2012年12月20日 nature 要览
2012年12月20日 nature 要览http://www.nature.com/nature/journal/v492/n7429/index.html
封面故事:Nature杂志评选出2012年10大科学人物
Nature杂志今年再次评选2012年做出重大科学贡献的10大人物，他们分别是Cedric Blanplain、 Bernardo DeBernadinis、RonFouchier、TimGowers、JoHandelsman、Rolf-DieterHeuer、ElizabethIorns、CynthiaRosenzweig、AdamSteltzner 和JunWang。（Linkto News Feature p. 335）
神经调制系统在学习回路中的合作 奖赏和厌恶信号长期被假设是从大脑的“腹侧被盖区”(VTA)通过多巴胺能神经元传到“伏核”的。然而，有一组来自VTA的GABAergic投射神经元也可能影响这些信号。这里，Matthew Brown等人确定，这些抑制性投射神经元阻断“cholinergic accumbal interneuron”的发射，影响学习。用光遗传学方法来人工抑制这些“cholinergic interneuron”，导致“基于刺激后果的”学习增强。这项工作确立了两个主要神经调制系统通过其进行相互作用的一个以前人们不知道的回路。 Nature 492,452–456(20 December 2012)
量子自旋液体的生成
量子自旋液体是奇异的物质状态，其原子磁矩是高度关联的，但却不发生有序排列，即便在冷却到绝对零度时也是如此。它们具有引人注目的集体行为（这种行为可能有助于了解高温超导性），并能产生具有分数量子数的奇异激发。另一方面，有关它们存在的结论性证据仍然没有。现在，Tian-Heng Han等人报告了来自对“herbertsmithite”（一种二维阻挫反铁磁体）的大型单晶所做的中子散射测量的激动人心的结果。特别是，他们观察到了在低温下出现的分数自旋激发，这是量子自旋液体的一个标志性特征。分数自旋激发迄今只在一维系统中看到过。Nature 492, 406–410
热“约瑟夫森结”已实现
当两种超导体被一个弱键连接在一起时，它们便形成一个“约瑟夫森结”，在其中，穿过这个结的电流由两种超导体之间的量子相差决定。这样的结构构成“超导量子干涉器件”(SQUIDs)的基础，后者被广泛用于小磁场的测量。近50年前，Kazumi Maki 和 Allan Griffin预测了“约瑟夫森结”的一个热类似物。现在，Francesco Giazotto 和 María José Martínez-Pérez已经实现了这样一个器件，在其中，两种超导体之间的热流动也依赖于量子相差。这个效应有可能被用于固体纳米电路中热的操纵。（Link to Letter p. 401;News & Views p. 358）
Tet酶在雌性生殖细胞中的作用
胞嘧啶上的DNA 甲基化是一种重要的表观修饰，控制5-甲基胞嘧啶(5mC)动态的机制构成一个活跃的研究领域。Tet家族的双加氧酶能催化5mC的氧化，生成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)等衍生物，但我们对Tet蛋白的生物功能却知之甚少。在这项研究中，通过对小鼠采用“功能丧失方法”发现，Tet1在减数分裂及雌性生殖细胞的减数分裂基因的激发中起一个作用。Tet1缺失并不会对整个基因组范围内的去甲基化产生很大影响，但对一个亚组的减数分裂基因的表达有比较具体的影响。（Link to Letter p. 443;News & Views p. 363）
羟基(OH)分子的微波强制蒸发冷却 蒸发冷却是将一杯热气腾腾的咖啡变冷的过程：一种物质的温度会因能量远远大于每个颗粒的平均总能量的颗粒的去除而被降低。磁束缚原子的强制蒸发冷却方法被用来生成“玻色-爱因斯坦”凝聚态和其他遵从量子力学规律的超冷物质状态。分子（而不是原子）的超冷量子气体可能具有甚至更为丰富的物理性质，但分子的蒸发冷却迄今尚未实现，这是由于存在不利的碰撞特性和束缚阱损失。这篇论文报告了加载在一个磁性四极束缚阱中的羟基(OH)分子的微波强制蒸发冷却。这种出乎意料的结果的出现，是由于在OH系统中存在一个长距离的、排斥性的相互作用，它阻止了短距离的非弹性损失。研究人员预计可实现比目前所达到的温度还要低得多的温度，这将有可能使大量分子类型（包括具有化学用途的分子类型）进入量子力学的范畴。（Link to Letter p. 396;News & Views p. 364）
被驯化的棉属植物的演化 对棉属植物所做的一项系统发生和基因组研究，为了解多倍性在被子植物演化中所起作用、尤其是在被驯化的棉花的可纺纤维的出现中所起作用提供了线索。本文作者发现，多倍性在距今大约6000万年前突然发生的5倍至6倍的增加，以及在距今大约100万-200万年前将分化的基因组重新聚集在一起的“异源多倍性”（allopolyploidy）的出现，使得“精英”棉花G. hirsutum 和G. barbadense中的祖先开花植物基因与其假设的先祖棉花G. raimondii相比重复了大约30倍。（Link to Letter p. 423）
与红血球生物学有关的基因
对超过135,000个人所做的这项全基因组关联研究识别出75个影响红血球表现型的独立基因位点，对于参与细胞周期控制、转录调控、生长因子和细胞因子信号作用、血红蛋白合成、铁的处理和细胞骨架功能的基因以及若干个具有不确定功能或未知功能的基因来说，它们被富集了。进一步的分析又识别出121个与红血球生物学有关的候选基因，其中1/3在小鼠和果蝇中具有造血表现型。（Link to Article p. 369）
凝血酶受体的结构添加 人蛋白酶激活的受体-1” (PAR1)与vorapaxar（PAR1的一种对抗剂）结合在一起的X-射线晶体结构已被以2.2 Å的分辨率确定。PAR1（亦称为凝血酶受体）是一种G蛋白耦合受体，介导细胞对凝血蛋白酶“凝血酶”和相关蛋白酶的反应。Vorapaxar最近被发现能防止高危患者发生心肌梗塞，关于PAR结构的知识将有助于设计具有更好药效的PAR1对抗剂。（Link to Article p. 387）
“X染色体脆折症”中的信号作用 “X染色体脆折症” (FXS)是由FMR1基因的突变引起的，该基因编码一个被称为FMRP的RNA结合蛋白。现在，来自Thomas Tuschl实验室的这项研究，在整个基因组层面上确定了被FMRP和被FMRP的一个与疾病相关的突变版本结合的目标。虽然其中很多重要目标与脑功能和自闭症症候群有关，但数量相当多的目标在小鼠卵巢中也发生失调，说明在不同组织中存在着信号作用通道的交叉调控。（Link to Article p.382; News & Views p. 359）
微RNA促进心脏再生 哺乳动物心脏再生能力差，心肌细胞增殖的能力在出生后很快便消失了。在这项研究中，Mauro Giacca及其同事对来源于人类的一个合成微RNA (miRNA)库进行了筛选，以研究诱导心肌细胞增殖的能力，目的是识别可用于人类的潜在治疗方法。40个miRNA在啮齿类心肌细胞中强效增加DNA合成和胞质分裂。研究人员对两个最强效的miRNA（即hsa-miR-590 和 hsa-miR-199a）做了进一步测试，发现它们能在小鼠心肌梗塞之后诱导心脏再生。用这些miRNA进行活体处理，导致几乎完全的和稳定的心脏功能恢复。（Link to Article p. 376; News& Views p. 360）
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