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[自然要览]

（选自英国Nature杂志，2006年3月2日出版）



封面故事：黄石公园的火山口
Uplift, thermal unrest and magma intrusion at Yellowstone caldera
美国黄石国家公园所在位置，是地球上最大火山之一，是一处超级爆炸性火山，最后一
次喷发发生在大约64万年前，喷发过程中喷出的物质多达1000立方公里。超级火山对地
形、气候和生物圈具有深远的影响，所以研究人员曾通过很多不同方法来研究它们。现
在，利用来自欧洲航天局的ERS-2卫星的雷达干涉仪数据，来自美国地质调查局的一个
小组在黄石发现了一个异乎寻常的特征，即一个以火山口北部边缘为中心的面积很大的
区域（面积为30乘40公里）的隆起。更为异乎寻常的是，在该区域的隆起过程中，火山
口的底部沉降了。这种类型的变形以前没有被发现过，它对了解大型活动火山口的动态
过程具有深远的意义。本期封面所示为世界最高的间歇喷泉“汽船间歇喷泉”，是由黄
石公园的地质学家Henry Heasler于2003年10月23日拍摄的。（Letter p72）



禽流感疫情的监测（CLIP ITS WINGS）

禽流感已经夺去了近100人的性命，大多数是通过与鸟类接触感染的。如果该病毒也能
进行人与人之间的传播，那么我们就可能面临一次1918年那样的大规模疫情。如果要避
免出现这种情况，我们就必须能够迅速发现并遏制鸟类和人类中出现的感染。缺乏进行
这项工作所需设施的发展中国家，可能是我们的防卫体系中的薄弱环节。但我们有能够
解决这一问题的一个现成的模式，那就是美国军队的海外研究实验室。这些实验室在跟
踪正在发生的感染事件中已经显示了它们的价值，在捐助国及世界卫生组织的支持下，
类似的战斗在抗击禽流感一线的实验室也许就可以进行全球疫情监测，而这正是我们所
需要的。（Commentary p. 25）


关于细胞早期演化的一个新观点（The idea of a nucleus）
Introns and the origin of nucleus–cytosol compartmentalization
“基因内区”（intron）即基因中间的垃圾DNA序列，它们在信使RNA（mRNA）被转录成
蛋白之前就被切离了。它们的发现促使科学家对细胞早期演化进行认真思考。William
Martin 和 Eugene V. Koonin在本期Nature上提出一个新观点，来解释在形成真核细胞
核的过程中的第一个演化步骤。该观点假设，细胞核包膜最初作用是充当一个细胞内的
过滤器，以便让拼接过程（很慢）能够完成，从而使转录过程（很快）只发生在完全处
理过的mRNA上。（Hypothesis p. 41）



印度洋地震数据的分析结果（Giant fault under scrutiny）
Plate-boundary deformation associated with the great Sumatra–Andaman
earthquake
2004年12月26日发生的灾难性的苏门答腊*安达曼地震，是发生在现代空间测地学和宽
带地震学时代的第一个特大型地震，现在，研究人员正在对在该地震发生过程中收集到
的大量数据进行分析。研究人员利用由“近场区”的约300个观测数据构成的一个数据
集，生成了一个反映作为这次地震开端的断裂过程的模型。这个断裂长度超过1500公
里，宽150公里。一个引人注目的特征是，珊瑚礁隆起在南方突然终止，这可能是由海
床结构上的一个不连续点造成的。（Article p. 46; News and Views）


立体阵列同位素标记（SAIL bargains）
Optimal isotope labelling for NMR protein structure determinations
一种被称为“立体阵列同位素标记”（英文简称为SAIL）的新方法，有可能将利用NMR
光谱进行的常规蛋白结构测定方法所能测定的分子量范围扩大两倍以上。虽然NMR（核
磁共振）可用来确定溶液中的蛋白结构，但却难以判读具有扩展的或交叠的共振线的谱
图或信噪比低的谱图，而这些现象是分子量较大的蛋白所常见的。这种新方法（是在与
“钙调蛋白”和“麦芽糖糊精”结合的蛋白上试验过的）利用专门合成的氨基酸来取代
蛋白中关键位置上的氘原子，而不是氢原子。所得到的NMR谱图比利用传统技术得到的
NMR谱图更简单，信噪比更高。（Article p. 52; News and Views）



喷射流被证实依靠磁场来校准（When you’re a jet）
A magnetically collimated jet from an evolved star
狭窄的、校准的喷射流发生在一系列天体物理来源上。解释这种喷射流校准过程的理论
经常需要涉及磁场，但此前并没有观测结果来佐证。Vlemmings等人首次证实，一个喷
射流的确是通过磁场来校准的。这个喷射流来自一个已经发生演化的恒星（即“老的”
恒星），编号为W43A，它正在迅速变成一个行星星云。有一种观点认为，这些喷射流决
定着明显不对称的行星星云的形状。现在，这个发现为该观点提供了支持。（Letter
p. 58）



“土卫六”大气层中甲烷的补充来源（Titan’s stash of methane）
Episodic outgassing as the origin of atmospheric methane on Titan
土星最大卫星“土卫六”的富含氮气的大气层中5%的甲烷，若没有一个甲烷来源来补充
它，将会在几千万年后消失。在“卡西尼-惠更斯”探测器到达土星之前，科学家曾认
为，最有可能的甲烷补充来源是几百米深的液态烃类海洋，但却没有发现这种海洋存在
的迹象。现在，数值模拟结果显示，以笼形水合物形式储存的甲烷间歇性地释放甲烷气
体（与一个富含氨的由水构成的海洋有关）的过程是最有可能的补充来源。这个模拟结
果与“卡西尼”探测器掠过该天体时拍摄到的一幅图像是一致的，该图像显示了一个可
能存在的冷火山。（Letter p. 61）



太干净不是好事（Cleanliness is next to useless）
The influence of the surface migration of gold on the growth of silicon
nanowires
硅纳米线很有希望用作极小的电子装置的元件，但我们对生长它们的通常方法却知道得
很少。新的研究工作表明，过于干净实际上会阻碍纳米线的生长。它们是通过“气体-
液体-固体”方法做成的，在这种方法中，某种金属（比如说金）的一个微小液滴从一
个气态的前体分子中吸收硅原子。当该液滴对硅的吸收达到饱和时，它就会生长出一个
固态的、圆柱形的硅晶体来，其直径由液滴的大小来决定。但在极端干净的条件下，来
自液滴的金原子会在正在生长的纳米线表面上迁移，导致畸形的结构。（Letter p.
69; News and Views）


安第斯山区发现4000年前的玉米（Hill farming in the Andes）
Early maize agriculture and interzonal interaction in southern Peru
近几十年来，关于南美低地地区早期农业的知识呈爆炸式增长。关于高地地区农业生产
的知识相对缺乏，但却非常需要，因为安第斯山脉是印加文化和哥伦布发现美洲之前的
其他文化的所在地。Perry等人报告了来自秘鲁南部高地地区一个名叫Waynuna的考古点
的4000年前的玉米和其他植物的残留物。这一发现将安第斯山脉南部玉米的历史纪录至
少提早了1000年，为人类有意地将植物类食物从热带森林向高地转移的观点提供了直接
证据。（Letter p. 76）



解释珊瑚礁多样性的中性理论（Neutral theory draws a blank）
Coral reef diversity refutes the neutral theory of biodiversity
全球珊瑚礁的减少，更加说明了我们需要了解这些生态系统中的生物多样性是怎样维持
的。大多数已有的理论将生物多样性解释为每个物种生态角色上的差别所产生的后果，
但最近一种比较极端的观点占了上风。这一被称为统一的中性理论的观点是这样来解释
生物多样性的：它假设不同物种从种群统计角度讲是相同的，其数量的变化是通过出
生、死亡和扩散的偶然变化来实现的。珊瑚群落的结构特征使其成为验证这一理论的理
想之地。但在太平洋珊瑚礁中对中性理论所进行的一次新的验证中，该理论却失败了，
而且令人吃惊的是，现实情况与中性理论正好相反。该发现说明了地方因素在珊瑚多样
性中的重要性。（Letter p. 80; News and Views）


通过接种疫苗控制口蹄疫的方法（Foot and mouth disease）
Optimal reactive vaccination strategies for a foot-and-mouth outbreak in the
UK
接种疫苗在2001年的口蹄疫流行期间并不是英国用来控制疫情的措施之一。然而，新
的、欧洲层面上的政策意味着，下一次，或当出现一种类似的疾病时，针对性地接种疫
苗将是一种优先采用的控制措施。2001年口蹄疫爆发期间收集的数据现在被用在了一个
流行病学模型中，目的是寻找调配疫苗库存、通过重点免疫（也叫围栏免疫）来控制疫
情发展的最有效方法。忽略报告感染情况的时间次序，对最靠近以前所报告的感染区域
的农场进行接种免疫，可以实现最佳控制效果。这样，就没有必要寻找一种最佳的围栏
大小。（Letter p. 83）


性生殖源自哪里？（The origin of the sexes）
Sexual reproduction selects for robustness and negative epistasis in
artificial gene networks
活生物体的性生殖的起源和持久性，仍然是生物学中最深的秘密之一。虽然人们曾提出
几个可信的理论，可是它们所做的预测都难以在现实生活中验证。但在一个人工基因网
络模型中进行的一项实验表明，一种主流理论（即突变决定说）所假设的一个条件的形
成可能要比我们以前所想的更容易。这个条件，即“负异位显性”（negative
epistasis），指的是基因突变发生在同一基因组中时要比发生在不同基因组中时更为
有害的一个条件。事实上，该模型表明，“负异位显性”实际上能作为性生殖本身的一
个结果而形成。（Letter p. 87）


与磁细菌中“磁小体”的形成有关的一个基因（Toeing the line）
An acidic protein aligns magnetosomes along a filamentous structure in
magnetotactic bacteria
水生磁细菌能够沿地球磁场行进，因为它们有被称为“磁小体”的细胞器。在这些细菌
中，磁铁矿晶体被包裹在一个膜中，排列成链，使得其行为很像罗盘上的指针。最近，
研究人员发现，磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense中的一组基因可能与“磁小
体”的形成有关。现在，其中的一个基因，即mamJ，被发现为一种蛋白编码，该蛋白在
结构上与控制骨头中生物矿化的蛋白相似。没有这种蛋白时，“磁小体”就会崩溃。
MamJ蛋白似乎是通过将空囊连接到细丝结构上、使得磁铁矿晶体能够在空囊内生长来发
挥作用的。（Letter p. 110）