1月8日《自然》杂志精选

封面故事: 神经系统受伤后的再生

在线虫的神经系统受伤后，一个轴突会朝向其脱离的部分长出新芽。在封面图片上，固定在细胞膜上的一个荧光团用蓝色表示，细胞质用洋红色表示，同时为了能让读者看清楚，各片段的位置也稍微动了一下。Massimo Hilliard及同事对线虫神经系统中一个高效再生方式作了详细分析， 这个再生方式被称为“轴突融合”，即分离的轴突各部分能够自发地重新连接和融合，以恢复最初的线路连接方式。这种情况下的融合可防止脱离的轴突部分分解，而且只需要通过再生就可以将受损区域桥接起来。作者对这一再生过程所需的分子机制进行了研究，发现它从轴突膜的磷脂组成的改变开始，接着是从重新生长的轴突中以及从周围组织中吸引特定的分子。引人瞩目的是，这一过程中所发现的分子和机制与吞噬细胞对凋亡细胞的识别和吞噬中所涉及的分子和机制相似。

蝙蝠的神经罗盘

很多哺乳动物能够在复杂环境中把握方向，这是由于它们能够对三维空间进行准确的神经表征，其中涉及那些编码空间、距离、边界和头部方向的细胞的协调。通过头部方向细胞把握方向是这一导航系统的一个关键组成部分，但我们对这一罗盘的性质却知之甚少。在对自由运动的埃及果蝠（它们要么在飞、要么在爬，以寻找食物）所做的一项研究中，Arseny Finkelstein等人为大脑怎样编码其神经罗盘提供了新见解。利用来自大脑（具体说是来自名为“前下托”的区域）的神经记录，本文作者识别出了编码头部三个欧拉转动角度（方位角、俯仰角和横摇角）的神经元。来自这些头部方向细胞的记录，显示了关于空间取向的一个环形模型，它由根据两个环形变量（方位角和俯仰角）变化的细胞标绘出。

酵母α-甘露糖的代谢模式

Harry Gilbert及同事发现，多形拟杆菌（人肠道微生物群中占主导地位的一个成员）能将来自宿主糖蛋白和来自饮食中源于酵母之多糖的含α-甘露糖的复杂碳水化合物用作一个可行的食物来源。作者识别出了编码使多形拟杆菌能通过大型寡糖代谢α-甘露糖（这些大型寡糖随后又会通过周质酶的作用被解聚成甘露糖）的机制的基因位点。共培养研究显示了α-甘露糖代谢的一个“自私”模式，该模式与认为肠道微生物群的多个成员参加并受益于多糖分解代谢的普遍假设是相反的。这项研究为了解人肠道微生物群中聚糖降解的演化如何反映人类演化过程中的饮食变化提供了见解，因为酵母α-甘露糖只是从现代人类饮食的获取以来才成为我们饮食中一个普遍成分。

谷胱甘肽信号促进李斯特菌的致病性

为了在其宿主身上成功定植，细胞内病原体必须能够感应它们的环境和调制它们的毒性基因表达。例如，当“单核细胞增生性李斯特菌”感染宿主细胞时，它会通过对主调控因子PrfA的激活来重塑其转录程序。以前的研究工作表明，PrfA是被宿主细胞内环境特定的一个小分子活化剂变构调控的，但这一小分子的身份却一直难以确定。在这项研究中，Daniel Portnoy及其同事发现，细菌的和来自宿主的谷胱甘肽是“单核细胞增生性李斯特菌”致病所必需的，但并不是通过其在氧化还原动态平衡中所起经典作用来产生致病性的。

S-型星中的核合成

Sophie Van Eck 及同事发表了从一组23个主序后星（其中包括17个“S-型”和6个“M-型”）获得的高分辨率光谱。S-型星是红色巨星，在其中“慢中子捕捉”或“S-过程”正在合成重元素；M-型星是类似的、但没有“S-过程”增强现象的巨型恒星。利用新的光谱数据和专门的模型大气，本文作者获得了锝、锆和铌的准确丰度。与从最先进的恒星演化和核合成计算得出的预测所做比较显示，S-型星中的合成温度不到大约2.5亿K，同时也支持认为碳-13是“S-过程”中子源的观点。

量子纠缠时间达到6小时

量子纠缠在几百公里以外的分布（正如一个世界范围的量子通信网络将会要求的那样）是被在传播过程中积累的损失所禁止的。这个局限性利用一个涉及量子信息存储的转发器协议也许可以克服，假如能够实现寿命足够长的纠缠的话。目前的相干时间纪录是3小时，是在由硅-28内的磷供体组成的一个系统中实现的。在这项研究中，Manjin Zhong等人打破了这一纪录，在铕掺杂的正硅酸钇材料中实现了6小时的相干时间，而这种材料中以前的相干时间只限于几十毫秒。这一系统的关键优势是，所涉及的转变是可以光寻址的，这使得该发现对于长寿命量子记忆应用尤其充满希望。