Nature子刊3月亮点研究一览

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【1】植物科学：环境变化导致植物入侵

Nature Communications

2013年3月20日

本期Nature Communications上发表的一项研究表明，因气候变化而导致的环境可变性的增加可能会加快植物入侵等生态变化。这项工作意味着，因环境变化而发生的未来生物多样性变化可能被相当大地低估了。

环境变化有两种形式：平均条件的变化和环境可变性的变化。模型预测：环境可变性今后将会增加，导致极端气候事件以及其他后果。Oliver Bossdorf及其同事提出，环境可变性的这种增加还可能会加快生态变化。

该小组研究了世界上入侵性最强的植物物种之一——“日本虎杖”，发现营养物可变性的增加促进该植物的入侵和随后的扩散。入侵性“虎杖”最具支配性，引起更大变化，沿周期性洪水造成扰动和营养物波动的河流分布。由于极端气候事件的增加会增加发生这些洪水的可能性，所以Bossdorf等人的结果强烈表明，更大可变性会促进入侵性植物的进一步扩散。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2632.html

【2】化石：“三叶虫”复眼化石的分析研究

Scientific Reports

2013年3月14日

Fossils： Looking inside ancient animal eyes

本期Scientific Reports介绍了属于名为“三叶虫”的一类已经灭绝的古代海洋节肢动物的复眼中一个感觉细胞系统的痕量成分的发现。该发现为了解视觉、尤其是节肢动物视觉系统的早期演化提供了新见解。

“三叶虫”已知有非常发达的复眼。虽然这些眼睛的水晶体和视觉界面一般保存较好，但其底层感觉结构的性质却仍不知道，因为软组织通常不会变成化石。Brigitte Schoenemann和Euan Clarkson利用高分辨率计算机断层扫描和同步加速器辐射分析方法对一组距今已有4亿年的“三叶虫”的复眼化石进行了分析。最初的内部结构是通过细菌在眼睛表面上“种下”一层矿物膜而保存下来的。作者在这些眼睛中发现了感觉结构，它们以痕量细胞的形式存在，后者将生物矿化的水晶体与感觉受体细胞联系了起来。

这些发现表明，“三叶虫”当时有所谓的“联立眼”，它是一种在大部分现存节肢动物中所见的多面复眼。“三叶虫”的眼睛还被发现与马蹄蟹“鲎”的复眼相似，后者一般被认为是一种“活化石”，并且可能保留了这种古老视觉系统。

http：//www.nature.com/srep/2013/130314/srep01429/full/srep01429.html

【3】基因组学：臭虫怎样抵抗杀虫剂

生物谷报道：/biology/ShowArticle.asp?ArticleID=552932

Scientific Reports

2013年3月14日

Genomics： How bed bugs resist insecticides

本期Scientific Reports上发表的一篇论文识别出了与臭虫对一类杀虫剂的抵抗力相关的14个分子标记。该研究增进了我们对臭虫所用的复杂适应性策略的认识，这有可能帮助设计最有效、最持久的臭虫控制方法。

“拟除虫菊酯”杀虫剂因其安全性、有效性和低成本而被普遍用于臭虫控制，但它们的使用也导致了抗药性的广泛形成。Subba Palli及其同事利用转录组分析来识别与“温带臭虫”对“拟除虫菊酯”的抗药性相关的分子标记，评估了这些标记在21个臭虫种群中的相对贡献。

作者报告说，与对“拟除虫菊酯”的抗药性相关的基因属于各种不同类别，都表达在“体被”的表皮层中。“体被”是坚硬的皮肤外壳，是杀虫剂在到达目标点之前要穿过的第一道细胞屏障。作者提出，与抗药性相关的基因在“体被”中的表达可能会减少杀虫剂的渗透、增加毒素输送和增强解毒作用。还需要进一步的研究来充分了解这些发现的功能意义。

http：//www.nature.com/srep/2013/130314/srep01456/full/srep01456.html

【4】医学研究：利用细菌微细胞进行疫苗接种

Nature Communications

2013年3月13日

Medical Research： Exploiting bacterial minicells for vaccination

本期Nature Communications上报告了设计有可能更安全的疫苗的一个新办法。基于细菌微细胞的疫苗也许能够消除与那些含有弱化细菌的疫苗相关的风险，后者在儿童或免疫系统较弱的患者身上仍可能会引起疾病。

高效的疫苗通过一个被称为“III-型分泌系统”(T3SS)的细菌蛋白注射系统将抗原（引起免疫反应的物质）输送进免疫细胞中。然而，T3SS需要能量，因而只有在活细菌中才是活跃的。细菌微细胞是细菌细胞异常分裂的结果。虽然它们不含DNA，也不能复制，但细菌微细胞的确含有维持一些细胞功能的蛋白。Jorge Galan及其合作者对鼠伤寒沙门氏菌的微细胞进行了基因改性，使它们含有一个功能性T3SS。该研究小组接着发现，这些微细胞可被用来将抗原通过T3SS输送到免疫细胞中，并在小鼠身上引发免疫反应。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2594.html

【5】生态学：性别角色逆转

Nature Communications

2013年3月13日

Ecology： The sex role reversal

当在一个物种中有更多成年雄性时，与雄性和雌性“岸禽”相关的传统性别角色会发生逆转。这一发现是在发表在本期Nature Communications上的一篇论文中报告的。

在自然界，似乎有一套与雄性相关的传统角色和另一套针对雌性的角色。雄性经常竞争接近雌性的机会，而雌性通常则专注于照顾后代。然而，一些物种已被发现会逆转这些角色。

Andras Liker及其合作者首次证明，社会环境对“岸禽”的繁育系统有强烈影响。他们的数据表明，成年雌性多于雄性的“岸禽”物种会表现出传统性别角色，但成年雄性多于雌性的“岸禽”会表现出逆转的性别角色：雌性竞争配偶，而雄性照顾后代。因此，雄性和雌性行为在演化上能够响应于成年性别比例而改变。

成年性别比例似乎不仅与交配和亲代行为相关，而且也许还会影响社会行为的其他方面。本文作者讨论了同性配对或合作繁育也会受成年性别比例影响的可能性，尽管还需要进一步的研究来提供这方面的更多证据。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2600.html

【6】医学研究：肌肉萎缩症的治疗

Nature Communications

2013年3月6日

Medical Research： Getting to grips with muscular dystrophy

据本期Nature Communications上发表的一篇论文，一种将干细胞疗法和基因疗法综合在一起的方法被成功地用来治疗患肌肉萎缩症的小鼠。这项采用从患病小鼠获取的、通过基因手段纠正的“诱导多能干细胞”(iPS细胞)的研究工作，可能代表着朝肌肉萎缩症治疗的方向所迈出的重要一步。

“杜氏肌肉萎缩症”是一种由“肌萎缩蛋白”基因的突变引起的无法治愈的进行性神经肌肉疾病。Rita Perlingeiro及其研究团队从患有一种严重形式的肌肉萎缩症的小鼠身上取来成纤维细胞，并将它们转变成iPS细胞。然后，他们纠正了这一遗传缺陷，将这些细胞分化成肌肉前体细胞，再将它们移植回各供体小鼠的肌肉中。他们发现，通过基因手段纠正的细胞形成了能发挥功能的肌肉纤维，而且小鼠的肌力也有所增强。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2550.html

【7】癌症：皮肤癌治疗药物的载体和介质的重要作用

Nature Communications

2013年3月6日

Cancer： The medium matters

据本期Nature Communications上发表的一篇研究报告，过去被假设没有活性的一种用来治疗皮肤癌的霜剂的成分，当施用于小鼠皮肤上时，可能有助于提高其刺激免疫系统的能力。这些发现提出一个可能性：将活性药物与载体霜剂相结合，会有助于提高其用于人体时的治疗成功率。

用来缓解非黑素瘤皮肤癌的一种广泛使用的霜剂，由溶解在一种载体霜剂中的免疫刺激药物“咪喹莫特”组成。“咪喹莫特”激发皮肤中的炎性通道，这些通道的作用被认为是让免疫系统为进攻肿瘤细胞做好准备。Maries van den Broek及其研究团队发现，对小鼠来说，该霜剂还激发其他免疫通道，其中一些只被载体霜剂激发。他们得出结论认为，该药物在小鼠皮肤中的全部效果取决于“咪喹莫特”和载体霜剂是否存在。该载体对这种治疗方法在治疗非黑素瘤皮肤癌以及包括“外生殖器疣”和“光化性角化病”在内的其他几种皮肤病（该药物已被批准用于治疗它们）时的疗效有多大贡献尚未被验证。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2566.html
【8】演化：福克兰群岛狼之谜

Nature Communications

2013年3月6日

Evolution： The mystery of the Falkland Islands wolf

据本期Nature Communications上发表的一项研究，现已灭绝的福克兰群岛狼，当初有可能是穿过结冰的海洋来到该群岛的。这一神秘物种的起源自17世纪欧洲探险家对其描述以来一直是个谜。

福克兰群岛狼是福克兰群岛惟一本地哺乳动物。其存在让达尔文感到迷惑不解，因为该动物是一种大型哺乳动物自然地出现在一个小群岛上的全球惟一例子。福克兰群岛狼因人类捕猎而在19世纪灭绝，由于没有活标本，对其起源进行研究特别具有挑战性。

Alan Cooper及其同事获得了来自这种狼已灭绝的南美大陆一个亲缘种的“亚化石”残留物的古遗传数据，并将其与从福克兰群岛狼的博物馆标本获得的遗传数据进行了比较。这些数据表明，福克兰群岛狼直到距今大约16，000年前才与其大陆姐妹种分开，这个时间相应于上次冰期。冰期较低的海平面缩短了美洲“南锥地区”与福克兰群岛的距离。这个因素，再加上这一时期形成的海底阶地，产生了一个浅海峡。由于这个海峡很长时间可能是冰冻的，所以本文作者提出，它可能为这些狼在该群岛定居提供了帮助。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2570.html

【9】医学研究：“幻痛”是由于大脑的重组

Nature Communications

2013年3月6日

Medical Research：Brain reorganisation powers phantom pain

“幻痛”在胳膊截肢后有时会感受到的，可能是由大脑中感觉运动皮层不同区域之间的联系被破坏引起的。本期Nature Communications上所报告的这些发现与人们一般所持观点形成鲜明对比，后者认为胳膊截肢后的“幻痛”源自截肢者脑中发生的不良皮层重组。

在胳膊截肢后，人经常还会在他们被截掉的胳膊中感觉到痛。普遍认为这种痛是由大脑中“被剥夺的手区域表述”（称之为“初级感觉运动皮层”）中感觉输入信号的失去造成的，该区域在截肢后变得对来自身体其他地方（如面部）的输入信号有反应。然而，越来越多的证据表明，这个假设实际上可能不正确。为了解决这一争论，Tamar Makin及其同事利用fMRI来研究手臂截肢者。他们发现，虽然感觉输入信号的失去通常以“手区域”中结构和功能降低为特征，但持久疼痛的体验实际上与感觉运动皮层的以前“手区域”表述中保留下来的结构和功能组织有关。而且，“幻痛”与感觉运动皮层不同区域之间被破坏的联系有关。

本文作者提出，感觉运动皮层中的这些变化是由于来自以前“手区域”的神经输入的失去，而这些变化的幅度与个人的“幻痛”程度相关。希望这些发现将有助于增进我们对“幻痛”复杂性的认识。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2571.html

【10】神经科学：神经传输物质与情绪的关系

Nature Communications

2013年3月6日

Neuroscience： Neurotransmitters get emotional

据本期Nature Communications上发表的一项研究，神经传输物质下丘脑分泌素和黑色素聚集激素是以不同方式与情绪状态和社会互动相联系的。这些发现是对神经传输物质水平与人类情绪的关系所做的首次直接研究。

神经传输物质黑色素聚集激素和下丘脑分泌素与睡眠和兴奋状态的维持有关。然而，它们的作用仍不清楚，因为这些神经传输物质在整个睡眠-清醒周期中的释放以及它们与特定行为之间的关系此前尚未在任何物种中被测定过。Jerome Siegel及其同事研究了这些神经传输物质在大鼠扁桃体和下丘脑中以及在人的扁桃体中的水平，发现下丘脑分泌素与高兴等积极情绪有关，但黑色素聚集激素却不是这样。

本文作者希望这些发现将能加深我们对一些精神疾病的认识。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2461.html

【11】生物科学：猴子会对人的社会行为做出评价

Nature Communications

2013年3月6日

Biological sciences： Monkey business involves social evaluation of others

据本期Nature Communications上发表的一项研究，卷尾猴（僧帽猴）似乎会对明确拒绝帮助他人的人类做出负面评价。这些发现为认为基于第三方互动的社会评价并非人类独有的观点提供了证据。

对人类来说，根据通过“偷听”或“声望”获得的信息来行动从很小就开始了。然而，根据其他物种的第三方社会互动对社会特征进行评价的方式却几乎没有得到过实验分析。James Anderson及其同事将卷尾猴（僧帽猴）置于两名演员面前，这两名演员彼此之间以有帮助的方式或没有帮助的方式进行互动。然后，他们对猴子对于从不同表演者那里接受食物的乐意程度进行研究。他们发现，猴子从总是拒绝另一表演者求助的表演者那里接受食物的次数要少一些。

虽然这些研究是对观察人类行为的猴子所做的，但本文作者得出结论认为，这批猴子很可能会将这些评价应用在与其他猴子的正常群体生活中。他们还希望其实验方法在进一步了解非人类灵长目动物社会行为的演化中能够派上用场。

http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n3/full/ncomms2495.html

【12】古生物学：现代骆驼可能起源于北极

Nature Communications

2013年3月6日

Palaeontology：Ancient camels were ships of the Arctic

据本期Nature Communications上所发表的数据，现代骆驼可能起源于北极。这项研究报告了距今大约350万年前生活在加拿大北极高纬度地区的一峰巨骆驼的证据。

骆驼普遍与干旱地区相关，但它们在距今约4500万年前的始新世时期起源于北美。由Natalia Rybczynski及其同事所报告的在加拿大北极高纬度地区的骆驼化石的发现，将北美骆驼的分布范围向北延伸了大约1，200公里。他们确定，在其中发现该骆驼化石的沉积物可以追溯到上新世中期。这是一个相对来说温暖的时期，而且该地区在这一骆驼生活的时期是有森林的。

本文作者指出，该骆驼比现代骆驼大，与生活在2，000公里以外的加拿大育空地区的巨骆驼有相似之处。他们的结果表明，现代骆驼的演化史可以追溯到一个巨骆驼分支，后者当时已在被森林覆盖的北极地区稳定生活。

http：//www.nature.com/uidfinder/10.1038/ncomms2516

（生物谷Bioon.com）