù)堤方面發(fā)揮著重要作用,還對人類社會活動有著極大的支持和調(diào)節(jié)作用。氨氣是大氣環(huán)境中含量豐富的堿性氣體,其在沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)中的作用不可忽視。但是,過量的氨氣輸入也給其帶來了一系列問題。沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究背景介紹氨(NH3)是大氣中含量最多的堿性氣體。在氣溶膠形成中發(fā)揮重要作用,而氣溶膠會對人類健康產(chǎn)生不利影響,同時會降低能見度,改變地球輻射平衡,并通過大氣沉積促進(jìn)活性氮(Nr)的全球再分配。農(nóng)業(yè)集約化是NH3的主要人為來源,導(dǎo)致進(jìn)入生物圈的Nr增加一倍。NH3的其他來源包括工業(yè)過程、車輛排放及土壤和海洋的揮發(fā)。農(nóng)業(yè)和城市源通過大氣沉積過程直接或間接排放NH3,其會改變鹽沼的結(jié)構(gòu)和功能。此外,大氣沉積過程是NH3進(jìn)入沿海水域的主要途徑, NH3沉積到敏感的...
2024 - 09 - 30
棕色碳(BrC)是一類在近紫外和可見光區(qū)吸收光輻射的有機(jī)碳,不僅對大氣造成輻射強(qiáng)迫,更是對大氣光化學(xué)反應(yīng)速率有著重要作用。BrC不僅影響著大氣的輻射平衡和氣候變化,還直接關(guān)系到區(qū)域空氣質(zhì)量與公眾健康。本論深入探討了棕色碳發(fā)色團(tuán)的光學(xué)性質(zhì)與化學(xué)成分之間的密切關(guān)聯(lián),為更準(zhǔn)確地評估其在環(huán)境系統(tǒng)中的行為和影響提供了科學(xué)依據(jù)。棕色碳發(fā)色團(tuán)光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)成分之間的聯(lián)系背景介紹棕色碳(BrC)是大氣有機(jī)氣溶膠的重要組分,在紫外到近紅外波段具有較強(qiáng)的吸光能力,對全球氣候變化和大氣化學(xué)過程具有重要影響。BrC結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類眾多、來源廣泛。大量研究表明生物質(zhì)燃燒、煤燃燒、機(jī)動車尾氣、生物排放以及二次有機(jī)氣溶膠等是BrC的重要來源。芳香族揮發(fā)性有機(jī)化合物,如苯同系物和衍生物,也可能是BrC發(fā)色團(tuán)的重要前體。但是,不同源排放的BrC進(jìn)入大氣后,受到復(fù)雜的大氣化學(xué)過程,其光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)結(jié)構(gòu)會發(fā)生很大的變化。研究方法...
2024 - 06 - 11
摘要土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)在全球碳循環(huán)中起著非常重要的作用,而高光譜遙感已被證明是一種快速估算SOM含量的有前景方法。然而,由于忽略了土壤物理性質(zhì)的光譜響應(yīng),SOM預(yù)測模型的準(zhǔn)確性和時空可遷移性較差。本研究旨在通過減少土壤物理性質(zhì)對光譜的耦合作用來提高SOM預(yù)測模型的時空可遷移性。基于衛(wèi)星高光譜圖像和土壤物理變量,包括土壤濕度(SM)、土壤表面粗糙度(均方根高度,RMSH)和土壤容重(SBW),建立了基于信息解混方法的土壤光譜校正模型。選取中國東北的兩個重要糧食產(chǎn)區(qū)作為研究區(qū)域,以驗證光譜校正模型和SOM含量預(yù)測模型的性能和可遷移性。結(jié)果表明,基于四階多項式和XG-Boost算法的土壤光譜校正具有優(yōu)異的準(zhǔn)確性和泛化能力,幾乎所有波段的殘余預(yù)測偏差(RPD)均超過1.4?;赬G-Boost校正光譜的SOM預(yù)測精度最 高,決定系數(shù)(R2)為0.76,均方根誤差(RMSE)為5.74 g/kg,...
2024 - 05 - 20
北京,這座擁有千年歷史的城市,見證了無數(shù)歷史的變遷和現(xiàn)代文明的飛躍。然而,隨之而來的是空氣質(zhì)量問題,尤其是由機(jī)動車尾氣排放引發(fā)的大氣污染。據(jù)相關(guān)研究顯示,機(jī)動車尾氣中含有大量的有害物質(zhì),包括一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物以及細(xì)顆粒物等,這些污染物不僅對人體健康構(gòu)成威脅,還會導(dǎo)致城市霧霾的形成,影響城市的視覺美感和居民的生活質(zhì)量。在眾多污染物中,氨氣作為一種典型的堿性氣體,其來源多樣,包括農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)生產(chǎn)、生活垃圾處理等。在北京市城區(qū)車輛排放是否是氨氣的主要來源?據(jù)此,來自中國科學(xué)院大氣物理研究所的研究團(tuán)隊進(jìn)行了相關(guān)研究。北京城區(qū)NH3排放源-機(jī)動車尾氣背景介紹氨氣是大氣中重要的堿性氣體,在中和酸性氣體,形成二次氣溶膠方面發(fā)揮著重要作用。NH3在大氣中滯留時間短,因此NH3濃度日變化顯著。一般特征為在早上大約07:00~10:00,NH3濃度到達(dá)峰值。然而以前的研究局限于單一季節(jié),無...
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