英国《Nature》：2010年3月25日出版

[自然要览]

（选自英国Nature杂志，2010年3月25日出版）


封面故事：观察表面结构中单个原子的成像方法
Atom-by-atom structural and chemical analysis by annular dark-field electron
microscopy
能够在一个一般性表面结构中识别所有单个原子（包括缺陷）的成像方法，对于材料分析将是非常有用的工具。Ondrej Krivanek及其同事已开发出这样一种方法。他们在一个为低电压操作进行了优化的经过像差校正的扫描透射电子显微镜中采用了“环形暗场”(ADF)成像。该方法能以原子分辨率成像，还能识别原子的化学类型。这个系统被用来检查单层的氮化硼，显示了三种类型的取代，涉及碳和氧杂质原子。对观测数据进行仔细分析，使研究人员能够构建原子结构的一个详图，并识别出四种不同类型的原子。本期封面所示为对氮化硼表面所做的离散傅里叶变换模拟，所观察到的取代杂质叠加在实验图像上。原子的代号为B红色、C黄色、N绿色和O蓝色。（Letter p. 571）


微生物在地球早期利用氧的方式（An early route to oxygen）
Nitrite-driven anaerobic methane oxidation by oxygenic bacteria
在甲烷厌氧氧化期间产生氧的、与亚硝酸盐和硝酸盐还原相联系的一个以前不知道的通道，已在从荷兰排灌渠的淡水沉积物分离出的微生物中被发现。造成该反应的细菌的完整基因组已被获得，并被发现含有控制甲烷有氧氧化的基因。该细菌通过将两个一氧化氮分子重组成氮和氧来还原亚硝酸盐，从而绕过人们熟悉的脱氮反应中间体一氧化二氮。这一发现与环境中的氮和甲烷循环有相关性，而且因为氮氧化物在地球上出现很早，它也提出这样一个可能性：在产生氧的光合作用出现之前微生物就能够得到氧了。（Article p. 543; News & Views）


冠状动脉血管形成于静脉血管（Turning veins into arteries）
Coronary arteries form by developmental reprogramming of venous cells
冠状动脉内皮细胞（身体上在医学上最重要的细胞之一）的发育起源仍很模糊。主流模型认为，冠状动脉是从原始心外膜中的先祖细胞形成的，而一项新的研究否定了该观点。研究人员将对小鼠所做的组织和克隆分析与器官培养相结合发现，它们不是那样形成的，而是从将循环血液返回到胚胎心脏中去的主静脉上能够产生新血管的“芽状体”形成的。这一发现为以更自然的方式进行冠状动脉搭桥移植的设计以及心血管的再造提供了可能的途径。（Article p. 549; News & Views）


人脑发育过程中的关键环节（Evolving the human brain）
Neurogenic radial glia in the outer subventricular zone of human neocortex
人大脑皮层与其他哺乳动物相比是大而复杂的，这些特点决定了我们的认知能力。那么造成所产生的神经细胞数量大大增加的发育过程是什么呢？哺乳动物脑中的“脑室下区”(SVZ)产生神经先祖细胞，它们迁移到脑中靠上的各层中。这个区域在人脑中范围大大增加，产生一个“外SVZ” (OSVZ)区域，该区域也许对整个皮层大小和复杂程度有
贡献。对发育中的人体组织进行的活细胞成像表明，OSVZ具有与SVZ非常像的特点，有大量先祖细胞以一种依赖于“notch信号作用”的方式倍增。一个非脑室先祖细胞群的形成，也许是向人脑发育的过程中一个重要演化步骤（Article p. 554）


控制胶体自组装的“钥匙”（The key to self-assembly）
Lock and key colloids
很多功能材料可以通过引导胶体颗粒组装成某种预先确定的结构而生成。控制颗粒组装通常涉及用能够相互识别和相互结合的DNA等分子对它们进行标记。但新的研究工作表明，形状互补性（利用一种类似于锁和钥匙的识别机制来构建胶体）能提供另一种简单、有效的控制机制。“钥匙”是胶体球；具有球形空腔的单扩散胶体颗粒“锁”。如果他们的尺寸相匹配的话，二者将自发地、可逆地通过排空作用结合。这个过程产生由灵活的键结合在一起的复杂胶体结构，为对胶体自组装进行编程和引导提供一种简单而又通用的手段。（Letter p. 575; News & Views）


土壤呼吸随气温升高而增加（Soil CO2 loss increases）
Temperature-associated increases in the global soil respiration record
由植物和微生物在地下所产生的、释放到大气中去的二氧化碳（这个过程被称为“土壤呼吸”），构成第二大“陆地碳通量”。曾有人提出，来自这个来源的二氧化碳流会改变气候，但这个观点一直难以通过观测确认。Ben Bond-Lamberty 和Allison Thomson利用一个二十年的土壤呼吸测量结果数据库发现，不仅土壤呼吸在随时间增加，而且这
种增加与温度变化强相关。他们估计，全球土壤呼吸总量在以每年约0.1%的速度增加，说明它对气温有一定敏感度。这与最近几十年陆地碳循环的加速是一致的。（Letterp. 579; News & Views）


在基因型与表现型之间搭建桥梁（Phenotypes on the map）
A computational model of teeth and the developmental origins of morphological variation
基因（基因型）与一种生物的成年形式（表现型）之间的联系并不是一对一匹配的一个简单问题。非线性的发育过程会产生干预，这取决于各种不同的基因输入及细胞间的相互作用。利用一个已经得到很好研究的体系（哺乳动物牙齿），Isaac Salazar-Ciudad和Jukka Jernvall建立了一个计算模型，来在基因型与表现型之间搭起一个桥梁。基于
来自海豹牙齿的数据（海豹牙齿表现出广泛的形态变化），他们发现，牙齿变化很多都可以由单一模型参数来解释。这项工作可能会成为在了解基因和发育对变化、进而对演化所做贡献方面所迈出的一步。（Letter p. 583）

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