封面故事：不同动物之间的演化关系
Broad phylogenomic sampling improves resolution of the animal tree of life
分子数据的积累正在改变我们对主要动物类群之间演化关系的认识。这一领域的早期工
作依赖于关于少量基因的数据，但全部测序的基因组序列及所表达的序列标记（ESTs，
从大量互补DNA克隆获取的短的亚序列）数据的问世意味着，动物界很大部分现在都可
以进行这种分析了。一项新的研究描述和讨论了几乎40兆碱基对的EST数据，它们来自
属于21个门的动物，其中包括11种以前没有基因组或EST数据的动物。研究所获结论证
实了由解剖学早已确立的观点，其中包括贝类的单源性，即它们起源于一个共同的祖
先，尽管其种类多样。该研究还揭示了新的、有趣的演化关系，包括早期胚胎螺旋形卵
裂的单一起源。本期封面用图示方式反映了动物的多样性，其中包括藤壶、带鱼、箭头
蠕虫和天鹅绒虫、水母及海蜘蛛。（Letter p. 745）摄影：Steve Haddock/Amy
Maxmen/ Casey Dunn/ Greg Rouse/ Gonzalo Giribet
多聚谷氨酰胺对Ataxin1蛋白功能的影响（Polyglutamne diseases: Gain some
functions, lose some）
Opposing effects of polyglutamine expansion on native protein complexes
contribute to SCA1
SCA1（Spinocerebellar ataxia type 1）是一种遗传性神经退化疾病，由谷氨酰胺片
段在Ataxin1蛋白中的错误插入造成。这种“多聚谷氨酰胺扩展”到底怎样在SCA1和包
括亨廷顿病在内的其他8种神经退化疾病中使一种蛋白成为神经毒物的却不清楚。现
在，Lim等人发现，扩展的多聚谷氨酰胺片段可以不同方式影响Ataxin1蛋白的功能，具
体影响方式取决于它与之相关的蛋白伙伴。研究人员不但观察到了功能的丧失，而且更
意外的是还观察到了功能的增加。（Article p. 713; News & Views）
Clathrin在保持上皮细胞极性中所起作用（Epithelial cells: Clathrin keeps poles
apart）
Clathrin is a key regulator of basolateral polarity
Clathrin在胞质膜上各种不同的运输和信号作用过程中都扮演一个必不可少的角色，它
在细胞内运输过程中所起的很多作用也在开始浮现出来。现在，Deborde等人报告了对
clathrin参与基侧胞质膜蛋白的生物合成整理过程的一个要求，该要求涵盖范围之大让
人吃惊。上皮细胞的很多功能取决于极性，所以将蛋白整理进顶部和基侧区域具有根本
性的重要性。由RNA抑制在上皮细胞中所造成的clathrin抑制诱使多数基侧蛋白中极性
的丧失，但并不破坏顶端蛋白的极性。生物化学和活体成像实验都表明，clathrin损耗
会在整个“高尔基”网络上引起基侧胞质膜蛋白的错误整理。（Article p. 719; News
& Views）
挑战热力学第二定律的极端量子力学实验（Extreme measurements）
Thermodynamic control by frequent quantum measurements
Erez等人，通过对量子力学中一个迄今未曾探索过的体系的行为的预测，涉足了一个未
知的领域，在这个体系中，热力学第二定律或认为热量总是由较热的地方向较冷的地方
流动的常识都不再适用。他们所做的研究工作，在为该论文所配发的“News and
Views”文章中被比作是用量子力学方式唤醒“麦克斯韦妖怪”（Maxwell’s
demon）。在这项研究工作中，量子测量的过程似乎控制着热力学行为。所考虑的体系
由两个能级组成，其周围是一个“热浴”，它能供应或吸收任意数量的热量。在这样的
两级量子体系中，进行测量的动作会使它们松弛而减速（Zeno效应，即一个被连续观测
到的不稳定的粒子从不衰减）或加速（反Zeno效应）。后一个效应与体系及“热浴”的
熵和温度的下降有关，而前一个效应则导致加热及更高的熵。这种行为破坏了标准的热
力学定律。从实践角度来讲，这些异常也许会为在量子体系中非常快地控制热和熵提供
可能性。（Letter p. 724; News & Views）
关于“非凡光传输”现象的一个新理论（Extraordinary light）
Microscopic theory of the extraordinary optical transmission
“非凡光传输”（Extraordinary optical transmission）取名于1998年的Nature杂志
上介绍该现象的研究论文的题目。该现象是当光穿过一个有孔径小于光波长的小孔的金
属膜时出现的。在特定的波长下，所传输的光的量远远大于这样小的孔所预期的传输
量。为该现象寻找一个解释的工作一直集中在所谓的表面等离子体、即被认为能够传输
光的金属膜中的电子激发上，但关于其中所涉及的精确的物理机制却存在激烈争论。现
在，Haitao Liu 和 Philippe Lalanne根据关于分散在亚波长小孔上的光波的一个详细
的显微镜画面，建立了一个理论，该理论调和了各种不同的观点，因为它将表面等离子
体模式及其他电磁场都考虑了进去。这一新模型准确预测了传输光谱中的各种特征，并
且还有可能用作设计纳米光学装置的基础。（Letter p. 728）
一种 “不适当的”异常铁电效应（‘Improper’ ferroelectricity）
Improper ferroelectricity in perovskite oxide artificial superlattices
在“氧化物电子”领域中，基于复合氧化物薄膜的人工分层结构被设计用来获得不同寻
常的、有技术意义的电性能或磁性能。Bousquet等人研究了由一种铁电氧化物
（PbTiO3）和一种顺电氧化物（SrTiO3）获得的人造超晶格。他们发现了一种以前不知
道的原子重排，发生在这些材料的薄膜之间的界面上，导致一种不同寻常的、“不适当
的”铁电效应。由于该效应，系统有一个非常大的介电常数，这个介电常数与传统铁电
性相比对温度有相当大的独立性。这一观测结果有很大的技术意义，因为它可以作为为
传统微电子装置中的高温介电层及磁-电应用中的新兴需求设计更好材料的一个途径。
（Letter p. 732）
原始森林能够维持大气层的可持续性（Atmospheric sustainability: Rainforest in
action）
Atmospheric oxidation capacity sustained by a tropical forest
由飞机飞过亚马逊雨林所做的测量显示，下层大气中有浓度异常高的羟自由基。羟基是
大气中主要的氧化剂，过去的传统观点是，森林所排放的大量碳氢化合物强烈减小大气
的氧化容量。新的数据表明，事实并不是这样的，原始森林能够非常好地“管理”大气
的可持续性。对这一现象的一个可能的解释来自一项模型研究及实验室实验的结果：羟
自由基也许可通过挥发性有机化合物（主要是异戊二烯）的自然氧化来有效地得到循
环。所以，在没有外部影响时，森林似乎能够维持一个良性的大气层。但在存在森林砍
伐及人为排放NO的地方，光化学污染仍然是可能发生的。（Letter p. 737）
基因组减小的一个例子（Reduced circumstances (Giovanoni CL)）
SAR11 marine bacteria require exogenous reduced sulphur for growth
基因组减小的一个有趣的例子已在SAR11海洋细菌中被发现，这种普遍存在的生物在所
有自由生存的异养细胞中具有已知最小的基因组。“正常”的海洋有氧细菌已知利用吸
收性硫酸盐还原来从环境中获取硫。但“Candidatus Pelagibacter ubique”以及显然
其他所有SAR11细菌都没有这一关键的代谢通道，相反它们依赖于环境中被还原的硫化
合物。这一发现表明，DMSP或蛋氨酸等硫化合物是这些大型浮游植物种群必不可少的生
长条件，是海洋中微生物种群动态的一个潜在的重要因素。（Letter p. 741）
关闭学校是否能够有效遏制流感疫情？（Flu pandemics: schools out (Cauchemez
RH)）
Estimating the impact of school closure on influenza transmission from
Sentinel data
面临流感疫情的公共卫生部门可以采取的一个选择是，将所有学校都关闭。兹事体大，
但是否有效？关于这个问题缺少可靠的数据，但联系整个法国1000多位医务工作者的
Sentinel网络提供了一个资源，它能通过将整个法国21年间每天所报告的流感类疾病病
例记录与学校关闭的日期（学校放假的时间在法国不同地方是错开的，以减小季节性因
素的影响）进行对比来解决这个问题。该研究得到的答案是“的确有效”，流感对儿童
的传播率降低约20%，尽管对成年人没有效果。这相当于如果在疫情发生期间关闭学
校，总发病率预计将减少约15%，这个结果足以减轻医疗卫生系统所承受的压力，但却
不会阻止疫情发展。（Letter p. 750）
Syringolin A被发现是真核蛋白组的抑制因子（Proteasome inhibition xxxx (Dudler
CL)）
A plant pathogen virulence factor inhibits the eukaryotic proteasome by a
novel mechanism
Syringolin A是细菌Pseudomonas syringae pv. Syringae中的一个恶性因子，该细菌
是豆类细菌性棕斑病的致病原因。Syringolin A已被发现是真核蛋白组（细胞的中心蛋
白降解系统）的一个抑制因子。而且，基因分析表明，其他病原体，包括能在人体中引
起类鼻疽的细菌，可能采用一个类似的疾病促进机制。人们对蛋白组抑制因子作为针对
癌症和其他疾病的可能的药物治疗目标非常感兴趣。Syringolin A代表着这类药物中的
一个新类别，有很大的治疗潜力。（Letter p. 755）
内皮素参与轴突生长和引导的机制（Xxxxxxxxxxx (Gintu KN)）
Endothelins are vascular-derived axonal guidance cues for developing
sympathetic neurons
在发育过程中，来自颈上神经节的交感轴突沿内侧或外侧颈动脉向其目标延伸。现在，
David Ginty及其同事发现了一个新颖的机制，来自血管的内皮素通过该机制参与了轴
突生长和引导。他们发现，围绕内外侧颈动脉的平滑肌细胞的起源是不同的，进而发
现，它们优先表达内皮素配体-受体体系的构成部分。他们报告说，内皮素家族成员ET3
引导一个子集的交感神经元朝向外侧颈动脉的轴突延伸。（Letter p. 759）
关于造血作用的主流模型受到质疑（Xxx (Bha/ Kawamoto NDW)）
The earliest thymic progenitors for T cells possess myeloid lineage
potential / Adult T-cell progenitors retain myeloid potential
在目前关于造血作用的主流模型中，T-细胞被认为来自淋巴限制的常见淋巴原始细胞，
而骨髓细胞（包括粒细胞和巨噬细胞，主要见于骨髓和脊髓中）被认为来自专为生成骨
髓细胞的原始细胞。本期Nature上两篇论文所报告的证据与这一模型相矛盾。这两篇论
文的作者们在成年胸腺中只发现了一种类型的原始细胞，它既具有形成T-细胞的潜力又
具有形成骨髓细胞的潜力。T-细胞是由 胸腺中较早的一组细胞产生的，这组细胞已经
失去了产生B-细胞的能力，但仍能产生巨噬细胞及具有形成T-细胞、NK细胞（即“天然
杀手”细胞）和树状细胞潜力的细胞。这些结果支持一个关于成年造血作用的模型，即
在T-细胞和B-细胞分叉点上的先祖细胞保持着形成巨噬细胞的潜力。（Letters pp.
764, 768; News & Views）
Stat3突变者不能产生TH17细胞（ZXxxxxxxxxx (Doueck UW)）
Impaired TH17 cell differentiation in subjects with autosomal dominant
hyper-IgE syndrome
“Hyper-IgE综合症”（HIES）是一种常染色体显性免疫缺陷疾病，它已被与stat3所发
生的突变联系了起来。这篇论文表明，stat3突变者不能产生TH17细胞，这也许可以解
释他们对金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和白色念珠菌（Candida）等所造
成的复发性感染的易感性。TH17细胞是产生白介素(IL)-17的“帮助者”T-细胞的一个
子集。这些结果表明，能够改善IL-17生成的治疗方法对HIES也许是有效的。（Letter
p. 773）
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wwww (2008-4-12 10:20:28)