9月27日《自然》杂志精选

 

曾有人提出，小的演化步骤为比较剧烈的演化跳跃铺平道路（即演化是以“达尔文”渐进主义和跳跃主义相结合的方式进行的），但一直难以从自然历史来确定演化机制的详细情况。现在，Rich Lenski及其同事将全基因组测序与“演化重放”实验相结合来解析一个关键创新（一个实验性细菌种群中以需氧方式利用柠檬酸盐的这一现象的演化）在超过3万世代和20年的时间跨度内的多步骤起源。他们发现，一个“三步骤”过程（即“增强作用”使某一性状成为可能，“实现作用”让其表现出来，“优化作用”使其具有有效性）很可能是其他生物革命（如原始四足动物在陆地上的定居）的典型特征。

 

 

这篇论文报告了对一种新型抗流感抗体C05的识别和结构定性，它能识别血凝素的可变受体结合域中一个小的保守点。该抗体通过向被其他“结合相互作用”的亲和力放大的这个小保守点插入一个HCDR3环来实现广泛中和作用。这一发现显示，向血凝素的受体“结合袋”中的环插入是疫苗和治疗性抗体实现广泛中和的一个可能策略。

 

 

“优先连接”是试图解释不断增长的网络中比例缩放的出现的一个机制。如果新连接优先与一个网络中比较受欢迎的节点建立，那么该网络便是无尺度的。这么说，由于“受欢迎是有吸引力的”，那么“优先连接”是否能预测网络演化？这项研究表明，“受欢迎”是决定复杂网络结构及动态的一个强大力量，但“简单性”也是这样。本文作者建立了一个模型，该模型通过考虑“受欢迎”与“简单性”之间的此消彼长来提高网络演化预测的准确性。这个模型能准确描述技术（互联网）、社会和代谢网络的大规模演化，并能以高精确度预测新连接的概率。

 

 

由于硅器件已经形成集成电路的基础，所以如果未来的量子计算架构也能基于硅、利用同样非常成熟的制造技术的话将会很理想。首次于10年前提出的构建硅量子位的一个很有希望的方法是，利用硅中单个掺杂原子。现在，Jarryd Pla等人研制出一个纳米电子硅器件，在其中他们能够读出和控制单一磷供体原子的电子自旋，并能获得极长的自旋相干时间（达到200微秒）。将良好的量子位性能与适用的制造方法相结合，为制造可升级的量子计算线路打开了大门。

 

 

人们对气候变化对鸟和植物种群的季节性生物节律的影响已有深入的研究，但对哺乳动物是怎样受影响的却不是很清楚。利用有关加拿大阿尔伯塔省哥伦比亚地松鼠冬眠开始日期的一个持续20年的数据集，一个国际科学家小组报告了冬眠开始时间因气候变化而延迟的一个罕见例子。他们将所发生的延迟（相当于每年近半天时间）归因于季节晚期暴风雪越来越多。在冬眠开始较晚的年份，雌性的适应性较差，因此种群的增长速度要比以前慢。来自当前气候模型的一致预测是，冬季降水增加，所以这样的事件将来会变得更普遍。这些发现表明，对气候的行为反应可以与个体适应性的下降联系起来，也可以被温度的升高直接触发。

 

 

很多动物在受伤后能再生组织、器官甚至整个肢体。在哺乳动物中，这种能力被认为即便有也是极为有限的，但本文作者报告，非洲刺毛鼠很可能是一个重要例外。从肯尼亚捕捉到的活鼠被发现与某些蜥蜴一样，都能脱掉部分皮肤然后迅速再生。这种皮肤“自切”功能是针对捕食者的一种有效防卫，后者可能会吃到满嘴容易撕下来的皮肤，但却漏掉猎物的主要部分，因为刺毛鼠会赶紧跑掉。很大、很深的伤口可以再生愈合，受伤的耳朵中还会长出毛囊和软骨来，最后还不会留下疤痕。本文作者提出，这些老鼠会产生一个与四肢能够再生的火蜥蜴相似的有利再生的环境。这项研究表明，哺乳动物所保留的再生能力可能要比人们以前所认识到的更大，而刺毛鼠可以作为研究这种现象的一种新模型生物。

 

 

关于膜蛋白行为的知识对于了解真核细胞生物学及人类疾病非常重要。这篇论文显示，关于具有未知功能的膜蛋白的广泛机制信息可以通过识别它们与具有已知功能的其他蛋白的相互作用来获得。膜蛋白复合物的憎水性使它们难以用传统亲和提纯法来处理，但Andrew Emili及其同事发现，来自酿酒酵母的可溶性膜复合物能够在有三种不同非变性清洁剂存在时被亲和提纯。他们通过质谱识别出了共提纯蛋白，并且生成了一个有关膜蛋白相互作用的大规模物理相互作用图，其中大部分相互作用以前并未报告过。

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