今天是2017年9月21日 星期四

6月23日《自然》杂志精选

封面故事: 中国科学现状与未来

本期《自然》专刊分析中国科学的现状与未来。我们介绍了中国科研力量的迅速崛起和中国十大科学家。中国试图领先世界的一个领域是DNA测序。发表在本期第462页上的一篇文章显示,中国也计划在精准医学方面独占鳌头。在一篇文章中,中国国家自然科学基金委员会主任杨卫认为,中国需要提高基础研究的质量、诚信度和适用性。而Douglas Sipp和裴端卿认为,与人们一般看法相反的是,中国给其他国家提供了管理生命科学领域伦理敏感性研究工作的经验。

强子的构造

量子色动力学(QCD)描述夸克怎样聚集在一起形成强子。最常见的强子是重子,如质子、中子(它们由三个夸克组成)及介子(它由一个夸克—反夸克对组成)。但原则上,QCD允许存在的构造要奇异得多:由更多夸克组成的粒子或由胶子(强作用力的载体)及夸克组成的粒子。虽然这种奇异状态的例子最近已被发现,但实验结果和来自“格点QCD”的高准确度理论预测并未产生一个能够据其从QCD推导出强子构造规则的清晰模式。这篇文章讨论最近在寻找决定强子构造的规则过程中所获得的实验和理论结果,作者就这一领域当前和未来的研究工作表达了他们的观点。

自然遗传多样性和蛋白质组

关于基因变异怎样决定基因表达的研究工作迄今主要集中在量化对RNA转录体的影响上。本文作者主要关注一个具有遗传多样性的小鼠类群中的蛋白和转录体丰度。在一项蛋白质组范围的分析中,他们对来自小鼠肝脏的转录体和蛋白进行量化,识别出一大批“蛋白层面的数量性状位点”(pQTL)。中介分析识别出了distant pQTL”背后的蛋白中间体以及数百个蛋白—蛋白关联。

黑洞合并检测的一个路线图

Krzysztof Belczynski 等人发表了对双黑洞的形成所做的数值模拟,其模拟为解读最近检测到的第一个引力波源(被称为GW150914,由两个大质量黑洞合并而成)提供了一个框架。他们的模型显示,这些事件是在一个金属性不到太阳10%的环境中发生的,其前体是初始质量为40~100个太阳质量、通过质量转移和一个common-envelope相”相互作用的恒星。根据他们的计算预测,一旦引力波观测装置达到其最大灵敏度,那么每年将会检测到大约1000个黑洞合并事件。

通过四个离子进行粒子物理学模拟

量子模拟有望为经典计算方法无法解决的问题提供解决办法。具有挑战性的计算问题的一个例子是规范场论(对现代粒子物理学至关重要的场论)中的实时动态。这篇论文发表了在由几个量子位(这些量子位由被电磁场控制的处于束缚状态的钙构成)组成的一台量子计算机上对“格点规范场论”所做的数字量子模拟。本文作者所模拟的这一特定模型是Schwinger mechanism”,它描述电子—正电子对从真空中的生成。作为通过一项原子物理实验所模拟的一个粒子物理理论的一个早期例子,这项模拟有可能为模拟更复杂的、通过计算无法模拟的模型打开大门。

活细胞中观察到半融合和半分裂

脂质双层会发生融合或分裂,分别产生更大或更小的细胞器,但它们是通过一个半融合的中间体还是一个内壁有蛋白的小孔来做这件事情的仍然存在争议。Ling-Gang Wu及同事利用超高分辨率显微镜在融合和分裂过程中对活细胞中的半融合中间体进行了直接观察。他们的数据表明,钙和动力蛋白在融合和分裂之间控制两个方向的可逆转变。

Rocaglate 药物的作用机制

癌症药物Rocaglamide A (RocA)抑制一个子类的RNA 转录体的翻译。因为它以RNA 螺旋酶eIF4A为作用目标,所以RocA 的特异性过去被认为在于信使RNA(它们需要eIF4A活性)的高度结构化的5′未翻译区域。Nicholas Ingolia及同事现在发现,抑制机制有一个不同的基础。RocAeIF4A 固定在“聚嘌呤”序列上,从而阻止43S亚单元沿信使RNA被扫描。这篇论文突显了一种药物何以能够通过稳定序列选择性RNA-蛋白”相互作用来发挥作用。