2013年06月06日《自然》杂志精选

封面故事：纪念波尔原子结构模型建立100周年

Quantum physics: The quantum atom

尼尔斯•波尔1913年建立了关于原子结构的波尔模型。该模型此后已被取代，但人们熟悉的那个与太阳系相似的结构是很有根据的，在其推出之后多年时间也让理论工作者和实验工作者受益匪浅。我们通过一期Nature专刊来纪念该模型建立100周年，思考原子结构理论的过去、现在和未来。封面Thomas Porostocky。（doi:10.1038/498021a）

大鼠的眼睛始终关注头顶

Rats maintain an overhead binocular field at the expense of constant fusion

眼睛朝前的动物如灵长类需要将两只眼睛对准同一方向，以便使左眼和右眼的图像融合，而不管头部怎样动。Jason Kerr及其同事发现，啮齿类的眼睛协调遵从一个不同的策略。利用一个定制的微型化“眼睛-摄像系统”，他们发现，对自由运动的大鼠来说，眼睛运动的作用是，使两只眼睛的视场在头顶上连续重叠，但未必要对准同一方向。大鼠是在地面上生活的动物，经常受到来自上面的威胁，所以这种策略可能是作为对来自头顶的捕食者不断保持警惕的一种手段而形成的。（doi: 10.1038/nature12153）

中国发现已知最早的灵长类动物化石

The oldest known primate skeleton and early haplorhine evolution

我们关于灵长类演化最早阶段的知识受限于化石记录中所存在的空白。来自中国“始新世”早期（距今5500万年前）的一种很小的、非常古老的灵长类动物的一个近乎完整的、基本上还通过关节连接在一起的骨架的发现，为这个问题提供了一些线索。这一新发现的灵长类动物似乎是眼镜猴的最早已知近亲，说明类人猿与其他灵长类动物分化的时间非常早。这种动物跟现代“矮鼠狐猴”大小差不多，其骨架特征说明它是一种灵敏的食虫动物，习惯白天活动。（doi:10.1038/nature12200）

单分子内部结构的检测

Chemical mapping of a single molecule by plasmon-enhanced Raman scattering

拉曼光谱被广泛用来通过检测分子的特征振动识别它们。该技术已被优化到在单分子层面也有效，办法是采用能增强光谱信号的强局域化的等离子场。这项研究走得更远了一步：它演示了一个与“尖增强的拉曼散射”(TERS) 相关的方法，该方法允许对等离子激元共振和拉曼光谱成像进行精确微调，能实现低于1纳米的光谱分辨率，甚至能解析一个单分子的内部结构及其在表面上的构形。该方法为单分子层面上的光化学开辟了一条新途径，为按需设计、控制和改变分子的功能提供了可能性。（doi: 10.1038/nature12151）

糖尿病风险的肠道标记物

Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control

最新证据表明，被改变的肠道菌群与包括肥胖症、糖尿病和心血管疾病在内的各种代谢疾病相关。Fredrik Bäckhed及其同事对一批血糖控制情况正常、受损或患有糖尿病的欧洲女性的粪便元基因组进行了定性，并将这些发现与最近被描述过的一批中国女性做了对比。他们的分析显示了这两批女性研究对象之间在2-型糖尿病的判别性元基因组标记物上的差别，说明元基因组预测工作对于被研究人群的年龄和所在地域可能是有特异性的。（doi: 10.1038/nature12198）

对小肠细菌的免疫反应

Innate lymphoid cells regulate CD4+ T-cell responses to intestinal commensal bacteria

最近被定性的“先天淋巴细胞”(ILCs) 在功能上可被划分成三类。第一类的ILCs 产生干扰素-γ；第二类的ILCs 表达白介素-5、白介素-13和双调蛋白；第三类的ILCs 产生白介素-17A和白介素-22。ILCs在适应性免疫存在时的功能及它们影响适应性免疫细胞反应的潜力在很大程度上是不知道的。现在用小鼠所做的一项研究显示，第三类的ILCs处理和呈现抗原，并通过一个依赖于“MHC-class-II”的机制控制CD4+ T-细胞对小肠共生菌的反应。这一发现也许有助于了解与对共生菌的炎性宿主免疫反应相关的人类慢性病的病理。（doi: 10.1038/nature12240）

基因组和染色质扰动的检测

KAT5 tyrosine phosphorylation couples chromatin sensing to ATM signalling

当DNA发生双链断裂时，ATM (ataxia telangiectasia mutated) 激酶便被激发。“乙酰转移酶” KAT5 向被修饰的组蛋白标记物H3K9me3上的结合通过使该激酶乙酰化来促进ATM激发。在这篇文章中，Abderrahmane Kaidi 和 Stephen Jackson 发现，在DNA损伤后，c-Abl激酶磷酸化“酪氨酸44”上的KAT5，增强其与H3K9me3的相互作用，并允许由ATM介导的信号作用来启动DNA损伤检查点。这些发现也许可帮助解释“赖氨酸脱乙酰基酶”（它们作为治疗药物正在研发中）的作用机制，因此也许还能为应该怎样最好地将这类药物用于癌症和神经退化疾病的治疗提供线索。（doi:10.1038/nature12201）

万众一心的“超级蚂蚁”

The rewards of restraint in the collective regulation of foraging by harvester ant colonies

蚁群有时被当成超级生物，即它们在群落层面上会受到自然选择的影响。在对“红色收获蚁”（Pogonomyrmex barbatus）的集体行为与群落中生殖成功率之间的关系所做的一项长期（27年）研究中，Deborah Gordon发现，它们的确能表现出这种超级生物特性。在干旱时期，“收获蚁”的觅食往往不像它们在食物丰富时那么多；它们似乎是等待时机，直到状况改善。这种懂得克制的特征会传给它们的子群落，说明它的确可被看作是一个群落层面的特征。（doi: 10.1038/nature12137）

隐藏的代谢物在蛋白合成中的作用

Structure-guided discovery of the metabolite carboxy-SAM that modulates tRNA function

作为细胞过程的终极中介物的很多小分子仍未得到描述和报告，因为它们的身份通过以代谢通道为目标的传统方法可能无法确定。Jungwook Kim等人识别出了这样一个分子，即carboxy-S-adenosyl-L-methionine (Cx-SAM) 。这个人们以前不知道的代谢物是在对大肠杆菌的CmoA酶（SAM-依赖性甲基转移酶超级家族的一个成员）所进行的一项结构研究中发现的。Cx-SAM被埋在CmoA的活性点中。本文作者确定了Cx-SAM的生物合成通道（其合成是通过一个异常活泼的“叶立德中间体”进行的），并且发现，该代谢物在一系列细菌的tRNA修饰中起一定作用。这项研究凸显了结构基因组研究对于发现新颖代谢物和通道的潜力。（doi: 10.1038/nature12180）

有关格陵兰和南极冰层减少速度的结论

Ice-sheet mass balance and climate change

在2007年，“政府间气候变化专门委员会”未能对冰层通过动态过程（如因冰下水文活动的变化而发生的冰加速）对海平面上升的贡献做出一个估计。这个问题，再加上来自卫星观测工作的成熟数据流，导致了大量研究工作的进行。Edward Hanna等人回顾了过去六年有关冰层物质平衡变化的研究工作，得出结论认为：来自格陵兰的冰层加速消失是一个可靠的发现，但来自南极洲的冰层消失可能远低于人们以前所想的。（doi:10.1038/nature12238）

超导体假能隙前后的相变

Bounding the pseudogap with a line of phase transitions in YBa2Cu3O6+δ

假能隙（铜氧化物超导体相图中以异常物理性质为特征的部分）的性质二十多年来一直是一个人们非常感兴趣的问题，并且还可能为目前仍不是很清楚的高温超导性的机制提供线索。在接近最佳掺杂的情况下，铜氧化物超导体会表现出被认为与一个量子临界点前后的强波动相关的“奇怪金属”行为。这项研究报告说，YBa2Cu3O6+δ中的假能隙以一个“相变线”为界。这条线对掺杂的依赖性使其会在零度时在“超导穹”（superconducting dome）内终止，这说明，那种奇怪的金属行为是由量子临界性驱动的。（doi:10.1038/nature12165）