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水分供应情况在决定亚马逊流域碳平衡中所起作用
Drought sensitivity of Amazonian carbon balance revealed by atmospheric measurements
本期封面所示为巴西Acre州Senador Guiomard市日出时的一棵坚果树。我们对陆地碳收支对气候异常的敏感性的认识在很大程度上是基于模拟及小规模生态系统研究，并且仍然是不确定的。这意味着，虽然以亚马逊雨林生物质形式存储的大量碳的命运对于未来气候趋势来说非常关键，但尚不清楚的是，亚马逊仍会是一个“碳汇”，还是会成为一个“碳源”，以及是否会成为气候变化的一个驱动因素。根据异常热和异常湿年份的二氧化碳和一氧化碳测量结果对季节和年度碳平衡所做的一项新的分析表明，水分供应情况在决定亚马逊流域碳平衡中起重要作用。在2010年，干旱降低了植物生产，限制了可以在植被中存储的碳的数量；与此同时，大量碳被林火释放。该地区在2011年（一个湿润的年份）是碳中性的，这是由于因林火所损失的碳减少了，被植被吸收的碳增加了。封面：P&R Fotos/AGR Fotostock & robertharding.com。（doi: 10.1038/nature12957 & doi:10.1038/506041a）
猛犸象等可能曾是杂食性动物
Fifty thousand years of Arctic vegetation and megafaunal diet
这张图片是对晚第四纪的欧亚大陆最北端的重建中我们所熟悉的一种情形：大量猛犸象和其他现已灭绝的巨型动物在大草原上吃草。对这个时期的植被所做的分析一直主要是基于化石花粉数据。这项研究采用一个更直接的方法，即对整个北极周围不同地点的植物和线虫DNA进行分析。其结果描绘了一个很不相同的画面，对认为草本植物占主导地位的观点提出了质疑，同时也表明草本植物占主导地位也许并不是维持一个多样化的巨型动物群落所必需的。在距今大约1万年前，植被含有很多富含蛋白的非禾本草本植物，即不属于禾草类（禾草、芦苇和莎草）的草本植物，它们在支撑这一多样化的北方生态系统中曾起了很大作用。然而，在“末次冰盛期”之后，木质植物和禾草类植物居于主导地位。作者的结论是，巨型动物如猛犸象、披毛犀、野牛和马可能曾是机会主义的杂食性动物，而不是纯粹的草食性动物。（doi: 10.1038/nature12921）
海洋微生物的化学多样性
An environmental bacterial taxon with a large and distinct metabolic repertoire
来自细菌的几乎所有药物和候选药物，都是由少数几组代谢丰富的生物产生的。这使得那些占绝大多数的、不能培养或没有培养出的微生物成为一个基本上未被开发利用的资源。Jörn Piel及同事在本文中报告，他们利用单细胞和元基因组分析识别出两个潜在的“环境工厂”，二者都是候选属Entotheonella的成员，是化学丰富的海绵Theonella swinhoei的共生体。重要的是，他们发现，两种微生物的基因组都编码多个截然不同的生物合成基因簇，这些基因簇一起可解释过去被认为是由海绵寄主生成的生物活性聚酮化合物和肽的大多数。这一发现将Entotheonella和新提出的Tectomicrobia门的成员确定为与放线菌相当的一个“有生化才能的”(biochemically talented)门。（doi: 10.1038/nature12959 & doi: 10.1038/nature13049）
癌症免疫疗法的新目标
In vivo discovery of immunotherapy targets in the tumour microenvironment
免疫疗法是癌症研究的一个重要领域，而且最新研究表明，以T细胞上的抑制性受体为目标进行治疗，在临床上对晚期癌症患者会有好处。这一领域的一个主要问题是，难以找到潜在治疗目标。在这项研究中，Kai Wucherpfennig及同事证明，在活体中寻找治疗目标是可行的：利用“短发卡RNA”(shRNA)筛选来识别在长有肿瘤的小鼠体内改变能渗透进肿瘤的CD8 T细胞之作用的基因。他们识别出调控性磷酸脂酶Ppp2r2d是这样一个目标，并且发现T细胞中Ppp2r2d的抑制使它们能在肿瘤内积累，同时显著延迟肿瘤生长。（doi:10.1038/nature12988 & doi: 10.1038/nature13050）
蛋白转位通道的结构
Structure of the SecY channel during initiation of protein translocation
Structures of the Sec61 complex engaged in nascent peptide translocation or membrane insertion
新和成的蛋白被定向到SecY/Sec61蛋白传导通道上，以便穿过细胞膜来转位。 本期Nature上两篇论文采用低温电子显微镜来了解这一重要蛋白转位过程的机制。Eunyong Park等人发表了不活跃的和活跃的细菌核糖体-通道复合物的结构；Marko Gogala等人发表了一个哺乳动物核糖体-通道复合物在闭合和半开启构形下的结构。这些结构显示，核糖体结合并不会造成该通道发生很大结构变化。相反，新和成蛋白的一个憎水区域的膜插入似乎会帮助该通道的一部分开启，同时确保该通道对于离子流动来说保持关闭。（doi: 10.1038/nature12720 & doi:10.1038/nature12950）
同行压力是同行评审的一个组成部分
Modelling the effects of subjective and objective decision making in scientific peer review
科学通过思想的传播以及随后对这些思想的捍卫或批评（通常以同行评审的形式进行）来发展变化。Marcus Munafò及同事采用模拟研究来探讨当所涉及的研究人员完全致力于知识的进步时和当其他外在因素影响决定时（即需要做出相反的客观和主观决定时）同行评审过程是怎样进行的。他们发现，科学家的行为可能会受到从他们同辈的行为收集到的信息的影响，甚至被后者所支配。例如，对一篇文章进行投稿的决定，可能会由以前所发表的内容来决定，而独立于科学家的个人观点。这种现象（被称为“随大流”）有一个固有的风险，即在某些情况下人们会专注于一个不正确的答案。然而矛盾的是，审稿人所做决定的主观程度会有利于对可获得的信息进行处理、以便对真实情况做出更准确的估计。（doi: 10.1038/nature12786）
U6 snRNP在pre-mRNA剪接中的作用
Crystal structures of the Lsm complex bound to the 3′ end sequence of U6 small nuclear RNA
前体信使RNAs (pre-mRNAs) 被剪接体（它由五个被称为snRNPs的子复合物组成）和其他辅助因子处理。每个snRNP含有一个由7个成分构成的蛋白环结构和一个相关的RNA分子。施一公及同事获得了U6 snRNP的Lsm蛋白环在有和没有一个包含U6 snRNA的3′端的 RNA两种情况下的晶体结构。这些数据揭示了RNA末端的四个尿嘧啶是怎样被几个U6 Lsm蛋白识别的，也将这些相互作用与Sm蛋白在其他snRNPs中与RNA的接触区分了开来。（doi: 10.1038/nature12803）
植物的天敌促进生物多样性
Pathogens and insect herbivores drive rainforest plant diversity and composition
热带雨林异常高的物种丰富度需要一些解释，而令人信服的一个解释，即Janzen–Connell效应，听起来违反直觉。它认为，群落多样性受到真菌病原体和地面上的食草昆虫等天敌的促进，这些天敌使得任何“寄种”个体都不能变的太普遍。这篇论文报告了在伯利兹的“Chiquibul森林保护区”所做实验。在实验中，真菌和昆虫在受控条件下被从林地中清除。结果证实，真菌病原体能促进高植物多样性，食草昆虫改变这些植物群落的组成。（doi:10.1038/nature12911 & doi: 10.1038/nature12851）
宇称不守恒原理的再研究
Measurement of parity violation in electron–quark scattering
宇称对称（或镜像对称）意味着，左右交换不改变物理定律。在弱核力作用下宇称守恒的破坏是在上个世纪50年代中期被发现的，电子散射中宇称的破坏（破缺）过去在确定粒子物理的标准模型中是重要的，现在也被用来验证该模型。这项研究报告了一个高精度电子-夸克散射实验，它以比以前通过这一散射过程所进行的惟一直接研究高五倍的精度提供了对宇称不守恒的一个测定结果。该研究的结果证实了电弱相互作用粒子物理学理论的预测，同时也对标准模型以外的宇称破缺相互作用提供了约束。（doi: 10.1038/nature12964 & doi:10.1038/506043a）
原子线路中的滞后现象
Hysteresis in a quantized superfluid 'atomtronic' circuit
本期封面所示为一个量子化的超流体“原子线路”(atomtronic circuit)中的滞后现象，是根据一个处于束缚状态的环形“玻色-爱因斯坦凝聚态” (BEC)的图像做出的图示。滞后现象是指一个系统的物理性质强烈依赖于所施加扰动的历史，在包括硬盘驱动器和磁通门磁力计等在内的电子线路中被广泛利用，并且是射频SQUIDs（“超导量子干涉装置”的英文首字母缩写）发挥功能所必需的。滞后现象也是“超流体性”的基础，曾被预测会出现在超流体原子气体如BEC中。现在，Gretchen Campbell及同事报告了对由被一个转动的弱连结(weak link)阻隔的一个超流体BEC环形成的一个线路中的量子化循环状态之间的滞后现象所做的首次直接探测。这一系统中滞后现象的存在对新兴的“原子技术”(atomtronics)领域有重要意义（在该领域中，超冷原子所扮演的角色与电子在电子技术中所扮演的角色相似）。原子线路中的受控滞后现象对于实用设备的研发来说可能会被证明是一个极为重要的特性。封面：Emily Edwards。（doi: 10.1038/nature12958 & doi: 10.1038/506166a）
精神分裂症的致病机制
De novo mutations in schizophrenia implicate synaptic networks
A polygenic burden of rare disruptive mutations in schizophrenia
本期Nature 发表了对精神分裂症患者及其亲属所做的两项重要外显子组（基因组的蛋白编码部分）测序研究。这两项研究一起为了解在精神分裂症中破坏谷氨酸能突触的特定致病机制提供了可靠线索。影响支架蛋白ARC（“活性调控的与细胞骨架相关的蛋白”）功能的突变在其中的参与尤为明显，“脆弱X智力迟钝蛋白” (FMRP)的目标中所发生的突变也是这样。FMRP的缺陷以前曾被发现与“泛自闭症”有关。（doi: 10.1038/nature12929 & doi: 10.1038/nature12975）
使阿片类药物具有双重作用
Molecular control of δ-opioid receptor signalling
阿片类药物受体在包括“痛觉缺失”、意识、运动控制和情绪在内的很多生理过程中介导内源性和外源性阿片类药物的作用。这篇论文以1.8 Å的分辨率报告了人的-阿片受体的X-射线晶体结构，它显示存在似乎介导这一“G-蛋白耦合受体”的变构控制的一个钠离子。定点诱变和功能研究表明，将该“变构钠点”(allosteric sodium site)中的关键氨基酸诱变成为丙氨酸，会将拮抗药物“纳曲吲哚”变成一种强效的“-arrestin-biased促效药物。另外也比较明显的是一个“变构钠结合袋”，它可能有助于亚型选择性另-阿片受体促效药物和拮抗药物的研发——正构配体向这个“袋”内的延伸可能会生成具有更有利药理特性的“bitopic”正构/变构化合物。（doi: 10.1038/nature12944）
iPS细胞的快速高效生成
C/EBPα poises B cells for rapid reprogramming into induced pluripotent stem cells
Thomas Graf及同事所做的一项新的研究，描述了在Yamanaka ‘OSKM’重新编程因子的过度表达之后C/EBP/ (转录因子CCAAT/增强子结合蛋白--)的一个脉冲怎样导致B-细胞前体被快速地、非常高效地重新编程为“诱导多能干”(iPS)细胞。作者发现，C/EBP/使染色质更易接近，通过一个涉及Tet2酶的活化的机制加快多能性基因的表达。关于B-细胞被高效、快速重新编程为iPS细胞的这一发现，为重新编程过程的研究提供了一个模型，同时也可能会具有临床意义。（doi: 10.1038/nature12885）
Notch信号通道在白血病中所起作用
Leukaemogenesis induced by an activating β-catenin mutation in osteoblasts
肿瘤微环境对肿瘤发生有深远影响，而基质细胞的基因改变会帮助癌症形成。Stavroula Kousteni及同事在一个小鼠模型中发现，激发成骨细胞中的及-catenin发生突变，足以引发“急性髓性白血病”(AML)的发病。这些突变触发会激活造血细胞中的Notch信号通道的配体从成骨细胞中释放；Notch通道的抑制会改善病情。关于在骨髓增生病患者和AML患者中患-catenin信号作用增强的发现表明，一个类似的机制可能会促使人患白血病。（doi:10.1038/nature12883）
古基因组揭示印第安人的真正祖先
The genome of a Late Pleistocene human from a Clovis burial site in western Montana
Clovis complex是在北美广泛分布的一个考古文化。该文化可以追溯到距今大约13,000年前，以特色石器为特征，其中包括被称为Clovis point的一种“矛刃”。到底是谁制作了这些工具一直是一个存在很多猜测的话题，猜测的依据是极少量可以获得的信息。现在，随着一个古代北美人的第一个基因组序列的发表，还将会有更多的猜测。该基因组是一个男婴(Anzick-1)的基因组，这个男婴来自美国蒙大拿州Anzick考古点的 Clovis人埋葬地。所发现的残骸为部分骨架，埋葬于距今大约12,600年前，是与大量喷涂成黄褐色的石器一起发现的。它的基因组来自当代印第安人的一个祖先族群，与所有美洲土著族群的关系比与任何其他族群的关系都要更近。这些发现否认了认为Clovis人来自欧洲的假说，与在 Clovis人之前数千年美洲就已有人类定居的事实相符，同时也说明当代印第安人是成功在美洲定居的第一批人的后代。（doi: 10.1038/nature13025 & doi: 10.1038/506162a）
亚马逊森林旱季“变绿”实为光造成的假象
Amazon forests maintain consistent canopy structure and greenness during the dry season
最近来自亚马逊的遥感数据显示，旱季植被会变绿，这说明森林生产力的主要限制因素是光而不是水。现在，Douglas Morton及同事对该证据重新进行了分析，发现“变绿”事实上是观察方法在光学上产生的一个假象，是由卫星观察的相对方位角在六月份的夏至和九月份的秋分之间的变化造成的。纠正这一偏差会将“变绿”现象消除，从而为证明亚马逊森林植物生产力的主要驱动因素是水分供应而非光的其他研究进一步提供了支持。（doi:10.1038/nature13006 & doi: 10.1038/nature13052）
海洋保护的五个步骤
Global conservation outcomes depend on marine protected areas with five key features
海洋保护区是海洋保护策略的一个重要的、不断扩大的构成部分，但它们的有效性却各不相同，而且存在很多争议。本文作者对来自全球一些捕捞区域和87个海洋保护区的数据进行了整合，发现一个保护区的有效性取决于五个关键问题：所允许的捕捞量有多大、相关规定的执行程度、保护措施实行了多长时间、保护区的面积和保护区的隔离程度。只有当这五个条件全部满足时，保护工作才有保障。（doi: 10.1038/nature13022 & doi:10.1038/nature13053）
对宇宙“再电离”理论的一个修正
The observable signature of late heating of the Universe during cosmic reionization
“再电离”时期是“黑暗时代”宇宙的中性气体变成电离的等离子体的时期。模拟表明，原子氢的21-cm光谱跃变将会在标志着“再电离”的中心舞台的红移和尺度上显示一个清楚的波动峰。这一预测是基于以下假设：宇宙气体的加热（发生在“再电离”之前）是由恒星残体（尤其是X-射线双星）造成的，会达到远高于当时的宇宙微波背景的温度(30 开)。然而，Rennan Barkana及同事则报告说，X-射线双星（高能光子的数量多于低能光子）的硬光谱使得这种加热效果不好，导致延迟的、在空间上均匀的加热。在这一新模型中，“再电离”的21-cm特征被修正成具有一个明显最低温度（低于1开）的一个更复杂的信号，它标志着宇宙平均气体温度升至高于微波背景的程度。（doi: 10.1038/nature12999 & doi: 10.1038/nature13051）
黄蜂与蜜蜂，一对难兄难弟
Disease associations between honeybees and bumblebees as a threat to wild pollinators
本期封面所示为一只大黄蜂和一只蜜蜂在采向日葵的花蜜。高效授粉对于粮食生产和生态系统可持续发展来说都至关重要，有证据表明新出现的传染病造成一些重要昆虫授粉者种群数量下降。这项研究结合实验室感染实验和野外研究显示了两个严重的蜜蜂(Apis mellifera)病原体对于一种野生授粉昆虫“大黄蜂”(Bombus terrestris)的感染能力。来自英国各地的数据显示，“变形翅膀病毒”(DWV)和微孢子虫寄生虫Nosema ceranae 在两种类型的授粉者中存在“共局部化”现象，蜜蜂病对大黄蜂也有传染性。这项工作表明，野生授粉者种群可能面临风险，而且与人工管理的蜜蜂种群不同的是，它们没有因为养蜂人采取干预措施而受到保护。野生授粉者的这种损失会显著降低作物授粉效率。封面：123RF/Paul Maguire。（doi: 10.1038/nature12977）
乳腺中的活性双能干细胞
In situ identification of bipotent stem cells in the mammary gland
哺乳动物乳腺中双能干细胞和单能干细胞各自所起作用是当前很多研究工作的一个重点。Jane Visvader及同事开发出一个三维成像方法，它与一个“随机多色reporter”一起使用，使研究人员能够在克隆层面上进行世系追踪和对整个输乳管进行活体细胞追踪。本文作者采用这一方法发现，双能乳腺干细胞在青春期乳腺形态发生中和在其长期维持中都起核心作用。他们还在原位识别出了在输乳管扩大中起显著作用的长寿命管腔祖细胞。 （doi:10.1038/nature12948）
“卫星细胞”与肌肉衰老
Geriatric muscle stem cells switch reversible quiescence into senescence
对成年哺乳动物干细胞的功能来说至关重要的特性之一是，长时间保持静止状态的能力以及需要再生时做出反应的能力。骨骼肌数量及功能的损失是人类晚年衰老的共同特征，与被称为“卫星细胞”的骨骼肌干细胞的再生能力的丧失有关。Pura Mu?oz-Cánoves及同事发现，衰老中的“卫星细胞”发生从静止状态向衰老前状态的不可逆转变，这与已被发现是衰老的一个标志的肿瘤抑制蛋白p16INK4a的表达水平增加有关。成年期间p16INK4a的抑制被发现能将“卫星细胞”保持在一个可逆的静止状态，使肌肉能够再生；p16INK4a在老年人的“卫星细胞”中失调，肌肉再生潜力丧失。（doi: 10.1038/nature13013 & doi: 10.1038/nature13058 ）
白血病中癌变之前的过程
Identification of pre-leukaemic haematopoietic stem cells in acute leukaemia
人们认为几乎所有癌症都是克隆的——是某一个突变的细胞的后代，但从第一个突变到很多不同形式癌症的演化通道在很大程度上仍不知道。John Dick及同事研究了来自“急性髓性白血病”(AML)患者的周围血液和骨髓样本，并在很大比例的患者中识别出了同时有DNMT3Amut 和 NPM1c 突变的白血病细胞。这些患者还有携带DNMT3Amut、但不带NPM1c的白血病前期造血干细胞。这些细胞保持了产生不同细胞类型的能力，因而具有正常造血功能，但相对于野生型造血干细胞在再增殖方面有一个竞争优势，在经过化疗、病情减轻之后能持久存在，因此可能充当一个库的作用，让进一步的突变和对治疗的抵抗力能够积累。这项工作表明DNMT3和其他基因中产生白血病前期造血干细胞的突变是可能的药物作用目标，并且说明白血病前期克隆的识别和处理也许可帮助消除对治疗的抵抗力。（doi: 10.1038/nature13038 & doi: 10.1038/nature13056 ）
RNA–蛋白复合物中的组织方式
Protein-guided RNA dynamics during early ribosome assembly
蛋白-RNA复合物的组装会涉及RNA结构的雕刻，因为蛋白是按顺序被结合在一起的，但对这些变化的详细情况的直接演示一直有困难。Sarah Woodson及同事采用先进的三色“荧光共振能量转移”(FRET)和模拟方法来研究在30S核糖体的组装中早期发生的事件。他们发现，当S4核糖体蛋白与16S rRNA发生相互作用时，存在一个稳定的、on-path、non-native中间体；而且该S4蛋白还能改变RNA螺旋动态，以帮助发生使随后的蛋白结合成为可能的构形变化。（doi: 10.1038/nature13039 & doi: 10.1038/nature13055）
风湿性关节炎的药物目标
Genetics of rheumatoid arthritis contributes to biology and drug discovery
在一项对超过10万名欧洲裔和亚洲裔人士进行的“全基因组关联研究”(GWAS) 元分析中所做的虚拟筛选，显示了风湿性关节炎(RA)的42个以前不知道的风险位点。作为这项研究的一个后续工作，本文作者建立了一个新的电脑模拟管道，从而在所有已知的RA风险位点上识别出98个生物候选基因。他们发现这些基因是已获批准的RA治疗药物的作用目标，并且进而提出，获准用于其他疾病的药物也许可以重新考虑用于RA的治疗。（doi:10.1038/nature12873 ）
关于宫颈癌的一项全基因组筛查
Landscape of genomic alterations in cervical carcinomas
为了给造成宫颈癌的基因组异常提供一个概览，本文作者对115对“宫颈癌-正常人”、79个宫颈癌样本的转录组序列和来自14对“宫颈癌-正常人”的全基因组进行了全外显子组测序和分析。这些分析将MAPK1、HLA-B 和ELF3 识别为新的严重突变的基因，并且提供了证明“人乳头瘤病毒”(HPV)的整合是宫颈癌中目标基因过度表达的一个普遍机制的证据。这些结果还为鳞状细胞癌和腺癌的突变情况提供了一个对比。（doi: 10.1038/nature12881 ）
一种Tet-样蛋白的结构
Structure of a Naegleria Tet-like dioxygenase in complex with 5-methylcytosine DNA
Tet家族的加双氧酶将5-甲基胞嘧啶(5mC)转化成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)。在这项研究中，Xiaodong Cheng及同事从结构上和生化上定性了来自阿米巴鞭毛体Naegleria gruberi的Tet-样蛋白。Naegleria Tet-样蛋白(NgTet1)与哺乳动物Tet蛋白的序列相似性大约为39%，同时也具有相似的生化活性。与含有一个甲基化的CpG点的DNA形成复合物的NgTet1的晶体结构显示，NgTet1利用一个碱基翻转机制来接触5mC。（doi: 10.1038/nature12905 ）
Cassiopeia A：一次非对称爆炸的残留体
Asymmetries in core-collapse supernovae from maps of radioactive 44Ti in Cassiopeia A
对恒星核心坍缩事件的大多数模拟都表明，这些爆炸是非对称的，但所导致的形状在不同模型中则有所不同。Brian Grefenstette等人分析了Cassiopeia A（一个年轻的核心坍缩残留体）中放射性钛-44的分布，将其作为爆炸非对称性的一个代理指标。他们报告，Cassiopeia A的无激波内部的非均匀分布程度要大于从一次球形爆炸所预期的程度，但也没有按照一次高度双极爆炸所预期的那么显著。根据这些发现，本文作者得出结论认为，Cassiopeia A核心坍缩爆炸这种爆炸类型介于非对称性的两个极端之间。（doi: 10.1038/nature12997 & doi:10.1038/506298a）
惯性约束聚变研究的新进展
Fuel gain exceeding unity in an inertially confined fusion implosion
将核聚变作为一个可行替代能源来开发的工作还在继续，但进展一直缓慢。惯性约束聚变（在其中一个燃料靶标被压缩和加热来引发核聚变）的一个关键实验目标是，达到诱导的聚变反应所产生的能量超过在压缩/加热过程中沉积到燃料内的能量这样一个阶段。现在，这一临界点（使“燃料增益”大于一）已在位于美国加州利弗莫尔的“国家点火装置”达到。他们采用192个激光束来将一个燃料芯块加热和压缩到核聚变反应能够发生的程度，获得了比以前大10倍的能量产出。然而，要使聚变能产出超过压缩燃料芯块所需的总能量，还将需要取得进一步的进展。（doi: 10.1038/nature13008 & doi: 10.1038/nature13057 ）