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10月2日《自然》雜志精選

日期: 2008-10-13
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封面故事:物種形成可通過感官驅(qū)動(dòng)而發(fā)生

10月2日《自然》雜志精選?

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非洲湖泊中的慈鯛魚是教科書中關(guān)于物種快速形成的典型例子,但其中所涉及的機(jī)制仍然不是很清楚。現(xiàn)在,對(duì)維多利亞湖中的慈鯛魚所作觀測(cè)研究,揭示了導(dǎo)致(通過自然和性別選擇進(jìn)行的、由感官驅(qū)動(dòng)的)物種形成過程的視覺系統(tǒng)趨異演化(表現(xiàn)為視覺基因的分化、雄性的彩色化和雌性的喜好)的生態(tài)及分子基礎(chǔ)。感官驅(qū)動(dòng)假說預(yù)測(cè),感覺和信號(hào)系統(tǒng)中對(duì)不同環(huán)境的趨異適應(yīng),可在種群的第二接觸點(diǎn)上引起交配前隔離。除了為證明物種形成可以通過感官驅(qū)動(dòng)發(fā)生而不需要地理隔離提供明確證據(jù)外,這項(xiàng)工作還為在由人為原因造成的維多利亞湖富營(yíng)養(yǎng)化期間慈鯛魚物種多樣性的崩潰提供了一個(gè)機(jī)制性的解釋。
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HIV/AIDS的過去和現(xiàn)在
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來自金沙薩大學(xué)檔案館的一個(gè)歷史性標(biāo)本,被用來獲取艾滋病出現(xiàn)之前的HIV基因序列。名為“DRC60”的樣品來自1960年從當(dāng)時(shí)比屬剛果Léopoldville(即現(xiàn)在的剛果民主共和國(guó)首都金沙薩)的一位成年女性身上所取的一個(gè)淋巴結(jié)活檢切片,它使得研究人員有可能對(duì)艾滋病出現(xiàn)之前的“化石”HIV-1序列首次進(jìn)行演化分析,其辦法是與來自同一時(shí)期的另一個(gè)病毒序列(來自1959年所取的一個(gè)血漿樣品,也是在金沙薩)進(jìn)行對(duì)比。 分析結(jié)果支持這樣的觀點(diǎn):HIV-1在中―西非的多樣化過程是早在人們發(fā)現(xiàn)艾滋病流行之前出現(xiàn)的。在近50年之后的今天,艾滋病成為中國(guó)的一個(gè)大問題。在中國(guó),雖然HIV-1感染過去主要局限于高風(fēng)險(xiǎn)人群,但現(xiàn)在它卻正在向普通人群擴(kuò)散。Lin Lu等人報(bào)告了中國(guó)云南省為遏制艾滋病發(fā)展所作的努力,那里由性傳播所引起的HIV感染病例急劇增加。
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HIV-1蛋白酶的觀測(cè)研究
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HIV-1蛋白酶是病毒成熟所不可或缺的,這使其成為抗HIV療法的一大潛在目標(biāo)。它所起作用是將新形成的聚合蛋白質(zhì)Gag 和 Gag-Pol分開,以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能蛋白的成品,包括其本身在內(nèi)。現(xiàn)在,研究人員利用NMR光譜和“順磁弛豫增強(qiáng)”對(duì)HIV-1蛋白酶自處理過程中的早期事件(在這些事件中,一個(gè)前體二聚物被認(rèn)為經(jīng)歷分子內(nèi)解理)進(jìn)行了觀察。該研究顯示,雖然這種蛋白酶主要是單體的,但它也以瞬時(shí)“遭遇絡(luò)合物”的形式存在,這些絡(luò)合物相對(duì)于成熟二聚物有一系列不同取向。N-端區(qū)域與基質(zhì)結(jié)合點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)亞單元內(nèi)和亞單元間接觸,使得當(dāng)“遭遇絡(luò)合物”處于正確二聚物取向時(shí)自解理能夠發(fā)生。
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成年細(xì)胞能重新編程為可分泌胰島素的細(xì)胞
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如果能將大量完全分化的成年細(xì)胞以受控方式轉(zhuǎn)變成能分泌胰島素的貝塔細(xì)胞的話,糖尿病治療的前景將會(huì)改變。雖然文獻(xiàn)中有幾個(gè)以這種方式生成貝塔細(xì)胞的例子,但這個(gè)過程迄今為止是無法控制的。所以,人們對(duì)Qiao Zhou等人發(fā)表的這一研究報(bào)告會(huì)感興趣的。他們發(fā)現(xiàn),患糖尿病的活小鼠的外分泌胰腺細(xì)胞可被重新編程,成為能夠產(chǎn)生胰島素的內(nèi)分泌細(xì)胞,與貝塔細(xì)胞相似,從一種分化狀態(tài)進(jìn)入另一種分化狀態(tài),中間并不需轉(zhuǎn)變成干細(xì)胞。這種策略是基于早先關(guān)于胰腺發(fā)育中所涉及轉(zhuǎn)錄因子的研究成果:三種因子(Ngn3, Pdx1 和 Mafa)的組合是該過程中的關(guān)鍵成分。
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金剛石自旋的應(yīng)用研究
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金剛石晶體中一種類型的自然雜質(zhì)(被稱為氮―空缺中心)具有一個(gè)獨(dú)特的、長(zhǎng)壽命的單電子自旋狀態(tài),該狀態(tài)可通過光學(xué)手段控制和檢測(cè)。這種性質(zhì)可被用來生成“自旋電子”器件,并有可能用在量子信息處理方面。兩個(gè)小組在本期Nature雜志介紹了這種技術(shù)在納米尺度核磁共振成像方面的應(yīng)用。Maze等人介紹了利用金剛石自旋的相干控制來進(jìn)行磁傳感的工作。他們發(fā)現(xiàn),從原理上來講,對(duì)納米-特斯拉磁場(chǎng)(這種磁場(chǎng)基本相當(dāng)于一個(gè)單個(gè)質(zhì)子在10納米距離處所產(chǎn)生的磁場(chǎng))進(jìn)行精確測(cè)量是有可能的。Balasubramanian等人介紹了向建立一種利用金剛石自旋進(jìn)行靈敏的、高分辨率成像方法所邁出的最初幾步。他們發(fā)現(xiàn),單個(gè)氮―空缺中心的位置可以5納米的分辨率來確定。在所配發(fā)的一篇News & Views文章中,Michael Romalis指出,將這兩種方法結(jié)合起來,有可能對(duì)單個(gè)核自旋進(jìn)行檢測(cè)和成像,甚至還有可能確定單個(gè)分子的結(jié)構(gòu)。因?yàn)樯厦孢@兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是在室溫下進(jìn)行的,所以我們可以預(yù)期這些方法能夠應(yīng)用于生物學(xué)研究。


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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(dú)特生態(tài)環(huán)境。它不僅具有重要的生態(tài)功能,在碳儲(chǔ)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(duì)人類社會(huì)活動(dòng)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(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生不利影響,同時(shí)會(huì)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(huì)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(duì)大氣造成輻射強(qiáng)迫,更是對(duì)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(píng)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(duì)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(dòng)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(huì)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(cè)模型的準(zhǔn)確性和時(shí)空可遷移性較差。本研究旨在通過減少土壤物理性質(zhì)對(duì)光譜的耦合作用來提高SOM預(yù)測(cè)模型的時(shí)空可遷移性?;谛l(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(guó)東北的兩個(gè)重要糧食產(chǎn)區(qū)作為研究區(qū)域,以驗(yàn)證光譜校正模型和SOM含量預(yù)測(cè)模型的性能和可遷移性。結(jié)果表明,基于四階多項(xiàng)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(cè)偏差(RPD)均超過1.4。基于XG-Boost校正光譜的SOM預(yù)測(cè)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(dòng)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(dòng)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(duì)人體健康構(gòu)成威脅,還會(huì)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(dòng)、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(guó)科學(xué)院大氣物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了相關(guān)研究。北京城區(qū)NH3排放源-機(jī)動(dòng)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(shí)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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