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封面故事: “人类微生物组项目”发表首批研究成果

  本期封面图片受到科学艺术家Joana Ricou原创画作的启发。“人类微生物组项目”(HMP)的目标是,对在人体中存在,并在疾病及健康状态下与人体互动的微生物群落进行定性。在本期《自然》上的两篇文章论文中,HMP联盟发表了5个人体区域中微生物群落的有机体组成和功能组成在人口尺度上的首批详细结果。配发的一篇文章对这些最初结果进行了讨论。这些结果,再加上一系列联合发表的论文的结果,已构成迄今所发表的与“人类微生物组”相关的生物和基因的最全面的目录,也反映了该项目在今后几年要研究的一些主要问题。

  水杨酸受体终被识别

  水杨酸是受体尚未被肯定识别出来的唯一主要植物激素。它是响应于病原体的挑战而在植物中产生的,诱导系统获得对二次感染的抵抗力。这个过程需要转录辅因子NPR1,这说明NPR1可能是一个水杨酸受体,但NPR1单独并不与该激素结合。在这项研究中,Xinnian Dong及其同事识别出NPR1的旁系同源物NPR3和NPR4为具有不同结合亲和力的水杨酸受体。本文作者们提出NPR3和NPR4响应于不同水平的水杨酸来调控NPR1的一个模型。

  HDF 850.1的红移和质量已被确定

  在Hubble Deep Field所看到的遥远宇宙中,最遥远的亚毫米射电源(被称为HDF 850.1)已被证明像谜一般,尽管人们进行了密集的搜索,但它还是难以在可见光和近红外范围内被检测到。由于没有在较短波长发现一个对应的光源,所以一直没有可能直接估计该光源的红移、大小或质量。现在,通过“毫米波分子线扫描”,HDF 850.1的红移已被确定。它的红移值为z≈5.2,要比人们所预料的高很多,相当于其宇宙年龄仅为“大爆炸”后11亿年。利用这些新数据所作的计算表明,其年恒星形成速度高达850个太阳质量,质量高达1.3×1011个太阳质量。但迄今仍未发现存在一个发射星光的对应体的迹象。

  “土卫六”上是否存在隐藏的甲烷湖

  土星卫星“土卫六”有一个“甲烷循环”,它在原理上与地球上的水循环是相似的,尽管“土卫六”上的表面液体似乎相对很少,主要是在高纬度处被检测到。“土卫六”能够给其大气层供应甲烷的事实,再加上在Huygens探测器着陆点周围(该着陆点像是在一个热带干旱地区)存在表面水侵蚀的迹象,表明可能有更多表面液体有待发现。这篇论文报告了热带一个区域的近红外光谱图像,这些图像显示存在一个暗的区域,这可能表示该卫星表面存在液态甲烷,甲烷的来源则在地表下。

  树木年轮捕捉到了8世纪的宇宙事件

  树木年轮中的碳-14可用作宇宙射线活动的一个指标——14C是由大气中的氮与宇宙射线中的中子相互作用产生的。现在,对两个日本雪松的年轮中14C含量所作的一项高分辨率分析,显示了在公元774年和公元775年间14C含量增加约12‰的证据,比按太阳的普通调制效应所预期的数值大约20倍。本文作者得出的结论是,在公元775年前后,在我们的空间环境中发生了一次能量极高的事件,其原因目前尚不知道,因为没有当时发生一次超新星事件或一次大型太阳耀斑事件的支持证据。

  原子分辨率的电子断层扫描

  最先进的电子显微镜能够轻而易举以亚原子分辨率解析结构,但要获得具有相似分辨率的三维图像却是一个更大的挑战。在这项研究中,Dirk Van Dyck和Fu-Rong Chen描述了一个原始图像重建方法,它仅仅从一次投射便能在平面上以及在垂直方向上提取到关于所有原子去向的信息。该概念是基于这样的假设:每个原子作为一个“点源”来行动,散射出向探测器传播的球面波,在探测器上它们与来自其他原子的球面波相互干涉。所观测到的“出来的波”包含样品中所有原子的信息,可以用适当的算法进行调用。该方法对一个两层的石墨烯样品进行了实验演示。本文作者指出,他们的重建方法与宇宙学家用来构建“哈勃图”的方法相似,所以将其称之为“大爆炸断层扫描”。

  细菌毒性注射器的结构

  “III-型”分泌系统被很多致病细菌用来在感染过程中将毒性蛋白注入宿主细胞中。现在,研究人员将固态核磁共振成像、电子显微镜和Rosetta模拟方法结合起来,以原子分辨率确定了该“分泌针”的结构。所获得的原子模型显示了清晰的超分子界面、处在“针”表面上的一个延伸的“氨基端域”和指向“针管”的一个羧基端。(田天/编译)