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【共享】2009 年1月科学杂志中文摘要

新生儿科医师 · 最后编辑于 2022-10-09 · IP 重庆重庆
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这个帖子发布于 16 年零 101 天前,其中的信息可能已发生改变或有所发展。
science无疑是大家的最爱,但中文版的很难找到了,我订阅了中文版,现分享如下:

本月《科学》摘要 :

教育 & 科技
对种族歧视的反应
太平洋上的殖民历史
陆地和海洋所受到的威胁
鱼的因素
庆祝达尔文的冥诞
5- 羟色胺与集结成群
褐云的源头
向宽带隐身迈进
染色质与突变
膜融合 探秘
改造 石墨烯
本期的 *Science Signaling*





教育 & 科技

http://www.sciencemag.org/education_technology/

利用业余时间玩耍以科技为基础的游戏的学生人数之多令人惊骇,他们或是在一个有数百万用户共享的沉浸式环境中玩耍,或是在手机及个人电脑上玩这些游戏。正如 2009 年 1 月 2 日 《科学》的一个专版中所描述的,在玩游戏中掺加一些学习的机会非常多。该专版中的 News, Perspective 及 Review 文章对从数字化图书馆的价值和帮助提高写作及代数技能的软件到应用科技及认知科学和教育之间界面来改进大规模测试的努力等题目进行了审查。在互联网上,一则 *Science* Careers 文章叙述了一位软件工程师的无纸张教室的愿景;一则视频介绍讨论了将科技应用于教育给人们提供的机会和挑战;而在一个播客专刊中包括了对有关电脑帮助下的军事训练、用于学习的沉浸式界面以及一个在韩国的电脑住家学习系统等的采访。





对种族歧视的反应

研究显示,预测人在情绪受到挑战时的感受(及由此而做出的反应)是非常不准确的。在 2009 年 1 月 9 日 刊的《科学》杂志中, Kawakami 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5911/276 显示,这种情况还包括人们对种族偏见的反应,这可以帮助解释为什么种族歧视虽然被人们公开谴责,但其言论和行为却持续地存在。在一个研究系列中,研究人员对人们想象他们在听到某一种族歧视性的言论时将会有何种感受及做出何种行动与他们在真的听到该种言论时会有的感受和行为进行了调查。正如文章的主要作者 Kerry Kawakami 在一则相关的播客采访 http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/323/5911/276/DC2 中所描述的,该研究团队发现,目击者所想象的对种族歧视言论的预测的感受总是要比在真正遭遇该种言论时的感受更差,而他们想象的避开冒犯者的情况总是比他们真正付诸行动的要更多。这些发现提示,种族歧视会持续存在,其原因部分是因为那些预计他们在面对种族歧视的行为时会有生气感受并认为他们会采取抵制行动的人在实际情况发生时则会采取漠视的反应。在一则 Perspective 中, E. R. Smith 和 D. M. Mackie http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5911/215 对该研究进行了重点介绍。





太平洋上的殖民历史

人类扩张活动最引人注目的例子之一是在太平洋岛屿上的史前殖民活动。根据脉动 - 暂停理论,南岛人在大约 5000 年前发源于台湾,他们是以一种扩张性脉动和定居性暂停的序列向外扩散的。而与此相反的慢船假定则提出,人类是在 1 万 3000 年至 1 万 7000 年前从 Wallacea (即位于婆罗洲、澳大利亚和新几内亚之间的一组印度尼西亚岛屿)向外扩散的。在 2009 年 1 月 23 日 刊《科学》杂志中,来自人类胃部细菌的遗传学数据以及一种独立的计算语言学分析为太平洋人口扩散的脉动 - 暂停理论提供了更进一步的可信度。 Gray 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/479 应用词汇学数据构建了一个有 400 种南岛语言的系谱图,该图将此语系的根源置放在大约 5230 年前的台湾岛上,接着是菲律宾、婆罗洲 / 苏拉威西岛( Borneo/Sulawesi )、中部马来 - 波利尼西亚及 南哈马黑拉岛 - 新几内亚岛西部( South Halmahera/West New Guinea )。 该谱系的分布披露了一系列的与技术和社会的创新具有关联的定居性暂停和扩张性脉动。 Moodley 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/527 对人类胃部的细菌幽门弯曲菌进行了遗传学分析。该种细菌在全世界范围内都有传播,并随着其人类宿主一起发生遗传学上的歧化,从而导致了该细菌株群呈现大陆地区化的特异性。采自太平洋人口中的样本披露了 2 种独特的幽门弯曲菌,它们表明人类是从台湾以 2 波人潮向外扩张的。第一波人潮携带的是与亚洲人口菌株歧化的 Sahul 菌株,他们在 3 万年前跨越露出的陆路桥(即现在的印度尼西亚群岛)并进入新几内亚和澳大利亚。第二波的人潮携带的是毛利菌株,他们是在大约 5000 年前从台湾向外扩散,前往菲律宾并进入波利尼西亚和新西兰。 C. Renfrew 在一则相关的 Perspective http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/467 及播客采访中 http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/323/5913/467/DC1 讨论了这 2 项研究的趋同性。





陆地和海洋所受到的威胁

全球暖化正使得生长的季节变得更长,而海洋表面的温度则不断上升。这些都会对海洋和陆地上的生命带来严重的后果。本月《科学》杂志的 2 篇 Report 就气候变化对珊瑚礁及农田的影响进行了调查。

-- De’ath 等人 2009 年 1 月 2 日 ; http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5910/116 对澳大利亚大堡礁的 320 个珊瑚集群的生长模式进行了调查:这些珊瑚集群的骨骼记录显示,珊瑚的钙化率(这是确定珊瑚健康与否的一个重要的决定因子)自 1990 年以来已经下降了近 15% ,这一数值比过去 400 年中任何所见到的数值都更低。尽管这一下降的主要原因仍然无法确定,但研究人员提出,水温的不断增加及海洋酸化的加剧(即由海水对大气中不断增加的二氧化碳含量的吸收所造成的海水表层 pH 值的不断下降)可能是造成这一珊瑚骨骼钙化率下降的元凶 参见由 E. Pennisi 撰写的 News 故事; http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5910/27

-- Battisti 和 Naylor 2009 年 1 月 9 日 ; http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5911/240 应用采自 23 个全球气候模型的观测数据和计算结果来预测 21 世纪结束时的生长季节将会发生怎样的变化。他们的结果提示,农作物所受到的热应力会对全球农业和食物安全造成深重的负面影响,除非人们投入足够的资金来研发抗热农作物及新型的灌溉系统 参见由 C. Holden 所撰写的相关的 News 故事; http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5911/193





鱼的因素

海洋中大多数的碳酸钙的产生一直被归因于海洋浮游生物 – 尤其是球石藻类和 有孔虫类。 但是,在 2009 年 1 月 16 日 刊的《科学》杂志的一篇 Report 中, Wilson 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5912/359 披露了海洋碳酸盐的另外一个被忽略的重要来源:硬骨鱼类。这些多刺鱼类会排泄大量的碳酸盐沉积物来作为一种调节渗透压的反应,因为它们在持续地摄入富含钙与镁的海水。该研究团队对全球海洋鱼类的大小、组成及丰富程度进行了模型测试并预测海洋鱼类所贡献的碳酸盐占了整个海洋碳酸盐产量的 3-15% 。鱼类的“肠石”比浮游生物所产生的碳酸盐的含镁量更多,因此也更容易被溶解。这可能有助于解释为什么在海洋的上 1000 米 中碱性程度的增加,而这一富有争议的现象在过去几十年中一直令海洋学者感到迷惑不解。研究人员进一步预测,鱼类所产生的碳酸盐可能会因为未来环境中二氧化碳的变化而增加,并因此成为无机碳循环中的一个越来越重要的成分。在附随的 Perspective 中, B. A. Seibel 和 H. M. Dierssen http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5912/343 写道:“ Wilson 等人对我们的无机碳循环知识方面的重要贡献希望能够为海洋动力学的更高层次的生物食物链水平的作用带来新的认识。”



庆祝达尔文的冥诞

http://www.sciencemag.org/darwin/

除了为进化生物学奠定了基础之外,查尔斯 - 达尔文( Charles Darwin )还建造了一幢房屋,人们可以在该房屋中为生物学提供来自古生物学、生态学、种群遗传学及其较为最近的分子生物学、发育生物学和基因组学的概念和发现。在 2009 年 1 月 9 日 刊的杂志中,《科学》将启动其长达一年的庆祝达尔文 200 周年冥诞及其《物种起源》发表 150 周年的纪念活动。在一篇 Review 文章中, P. Bowler 对达尔文的导致他形成这一革命性理论的工作的各个方面进行了考察,这些方面包括他对生物地理学和动物繁殖以及他对生存竞争所扮演的角色的认识。本期《科学》还推出了由 C. Zimme 所撰写的评论。他在该短文中论述了地球上生命的可能的开始方式。这是有关“起源”的月度系列文章的第一篇。该系列将以广泛的视角来审察在进化中以及在人类文化中的某些关键性的发展(人们可以在 http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/323/5911/198/DC1 网站聆听一则相关的播客采访)。在整个一年中,其它的有关进化论的内容将会不断增添进来。



5- 羟色胺与集结成群

沙漠蝗虫 *Schistocerca gregaria* 在大多情况下是独处和无害的昆虫,它们互相避开,并在晚间独自飞行。但是,在某些对其有利的环境条件下,它们的数目会急剧飙升,触发一种引人注目的集结成群的“群集”相转化。这一转化会给农作物造成极大的毁坏。在 2009 年 1 月 30 日 《科学》杂志的一篇 Report 中, Anstey 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5914/627 披露了一种将从个体行为的改变至大规模群体结构的变化与群体大规模迁徙联系在一起的神经化学机制。蝗虫的从相互嫌避到相互吸引这一转变的关键结果被发现是神经递质 5- 羟色胺。该递质的合成是在蝗虫数量和群体接触增加的情况下对触觉、嗅觉及视觉刺激的一种反应。在强迫性的拥挤试验中,该研究团队发现,蝗虫在最为群集状态时,它们的胸神经系统中的 5- 羟色胺是独处蝗虫的 3 倍多;而在没有其它的与蝗虫相关的刺激时, 5- 羟色胺也足以诱导其集结行为 请听一则对通讯作者 Stephen Rogers 的相关的播客采访; http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/323/5914/627/DC2 。 在启动整套群集性特性(包括蝗虫身体的颜色从绿色转化为黄色)时可能还牵涉到其它的因素。尽管人们还需要对昆虫生物学的多个方面进一步地研究,但 P.A. Stevenson http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5914/594 在一则附随的 Perspective 中写道,这些新发现对研发更有效的害虫控制方法“具有相当大的潜力。”





褐云的源头

在冬季期间,一个巨大的被称作亚洲大气褐云( ABC )的污染空气团会笼罩在南亚及印度洋的上空。这片褐云面积是如此之大而且浓厚,其冷却效应可能可以平衡甚或超越该地区温室气体的暖化效应。燃烧生物质和化石性燃料都可产生黑色的碳排放,但是这些来源对亚洲 ABC 的相对份额比例则仍然不为人知。在 2009 年 1 月 23 日 刊《科学》杂志的一篇 Report 中, Gustafsson 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/495 对采自西印度及印度洋云朵中的碳质颗粒进行了放射性碳分析。他们发现,生物质燃烧所产生的碳质颗粒占了该云朵中至少一半的富碳浮质。控制生物质的燃烧,也就是控制农业和森林地带的废弃物燃烧及在民宅中的用于取暖和烹调的木材及动物粪便的燃烧,对减轻该地区的不良气候效应及改善空气质量都是非常重要的。在一则附随的 Perspective 中, S. Szidat http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/470 重点介绍了该项研究。





向宽带隐身迈进

转换光学和超颖构材(即那些其中具有人造的亚波长结构的材料,它们具有不同寻常的电磁及光学性质)可以使人们对光线处理进行史无前例的控制,并给人们带来了诸如隐身、高透镜化以及隐蔽伪装等可能性。本月《科学》杂志的 2 篇 Report 描述了人们在大范围的电磁波频谱内朝着达到“宽带”隐身目标的探索过程中所取得的进展。

-- Leonhardt 和 Tyc ( 2009 年 1 月 2 日 , 2008 年 11 月 20 日 以网络版发表 ; http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5910/110 尝试克服先前方法的局限性。过去的方法通常仅用于一个波长的光线,因为它们是基于在平面(欧几里得的)空间的电磁性质绘侧 参见 Nicolet 和 F. Zoll 撰写的相关的 Perspective ; http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5910/46 。而新的理论方法是基于在一个弯曲的非欧空间(如实体球表面)的测绘,这种方法可能开启该技术在宽广波长范围内的应用。该研究团队还显示,取得隐身效果的材料的物理性质不需要像以前方法中所用材料所需的那种极端的物理性质。

-- Liu 等人 ( 2009 年 1 月 16 日 ; http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5912/366 为放置在某金属表面的一个物体制造了一个超颖构材的隐蔽外套。它是由数千种单独的非谐振性超颖构材成分所构成的,其每一种都是由一个自动化的过程所设计和制造的。这种新型的隐身外套在一个宽泛带宽的范围内都具有隐蔽效果,因此它可能还适用于可见光。



染色质与突变

遗传变异的空间格局常常被解读为是自然选择的足迹。在 2009 年 1 月 16 日 刊《科学》杂志的一篇 Report 中(在 2008 年 11 月以网络版发表), Sasaki 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5912/401 显示, DNA 和蛋白质包装入染色质的过程会影响整个真核细胞基因组发生突变的位置和速率。基因组 DNA 包装的主要成分是核小体,它是由一个组蛋白八聚体所组成的,其上缠绕有大约 150 个碱基对的双股 DNA 。这些核小体像串珠一样沿着 DNA 排列,它们之间存在着不同长度的连接 DNA 。研究人员对 2 种非常接近的日本 鳉鱼(青鳉)品种的基因组 进行了比较。他们发现在转录起始点下游的突变率展示了一种与核小体位置相关的高峰与低谷的周期性模式。其中基因的插入与缺失速率的高峰位于连接 DNA 区域,而该区域的置换率(即基因点突变)则最低。可能是因为与转录偶联的 DNA 修复机制促成了这种模式的突变。在附随的 Perspective 中, C. A. M. Semple 和 M. S. Taylor http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5912/347 对这一研究进行了重点介绍。



膜融合探秘

膜融合是多种生物学过程所必须的,从细胞的区隔化构成到脑中神经传导的精确计时都有膜融合的过程参与。最近的研究披露了细胞内膜融合系统的 2 个关键性组分的独特而且互补的作用,它们是: SNARE 蛋白,它们以拉锁方式锁闭成一个螺旋形的纤维束,并以此将 2 片膜紧紧地拉扯在一起,并施予膜融合所需要的力量;扣钩形状的 SM 蛋白,它们与 SNARE 复合体结合以指导它们的融合发生作用。 2009 年 1 月 23 日 刊《科学》杂志中的 2 篇 Report 对该蛋白复合体是如何与这些组分相互作用以施加对膜融合过程的控制给予了新的阐释。 Giraudo 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/512 讨论了在神经元中,复合子( complexin )是如何钳夹住否则会由 SNARE 蛋白造成的自发性膜融合,使得神经递质和其它的介质只有在需要的时间和地点通过松开这一钳夹而得以分泌。他们显示,在复合子中的一个结构性基元似乎是作为一种分子开关在膜融合的时候直接与 SNARE 蛋白相互作用。 Maximov 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/516 证明,在神经元系统中,在神经递质释放时,复合子对 SNARE 介导的膜融合可以起一个负性或正性的作用,即它可能通过钳夹住 SNARES 以阻止自发性的融合,或在适合的时候促进膜的融合。在一则相关的 Review 中, T. Südhof 和 J. Rothman http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5913/474 提出了一个统一性的机制观点,即 SNARE 和 SM 蛋白是作为一种通用的融合系统而一同工作的。



改造 石墨烯

石墨烯是已知能够导电的最薄的材料。它是由以六方晶格的方式排列的单一碳原子层所组成。 其独特的物理和电性能使其成为未来碳基纳米电子工业制作新型设备的诱人材料。在 2009 年 1 月 30 日 刊《科学》杂志的一篇 Report 中, Elias 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5914/610 在扩大石墨烯潜在应用上取得了一个重要的进展:对其进行化学修饰,从而制造出一种具有不同物理性质的新型材料。该研究团队显示,在石墨烯中添加氢原子可以将这一半金属材料改造成为一种电子绝缘体(石墨烷)。石墨烷是结晶体。尽管它受到较大的压缩,但它仍然保留了那种六方晶格结构。该研究团队还显示,其与氢的反应是可逆的;人们可通过将氢化样品在高温下退火而使其基本恢复成原来的金属态的石墨烯(包括其晶格间距)。该研究显示,石墨烯可作为一种原子尺度的框架来制造新型的材料。 在一篇相关的 Perspective 中, A. Savchenko http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/323/5914/589 写道:“研究在其结构中加入其它元素的效应非常令人感兴趣的。”



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本期的 *Science Signaling*



阻断 mTOR 信号

哺乳动物雷帕霉素标靶( mTOR )是一种对细胞生长和增殖至关重要的蛋白激酶。 mTOR 是作为 2 种独特的多蛋白复合物的一部分来发挥作用的。这 2 种复合物是 mTOR 复合物 -1 ( mTORC1 )及 mTOR 复合物 -2 ( mTORC2 ),它们都参与 AKT 信号级联放大反应(这是一种据报道在许多人类癌症中都高度活跃的通路)。 丧失肿瘤抑制子 PTEN 会通过 AKT 而高度激活 mTOR ,这是人类前列腺癌症中最常见的事件之一。在 2009 年 1 月 27 日 刊《科学》杂志的一篇 Research Article 中, Nardella 等人 http://stke.sciencemag.org/cgi/content/abstract/2/55/ra2 显示,对 mTOR 的活性(可通过这 2 种复合物来消除信号通路)进行有条件地灭活对成年小鼠的前列腺影响甚小,但却能抑制前列腺的与 PTEN 的丧失所相关的肿瘤发生。这些发现因而支持这样一个基本原理,即研发以 mTORC1 和 mTORC2 为标靶的特殊 mTOR 抑制剂可治疗由于 PTEN 缺乏和异常 mTOR 信号而引发的肿瘤。



这个月的 Science Signaling* 还包括:

-- Marshall 等人描述了一种基于 NMR 的检验方法,该方法能够对 Rheb 活性进行实时、定量的分析。 Rheb 是一种高度保守的 鸟苷三磷酸酶 小分子 2009 年 1 月 27 日 ; http://stke.sciencemag.org/cgi/content/abstract/2/55/ra3

-- P.A. Lochhead 讨论了蛋白激酶是如何通过 自身磷酸化而被激活的 2009 年 1 月 20 日 ; http://stke.sciencemag.org/cgi/content/abstract/2/54/pe4

-- E.M. Adler 重点介绍了 2008 年在信号通路研究上的突破 , 这些突破涉及从蛋白结晶至亚细胞结构到整体基因组 2009 年 1 月 6 日 ; http://stke.sciencemag.org/cgi/content/abstract/2/52/eg1







































































































































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