8月13日《自然》杂志精选
封面故事：章鱼基因组测序完成
加州两斑章鱼表现出头足类动物的几个形态创新，其中包括强大的、与吸盘相连的抓臂和复杂的、像照相机一样的眼睛。章鱼曾被称作“最聪明的无脊椎动物”，具有很多复杂行为和一个在大小上可与哺乳动物相比、但组织方式非常不同的神经系统。过去人们曾假设，同脊椎动物的情形一样，是全基因组复制帮助形成了这一复杂的神经系统。Caroline Albertin等人对两斑章鱼的基因组和多个转录组进行了测序，没有发现存在这种复制的证据，但却有与章鱼特定的转座子密切相关的大规模基因组重排。它的核心发育和神经基因库被发现与其他无脊椎动物的大体相似，除了以前被认为只在脊椎动物中得到独特扩展的两个基因家族中发生的扩展以外，它们分别是“原钙粘蛋白”(调控神经发育的细胞粘附分子)和C2H2超级家族的锌指转录因子。
新的肝细胞
新的肝细胞作为体内平衡程序的一部分是怎样在成年肝脏中出现的仍不清楚。Roel Nusse及同事利用复杂细胞标记方法对这一问题进行了研究。他们在中央静脉附近识别出一类增殖的肝细胞，它们是双倍体(相比之下成熟细胞是多倍体)，表达一个肝脏祖细胞标记。这些细胞对由来自中央静脉的相邻内皮细胞提供的Wnt信号做出反应，成为能够取代维持肝脏平衡所需的所有肝细胞类型的多倍体肝细胞。
CPT定理得到验证
CPT定理(假设物理定律在同时发生电荷共轭、奇偶变换和时间反演的情况下是不变的)是粒子物理标准模型的核心。因此，对CPT定理的精确验证可以为了解标准模型以外的物理问题提供一个窗口。在这项研究中，Stefan Ulmer等人通过测定粒子和反粒子除了符号改变外是否是相同的来验证CPT定理。在一项Penning-trap测定中，他们将反质子的电荷—质量比与质子的进行对比，发现CPT定理在“阿电子伏特”尺度上是成立的。他们的实验将以前的质子—反质子质量对比的精度提高了4倍。
让金属玻璃恢复“青春”
当一个玻璃系统慢慢向平衡态放松时，我们就说它在“老化”，其很多材料性质会发生相应变化。通过能量注入使该系统从平衡态又回到原来的状态(比如说通过加热它或以机械方式对其施压)，就可以使它恢复“青春”。现在，Sergey Ketov等人发现，这样的青春焕发可以在要温和很多的条件下做到。仅仅通过在一个远远低于玻璃转变温度的温度下对玻璃(在本例中采用金属玻璃)进行热循环，就可以在很大程度上让其恢复青春。作者将这一现象归因于玻璃态中内在结构异质性的效应，这种异质性随着温度的变化会转变成局部化的内应变，不同区域会发生不同程度的膨胀和收缩。
将困难的合成变得容易一些
用于从材料科学到药物发现的一系列不同应用的很多化合物的化学合成都依赖于对大气中所含的氧和水敏感的成分，很多宝贵的化学试剂在它们被用完之前就会变质。Stephen Buchwald及同事报告了一个封装方法，它利用石蜡来使活泼的复合试剂变稳定，从而使它们可以被存放在实验台上。作者用含有钯催化的碳—氟、碳—氮和碳—碳键形成反应所需的所有试剂(催化剂、配体和基质)的一次性胶囊演示了这一方法。本文所描述的这一方法应能广泛适用于一系列试剂和催化剂，使更多的合成反应让非专业实验室都能够进行。
纠正线粒体基因缺陷
线粒体DNA(mtDNA)的突变与当前治疗方法有限的严重疾病有关。这项研究显示，mtDNA突变可以通过遗传方式得到纠正，正常代谢功能可以利用通过“因子介导的重新编程(iPS 细胞)”和“体细胞核转移”两种方法获取的多能干细胞在来自mtDNA病患者的皮肤成纤维细胞中得到恢复。
8月14日《科学》杂志精选
非人类灵长类动物学习发声的证据
研究人员曾经认为，在非人类灵长类动物的成长过程中，它们的发声几乎或者根本没有受到其看护者的影响;但是，一项新的研究揭示出，狨猴的幼崽在形成其发声的过程中会利用来自成年狨的声音线索。这是一个令人惊喜的转折，因为人类可能并不是唯一通过早期沟通进而使发声形成过程受益的灵长类。为了监测绒猴的声音发育，Daniel Takahashi等人用4种得到良好确认的声学参数记录了绒猴在出生后第一天及两个月大之间的发声。成年绒猴会发出独特的、哨声样的“phees”，但婴儿期绒猴则会发出不成熟的诸如哭叫、phee样哭叫及次谐和phee声。该研究团队试图确定身体的成熟或向照顾者学习是否是从不成熟的phees声过渡至成年动物中所听到的复杂phees声的基础关键机制。应用一个模型并通过检测绒猴的呼吸活动验证了该模型，这使得该团队确认，这一过渡至少有部分是绒猴身体成熟时因呼吸变得更为稳定而造成的。然而，通过对整组婴儿期绒猴的生长与声学改变比例进行分析，他们发现，生理生长并不能完全解释叫喊至phees的过渡。该团队接着对父母亲对婴儿发声作出的反应是否会影响叫喊至phees过渡的时间进行了调查，发现它们之间具有强相关性，表明绒猴发声的发育依赖于父母给予的语音反馈。
新一代双子座行星成像仪发现太阳系外行星
最近投入使用的双子座行星成像仪发现了它的第一个太阳系外行星：这可能是迄今为止通过直接成像所发现的质量最低的行星。来自新一代成像仪的发现为我们能够更好地了解我们太阳系的形成打好了基础。双子座行星成像仪(GPI)是在2013年部署的，它是安放在智利双子南座望远镜顶部的系外行星的直接成像仪。与这类成像仪中的其他成像仪一样，它被设计用来探测那些与其母恒星十分接近的行星(且其质量显著低于曾被发现的任何其他的系外行星)。它也擅于检测年轻的行星，这些行星由于它们仍然保留了在其形成时的热量，因此它们仍然发光、可见。用GPI来研究一颗年龄有2000万年的恒星51波江星座周围的区域，Bruce Macintosh和同事发现了一颗年轻的行星，它在距其母恒星只有13个天文单位处作轨道运行。通过研究其热辐射，Macintosh等人对其大气成分有所了解;其成分与木星的大气成分十分相像——也是以甲烷为主(到目前为止，在直接成像的系外行星中，甲烷特征一直微弱或阙如)。基于可得到的数据，研究人员推测，该行星的重量是木星的两倍之多——这比以前直接成像的系外行星的质量轻得多，因为它们至少为木星质量的5倍。他们还说，其形成的过程与木星相似。其独特的成组属性表明，它是具有较宽轨道的较热行星与那些较像木星的行星之间的一座“桥梁”。
气候内部变化掩盖了全球变暖趋势之实
全球表面平均温度(GMST)比率的有限上升激起了关于气候变化的争论，在一片辩论声中，Kevin Trenberth指出自然的气候通量——该通量比一般认为的要大——可以压制全球背景下的变暖，造成稳定状态的比率，或者使其出现全球变暖停滞的hiatuses现象，而这具有极大的欺骗性。经过数年的监测，可以很清楚地看到，GMST的变化因年而异，甚至以十年为单位的变化也不同;Trenberth争论说，自然内部的变化是造成这些不同之处的原因。例如，太平洋年代际振荡(PDO，这是太平洋经历暖化和冷却阶段的现象)可通过改变洋流、对流和翻转而对气候产生非常强烈的影响。PDO会在其负相时在大洋深处截留更多的热;因此GMST往往会在此PDO负项时呈现停滞，但GMST会在PDO正相时增加。事实上，观测和模型显示，PDO在最近的两个脱漏期中都起着关键性的作用。在自然变化背后的某些其他例子的原因包括：厄尔尼诺现象、火山活动及平流层中水蒸汽减少。Trenberth提出，这些自然变异在任何时间点都会强到足以掩盖背景中的暖化;当研究人员研发并测试气候变化模型时，预测这些变化并对它们作出规划是重要的。
8月20日《自然》杂志精选
封面故事：金刚石中的杂质
本期封面所示为一块有包膜的“脏”金刚石，是当一个含微包裹体的纤维膜生长在一块单晶清透金刚石上时生成的。在地球表面附近发现的大多数金刚石都是在古老大陆最底部深度超过150公里处形成的。因此，“脏”金刚石中封存的化学杂质含有关于地球深处这些人们无法接触到的区域的宝贵信息。Yaakov Weiss及同事发表了来自加拿大西北地区Ekati金刚石矿的一组11块金刚石内所含包裹体的地球化学数据。这些数据包含清晰的化学演化趋势，它表明高咸度溶液参与了含硅和含碳酸盐的深层地幔熔融体的形成。含盐流体的化学性质和主体金刚石形成的时间说明，北美地下的一个消减板块是这些流体的来源，也说明在消减、地幔交代变质和富含流体的金刚石形成之间存在密切联系。这一新模型为了解地幔流体组成范围的效应提供了一个背景，这种效应会在全球范围内改变深层岩石圈，并在金刚石形成中起关键作用。
μ-阿片受体的激发
μ-阿片受体是被各种止痛药、内源性内啡肽和被滥用的药物如海洛因和鸦片激发的一种“G-蛋白耦合受体”。我们对激动剂的结合导致某一特定的G-蛋白子类被识别、耦合和激发的机制还不完全了解。在本期《自然》上的两篇论文中，作者采用X射线晶体学方法、分子动态模拟方法和NMR光谱方法对受体激发的结构基础进行了研究。除了揭示这一GPCR在细胞外和细胞内区域中所发生的与受体激发相关的构形变化外，这两项研究也可帮助解释为什么这一受体的激动剂结合穴与胞质G-蛋白耦合界面之间的变构耦合相对较弱。
关于巨型行星形成的吸积模型
关于巨型气体行星的固体核的形成的“卵石吸积”模型假设，尺度从厘米到米大小的物体或“卵石”因空气动力阻力而集中起来，然后在引力作用下坍缩形成100公里到1000公里大小的物体。这些“微行星”然后会高效吸积剩下的“卵石”，并在几千年内就可生成行星核。然而，模拟表明，这些模型不是生成几个大的行星核，而是生成数百个与地球质量差不多的天体。Harold Levison等人解决了这一困难问题：他们显示，如果“卵石”的形成速度足够慢的话，那么“微行星”之间的引力相互作用会导致一到四个巨型气体行星的形成，这与所观测到的太阳系的结构相一致。
通过镍催化实现C-异原子偶联
尽管人们在碳-碳片段偶联方面取得了一些进展，但在通过镍催化来生成碳-氧键方面基本上还是不成功的。在这项研究中，David MacMillan及同事发现，被可见光激发的光氧化还原催化剂能让我们瞬时获取容易参与还原消除反应的三价镍。利用光氧化还原与镍催化之间的这种协同作用，作者采用醇类和芳基溴实现了一个高效的、普遍性的碳-氧偶联反应。
对中国碳排放量的向下修正
中国排放大量人为产生的碳，但其碳排放量估计值有很大不确定性。这篇论文根据对中国能源消耗和熟料生产的更新数据以及关于中国煤炭的两组新的排放因子测定值，发表了对中国来自化石燃料燃烧和水泥生产的碳排放量的修正后的估计值。作者对中国从2000年到2013年的累积碳排量的估计值比以前的估计值低13%。
一个山地生物群的演变
马来西亚婆罗洲的基纳巴卢山是喜马拉雅山与新几内亚之间的最高峰，同其他热带山脉一样，它也是一个生物多样性热点，包含很多被高程分隔开来的地方种。本文作者通过对来自基纳巴卢山的整个生物群(其中包括青蛙、蛛形纲动物、蜗牛、水蛭、苔藓、开花植物、蕨类和真菌)进行取样，研究了这种生物多样性的演化起源。DNA条码分析显示，这些物种大部分都比这座600万年的山脉年轻，它们要么是将自己的生活环境上移了的低地物种的亲缘种，要么是来自其他高海拔地区的远距离迁移种。了解山地生物多样性将可帮助了解它对环境变化的反应。
8月21日《科学》杂志精选
专家在生物武器威胁方面没有共识
在环绕评估生物武器威胁时所持续遭遇的困难中(尤其是考虑到经验数据有限时)，Crystal Boddie和同事另辟蹊径来估测其危险，这就是使用专家们的集体判断。在本期的《政策论坛》中，研究人员解释了他们是如何运用一项“德尔菲法”研究来询问59位专家的信念和意见，以期评估生物武器威胁及错将科研用于生物武器研发的可能性。在询问专家们的问题中，Boddie等人就生物武器攻击中最可能的角色或使用的生物制剂、情报部门预测这种情况的发生以及生物性预防试验是否合适等向他们发出了探询。被询问者的经历和专长各异，因为他们的意见也不相同;例如，那些接受生物学家训练者会比其他被询问者认为使用生物武器的可能性较低。而那些年龄过50岁的专家会比那些X世代及/或千禧世代的专家(年龄21岁至49岁)认为发生生物武器攻击的可能性会更大。这些结果凸显了权威人士之间在生物武器威胁方面所存在的分歧。作者们说，专家的不同意见会让与生物武器相关研究被误用的风险评估以及研发一种用于合法双重用途研究的监管系统变得更为困难。
人类的胃口
人类只是这个世界上许多捕食动物之一，但一项新的研究凸显了为什么人类将成年猎物(以及其他食肉动物)作为目标并将其猎杀的强烈倾向让人类与其他捕食动物有着显著的区别。由于人类会猎杀处于生殖鼎盛期的其他物种，这对陆生和海洋系统都具有深远的影响——这些影响包括广泛的物种灭绝及食物网和生态系统的重建。为了评估人类捕食与动物捕食的本质，Chris Darimont等人对全球海洋和陆地环境中的2125种食肉动物进行了调查。结果显示，人类与其他捕食动物相比，其猎食其他成年动物的比率最高可达到14倍，他们对陆生食肉动物和鱼类资源的开采尤为强烈。在水产业中，作者们发现，人类的捕食效应在大西洋中尤为明显，对此他们提出这是长期大规模开采的结果，它反映了为什么猎物丰度低下会驱动更为激进的开采。人类独特的捕食行为对生态系统会有显著的影响——例如，通过变更其他物种的形态和生活史表型，改变群体的生殖潜力以及通过转变食物网的生态相互作用而产生显著影响。
寻找暗物质和暗能量的组分
两则新的报告推进了鉴别暗物质和能量成分的工作，暗物质和能量的结合组成了大约95%的宇宙，然而它们给科学家们留下了诸多想象。这两项实验说明，有关宇宙发育的基本问题可通过实验室规模的试验来解答。
在一篇报告中，Elana Aprile和同事(他们是XENON合作组织成员)报告了他们对暗物质的寻找;暗物质是一种假设的物质，它是从其对可见物质的引力影响而推断存在的。尽管引力过程被认为涉及标准模型粒子(如中微子和光子)，但更多有关形成我们宇宙物理过程的近来研究提示，新的像WIMPs(或称：弱相互作用大质量粒子)等类型粒子也参与该过程。测试这一概念的实验对所提的这些暗物质粒子如何与标准类型粒子相互作用进行了观察;例如，当WIMPs与标准模型粒子相互作用时，它们会产生一种反冲带电粒子，它们可在位于意大利的地下XENON100探测器上被看到。
Aprile和同事在此应用这一仪器(这是一大罐作为WIMPs轰击目标的液态氙)来检测反冲所产生的独特信号。因为没有特别信号的证据，他们的结果对所提的数种类型的候选暗物质设立了限度。
8月27日《自然》杂志精选
封面故事：用纳米晶体进行“取代掺杂”
本期封面所示为掺杂一个半导体超晶格而又不会破坏有序阵列的金纳米晶体图像。掺杂是将外来原子引入一种主体材料内、以便改善或生成新的电子性能、磁性能和光性能的一个过程。Christopher Murray及同事将“取代掺杂”的概念引入到了纳米晶体超晶格中，在其中采用的是人造原子而不是真正的原子。他们显示，金纳米晶体会随机吸收到一个半导体纳米晶体超晶格中，在其中一个纳米晶体可被具有同样大小但不同组成的另一个纳米晶体取代。这样生成的材料的导电性由受掺杂剂的密度和分布控制的金属渗透通道来调制。自聚集方式的采用意味着，这一新方法应可以广泛适用于一系列不同材料和组成。
一个双星体系中多行星系统的脆弱性
在对一个多行星太阳系外行星系统中的轨道动态和演化所做的这一数值模拟中，Jihad Touma和Seshadri Sridhar显示，迁移中的行星易受由遥远伴星造成的扰动的影响。当轨道进动快到足以与遥远双星伴星的轨道运动发生共振时，该模型所产生的结果从大的行星偏心度和相互倾角的激发到该太阳系外行星系统总体上被破坏不等。
真核生物中原核生物基因的来源
多年来，人们一直假设，真核生物基因组中所见的原核生物基因一定是在一个原核细胞器的内共生之后到达那里的。但最近的证据表明，在真核生物之间以及在原核生物和真核生物之间也存在实质性的横向基因转移。对细菌、古菌和真核生物基因组所做的这项分析，没有发现连续横向基因转移对真核基因内容的演化具有可以检测得到的累积影响的证据。相反，真核生物是在广泛的差异基因丢失之后、在相应于线粒体和质体起源的两次“演化涌入”事件中获得其原核生物基因的。这一历史在复杂细胞的核基因组中留下了内共生的一个巨大印记。
来自尾场等离子体的加速正电子
传统射频粒子加速器从大小和成本来讲都在逼近研发极限。等离子体尾场加速器是一个很有希望的替代方案。在这种装置中，一个电子束当其在由第二个电子束产生的尾迹中的一个等离子体波浪上“冲浪”时会被加速。以前，在加速电子方面曾经获得了有希望的结果，但要做出一台电子—正电子对撞机还要求加速的正电子。在这项研究中，Sebastien Corde等人演示了一个新的加速方案，在其中，处在一个正电子束前面的粒子会将能量向其后方转移。这些正电子在此过程中会在1.3米的距离上获得5千兆电子伏特的能量，能量分散度较低。这意味着，加速电场比射频加速器强两个数量级。
用铜靶提升原子激光器性能
利用短波长激光产生相干X射线是X射线科学中一个长期未能实现的目标。以前，已经研发出了一台用于软X射线的、基于氖原子、由一个X射线自由电子激光器泵输的原子激光器。Hitoki Yoneda等人利用一个固体铜靶在硬X射线范畴内实现了一台原子激光器。该铜靶被SACLA离子化，以实现强放大的自发发射。这样获得的原子激光器能产生比泵输X射线自由电子激光脉冲更好的一个X射线束。其波长要比以前报道的几乎短十倍，将为超快X射线光谱和量子光学创造很多机会。
板块内地震活动的根源
Thorsten Becker等人发表了来自地幔流模型的研究结果，它们显示了远离美国西部板块边界的地震活动与“动态地形”(即来自地幔流的垂直法向应力)的速度变化之间所存在的一个关系。他们得出结论认为，地幔流在这种板块内环境中在决定地形、地质构造和地震风险方面起着一个举足轻重的、可以量化的作用。
8月28日《科学》杂志精选
生活史或能解释鸣禽悖论
热带鸣禽为什么比温带鸣禽所生的后代少是一个长期存在的问题，对这一问题的解释可能与受到纬度分隔的这两类鸣禽的生活史有关。为了给这种现象寻找一种合理的解释，Thomas Martin对在美国、马来西亚和委内瑞拉的鸣禽雏鸟的生长速度作了分析。他指出，热带鸣禽会更快地长成更长的翅膀，这一优势可能对帮助这些鸣禽躲避被掠食是有用的。因此，即使热带与温带鸣禽是在大约相同的时间生长羽毛的，但热带鸣禽却有更好的飞行优势。Martin进一步提出，在温带鸣禽中因为资源较少(尤其是温带鸣禽的生活史，因为它们往往会有更高的成年时的死亡率)而没有见到其有类似的翅膀生长情况。热带成年鸣禽死亡率较低可能意味着它们会有较少的后代，但它们却能给其后代投入更多的资源，为其后代提供更好的生存机会。另一方面，温带鸣禽为了生存的希望而需要生更多的但“品质”较低的后代。
非理性交配选择可改进性伴侣选择理论
在试图选择配偶时，雌性会选择两个雄性中的更“有吸引力”的那个是毫不奇怪的——然而，一项新的研究揭示，雌性泡蟾容易受到“诱饵”效应的影响，即当有第三个较差的选项介入时，雌性泡蟾会在头两个雄性选项中挑选吸引力较差的那个。本研究的这些结果与目前在性选择理论中所用的理性选择模型相悖。为了检测蛙类交配选择中这种效应发生的情况，Amanda Lea和Mike Ryan用80只雌性泡蟾来做实验，这些泡蟾已知会被雄性低频和持续时间长的叫声所吸引。他们接着确认了3种不同的叫声变异，并对雌性对其中每一个叫声变异的偏爱程度进行了检测。尽管叫声B与叫声A相比是更受欢迎的选择，但雌性泡蟾会在出现作为诱饵的泡蟾时明显更容易选择处在中间的目标A。注意到这种效应与该诱饵叫声是在某特定地点或是在一个难辨识的地点被觉察到无关。作者们提出，在诸如这种复杂的社会性处境中，理性选择会耗费时间，并因而可能导致失去交配的机会或带来将自己进一步暴露于掠食动物的风险。这一研究的结果凸显了在配偶选择时环境的影响力会有多大，它们与我们了解性对象选择时的显著意义有关。需要作进一步的研究以更好地理解“诱饵”效应在适合性最大化中的作用。
显微技术改善促进对细胞过程新理解
研究人员显著提高了活细胞结构照明显微术(SIM)的分辨率，SIM是与其他超分辨技术相比有许多好处的一类显微术。其结果已经给人们就细胞过程提供了一个更为详细的了解，且对健康研究具有重要的意义。目前，许多其它类型的超分辨显微镜都有缺陷;例如定位显微术和受激发射损耗显微术必须使用高强度的光照和荧光标记才能获取图像，而这会对活体细胞造成损害，即使是在短时间之后。SIM所用的照明强度水平要低得多，但到目前为止，它的分辨率一直限于衍射上限的两倍。为了提高SIM的分辨率，Dong Li等人用了一种较高数值孔径(NA)的透镜。较高的NA不仅将SIM的分辨率从100纳米提高至84纳米，而且将激发限制在细胞容量的一小部分，从而进一步降低了光毒性并消除了失焦的背景。在第二种方法中，该小组用处于某种波长的照明条纹来激活一个荧光蛋白亚组，并接着用处于第二种波长的条纹模式来诱导这些蛋白发射荧光。这两种照明模式的结合可给出62纳米的分辨率，这一分辨率比仅用一种模式所得到的分辨率要好得多。研究人员接着用这些改善的分辨技术来获取对细胞过程的新的了解。例如，研究界就肌动蛋白在网格蛋白介导的细胞内吞中所起的作用存在着某些争论，但通过SIM分辨率的改善，Li等人能够确认，肌动蛋白的存在增加了网格蛋白内化的概率。他们的研究还用这些新的分辨度对其他数种细胞过程进行了探索，并为蛋白互动提供了漂亮的图像和卓越的细节。
（转载自教育部科技发展中心网站）
