生命科學(xué)進展市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

生命科學(xué)進展ReportfromSciencesince第1頁第1頁激素leptin與行為中間環(huán)節(jié)科學(xué)家們最近發(fā)覺激素leptin是通過大腦中愉快中心(pleasurecenter)發(fā)揮作用，使人們對食物興趣減少，但對高能量消耗活動興趣增長。Leptin被認(rèn)為是體內(nèi)“脂肪調(diào)整器”，當(dāng)脂肪積累過多時，它克制食物攝取并增進新陳代謝。但是該激素作用內(nèi)在神經(jīng)行為機理以前始終不清楚。Fulton等人將大鼠連接到一個系統(tǒng)上，通過這個系統(tǒng)大鼠能夠電刺激它們下丘腦幾種部位來得到“腦刺激獎勵”。當(dāng)減少大鼠日常食物量時，大鼠增長了對一些部位刺激，但給它們注射leptin后，不再增長對這些部位刺激。其它部位不受限制食物影響，但受leptin影響。這些結(jié)果將leptin與大腦“獎勵電路”(rewardcircuitry)聯(lián)系在一起，這也是酒精及其它成癮物質(zhì)目的。激素leptin反作用表明它是通過減少一行為獎勵值和增長與其競爭行為獎勵值來影響行為。第2頁第2頁寄生蟲生存策略引起瘧疾寄生蟲為了適應(yīng)寄主體內(nèi)免疫防御系統(tǒng)形成了一個不尋常策略：它們繁殖出更多雄性以適應(yīng)特殊生存環(huán)境。許多動物依據(jù)本身生存環(huán)境調(diào)整它們后代性別百分比，新研究表明瘧原蟲是一個特例，其生存環(huán)境由寄主免疫系統(tǒng)所決定。Paul等人研究發(fā)覺當(dāng)寄主產(chǎn)生激素促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin)使得骨髓中紅細(xì)胞增長時，瘧原蟲性別百分比中雄性偏多。在這種情況下，血液對雄性瘧原蟲而言是一個惡劣環(huán)境，克制了寄生蟲活動以及它們使雌性受精能力。做為回應(yīng)，瘧原蟲就大量繁殖雄性后代。第3頁第3頁解讀線蟲基因組假如說基因組像一本書，那么科學(xué)家當(dāng)前已能讀出幾種生物中大部分單詞，也就是基因。但是要理解其中含義，科學(xué)家將不得不弄清這些單詞是如何構(gòu)成句子，也就是說這些基因做什么，它們指令是如何實現(xiàn)。一個研究小組通過研究由一組線蟲基因編碼蛋白質(zhì)產(chǎn)物互相作用正在開展對這個問題研究。線蟲基因組已所有測序。Walhout等人用一個新辦法(該辦法應(yīng)當(dāng)能使研究整個線蟲基因組“語法”成為也許)，集中研究了涉及線蟲陰門發(fā)育27個基因。他們能描繪出已知和也許新蛋白質(zhì)互相作用并注釋了約100個先前未區(qū)別基因產(chǎn)物。在相關(guān)研究評述中，Kim指出，由于哺乳動物和線蟲擁有許多相同基因，線蟲蛋白互相作用圖將有助于發(fā)覺哺乳動物中類似互相作用。第4頁第4頁科學(xué)家用胚胎分裂克隆出獼猴ClonalPropagationofPrimateOffspringbyEmbryoSplitting,byA.W.S.Chan,etal.

一個科研小組在本期《科學(xué)》上宣布了獼猴Tetra問世，這是初次用分裂胚胎原始細(xì)胞辦法“克隆”出第一只靈長類動物，該辦法可用來取得多只完全相同動物。Chan等人在尋找避免老式克隆技術(shù)潛在缺點過程中，采用了這種新辦法。他們希望用它哺育出適合于研究人類疾病遺傳不變試驗對象，也也許為以后進一步研究建立胚胎干細(xì)胞系。Chan等人技術(shù)把8個細(xì)胞獼猴胚胎分離成4個各含2個細(xì)胞組，研究人員然后把它們轉(zhuǎn)移到一位“代理”母親體內(nèi)，希望哺育出一模同樣四胞胎。盡管Tetra是唯一活著生下來，但該過程產(chǎn)生了4胎，成功率為31%，通常體外受精成功率是53%。第5頁第5頁補充維生素A“金色”大米EngineeringtheProvitaminA(beta-Carotene)BiosyntheticPathwayinto(Carotenoid-Free)RiceEndosperm,byXudongYe,etal.

研究人員用遺傳工程辦法研制出一個更富營養(yǎng)新型大米。這種大米將有助于消除當(dāng)前正威脅著全世界許多人維生素A缺乏癥。Ye等人將三種基因引入水稻中，使其產(chǎn)生β胡羅卜素。哺乳動物需要用β胡羅卜素合成維生素A。β胡羅卜素(也稱維生素A前體)使大米這種常見主食呈現(xiàn)出金黃色。一旦這種植物繁殖系建立起來，發(fā)展中國家農(nóng)民可免費得到種子。據(jù)預(yù)計，全球既有1.24億兒童缺乏維生素A，造成各種健康問題，缺乏維生素A也是引起失明常見原因。Guerinot在相關(guān)研究評述中指出：迄今為止，大多數(shù)改變遺傳特性試驗僅需要轉(zhuǎn)移一個基因，而Ye等人成功地轉(zhuǎn)移了產(chǎn)生β胡羅卜素所必需三種基因，能夠稱得上是一個“技術(shù)上杰作”。第6頁第6頁影響生育細(xì)胞表面蛋白缺乏細(xì)胞表面蛋白CD9雌性小鼠，由于精子不能與其卵子相融合，生殖力明顯下降。這一發(fā)覺有也許闡明CD9蛋白確實切功效并揭示出造成一些人類不育癥也許原因。LeNaour等人在破壞了小鼠中CD9基因后發(fā)覺缺乏CD9似乎只影響雌性──延緩懷孕、減少胎兒數(shù)目和增長幼子死亡率。盡管雌鼠仍含有正常卵細(xì)胞和排卵周期，但卵子卻失去了與精子融合正常功效。Migado等人在類似試驗中也發(fā)覺缺乏CD9雌鼠不育率有所增長。當(dāng)把精子強行注入到這些雌鼠卵細(xì)胞后，受精卵仍能正常發(fā)育，表明不育率升高是由融合失敗造成，而并不是卵細(xì)胞有缺點。

匯報：SeverelyReducedFemaleFertilityinCD9-DeficientMice,byFrancoisLeNaour,etal.第7頁第7頁讓植物放松警惕基因科學(xué)家們克隆出一個蛋白質(zhì)基因，這種蛋白質(zhì)幫助蠶豆關(guān)閉控制水分蒸發(fā)氣孔。弄清這種關(guān)鍵蛋白活性部位以及它是如何作用，也許使其成為未來改進植物技術(shù)標(biāo)靶，也許能哺育出收割前自行脫水農(nóng)作物或提升澆灌田里農(nóng)作物產(chǎn)量。這種蛋白質(zhì)主要通過調(diào)整氣孔周圍保衛(wèi)細(xì)胞活動發(fā)揮作用，同時本身被激素ABA所激活。激素ABA控制作物對干旱等環(huán)境壓力反應(yīng)。Li等人發(fā)覺置換保衛(wèi)細(xì)胞蛋白質(zhì)中一個氨基酸就足能夠讓氣孔對ABA發(fā)出關(guān)閉信號失去反應(yīng)。

匯報：RegulationofAbscisicAcid-InducedStomatalClosureandAnionChannelsbyGuardCellAAPKKinase,byJiaxuLi,etal.

第8頁第8頁鞏固記憶新記憶開始時只是隱隱約約，伴隨時間增長會逐步在腦子里得到強化和鞏固，這是一個老想法，但它正不斷地得到最前沿研究人員關(guān)注?？茖W(xué)家們正在摸索諸如扁桃體(amygdala)和海馬(hippocampus)等大腦部位在鞏固記憶過程中作用，以及類似于腎上腺素激素活動在調(diào)整和增長記憶強度方面作用。近期研究主要集中在記憶細(xì)胞機制上，尤其是記憶長期增強(long-termpotentiation，簡稱LTP)分子基礎(chǔ)。在這篇綜述中，McGaugh回顧了上個世紀(jì)記憶鞏固方面研究，并探討了諸如記憶幾種階段是互相聯(lián)系還是獨立，LTP是不是記憶基礎(chǔ)，鞏固能連續(xù)多久等研究焦點問題。

綜述：Memory--aCenturyofConsolidation,byJamesL.McGaugh第9頁第9頁劫持”消化道神經(jīng)系統(tǒng)輪狀病毒

一項新研究發(fā)覺，被輪狀病毒（rotavirus）感染而引起腹瀉和嘔吐也許是輪狀病毒刺激腸神經(jīng)系統(tǒng)造成。每年與輪狀病毒相關(guān)腹瀉在發(fā)展中國家要奪去超出60萬兒童生命，但是什么原因使消化道自己與自己過不去至今仍不清楚。發(fā)覺輪狀病毒與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)也許會為治療這種傳染病提供新路徑。Lundgren等人研究了輪狀病毒是如何刺激新生小鼠腸神經(jīng)系統(tǒng)，引起液體和電解液分泌。他們發(fā)覺四種阻礙神經(jīng)系統(tǒng)活動藥物也可影響分泌物分泌。另外，局部麻醉劑利多卡因（lidocaine）用于腸壁后，也可減少被輪狀病毒感染小鼠腹瀉。

匯報：RoleoftheEntericNervousSystemintheFluidandElectrolyteSecretionofRotavirusDiarrhea,byOveLundgren,etal.

第10頁第10頁胎兒如何對付母親免疫系統(tǒng)得以生存新研究表明，胎兒為了活著出生必須用一些蛋白質(zhì)克制母親免疫系統(tǒng)中一個關(guān)鍵部分（該部分通常襲擊帶有外源基因任何有機體）。因此，這些蛋白質(zhì)缺點有也許是造成動物和人類自發(fā)性流產(chǎn)原因。Xu等人發(fā)覺缺乏編碼Crry蛋白質(zhì)基因小鼠活不到出生。Crry蛋白質(zhì)主要克制一個叫補體系統(tǒng)(complementsystem)免疫反應(yīng)。人體中兩種蛋白質(zhì)DAF和MAP起著同樣調(diào)整補體作用。因此它們也許對胎兒生存至關(guān)主要。

匯報：ACriticalRoleforMurineComplementRegulatorCrryinFetomaternalTolerance,byChenguangXu,etal.

第11頁第11頁一起進食昆蟲能夠互相傳播病毒研究人員初次證實靠昆蟲傳播病毒能夠在以同一寄主為食昆蟲之間互相傳播，而寄主本身并不需要感染上這種病毒。這一發(fā)覺闡明共同取食也是病毒感染一個主要方式，使人們不只將注意力放在病毒貯源哺乳動物寄主身上。Mead等人對一個常見家禽病毒--毒水泡性口炎(vesicularstomatitis)病毒--進行了研究，他們觀測到：當(dāng)受感染與未受感染蚋(blackfly)在鹿鼠(deermice)身上一起取食時，未受感染蚋感染上了病毒，而鹿鼠卻沒有帶病毒跡象，表明病毒是由其它蚋傳播。這種傳染方式也許解釋一些靠昆蟲傳播病毒在沒有寄主貯源情況下為何能夠存活下來。

匯報：TransmissionofVesicularStomatitisVirusfromInfectedtoNoninfectedBlackFliesCo-FeedingonNonviremicDeerMice,byDanielG.Mead,etal.

第12頁第12頁不怕胃酸幽門螺旋桿菌科學(xué)家們揭開了幽門螺旋桿菌(Helicobacterpylori)能夠在人胃里生存秘密，這為預(yù)防胃炎、潰瘍和一些胃癌將會有所幫助。幽門螺旋桿菌是一個尤其能生存在我們胃里極度酸性環(huán)境下細(xì)菌，它是靠產(chǎn)生一個能夠抵消胃酸酶。Weeks等人觀測到，一個位于細(xì)菌膜上蛋白質(zhì)ureI負(fù)責(zé)調(diào)整這種酶生產(chǎn)。ureI蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上起“質(zhì)子通道”(protonchannel)作用，它控制進入細(xì)胞內(nèi)胃酸量。因此使ureI失活有也許讓幽門螺旋桿菌對胃酸襲擊變得敏感，這也也許是從正常胃中根除該細(xì)菌一個辦法。

匯報：AH+-GatedUreaChannel:TheLinkBetweenHelicobacterpyloriUreaseandGastricColonization,byDavidL.Weeks,etal.

第13頁第13頁耐高溫轉(zhuǎn)基因植物科學(xué)家們對煙草植物進行了遺傳修飾，使其對高溫有更強抵抗力。氣溫達(dá)到35℃—40℃時，植物通常要停止光合作用。Murakami等人發(fā)覺，使負(fù)責(zé)產(chǎn)生葉綠體膜中某種脂肪酸基因“沉默”能夠哺育出更適應(yīng)高溫轉(zhuǎn)基因植物。在相關(guān)研究評述中，Sharkey指出“伴隨大氣層中溫室氣體濃度上升，高溫對植物影響是一個很主要研究領(lǐng)域”。

匯報：TrienoicFattyAcidsandPlantToleranceofHighTemperature,byYuukiMurakami,etal.

研究評述：SomeLikeItHot,byThomasD.Sharkey第14頁第14頁傳染病威脅野生動物野生動物傳染病日益嚴(yán)重，這不但對人類健康，也給全球生物多樣性帶來了威脅。然而Daszak等人認(rèn)為至到現(xiàn)在，野生動物傳染病仍沒有引起科學(xué)家們應(yīng)有注重。在這篇綜述中，作者解釋了造成野生動物傳染病上升一些原因：比如人類侵犯野生動物棲息地、由家禽帶來感染、通過貿(mào)易和旅游引入新動物及病原體、甚至氣候改變。正如作者所指出，傳染病對瀕危物種危害尤為嚴(yán)重。家禽、甚至人類也受到野生動物傳染病威脅，艾滋病和萊姆關(guān)節(jié)炎(Lymedisease)就是例子。作者提議，未來鑒定和控制野生動物傳染病辦法應(yīng)仿效已用于人類傳染病綜合性辦法。

綜述：EmergingInfectiousDiseasesofWildlife--ThreatstoBiodiversityandHumanHealth,byPeterDaszak,etal.第15頁第15頁克隆和生長抗癌酶科學(xué)家克隆并測序了一個名為epothilone酶，這個酶可能被用做有效抗癌劑。Epothilone與另一個著名抗癌藥Taxol工作原理相同，它有潛力成為一個水溶性更加好、用于治療抗Taxol腫瘤藥。當(dāng)前，epothilone是用自然界細(xì)菌很慢、極少許地生產(chǎn)，不適于大量臨床使用。Tang等人克隆了該細(xì)菌生產(chǎn)epothilone基因簇團，并把這些基因插入到另一個宿主細(xì)菌中，使其能快速、大量地生產(chǎn)epothilone。與自然生產(chǎn)epothilone細(xì)菌不同，這個新細(xì)菌工廠基因特性便于控制，為科學(xué)家提供了深入調(diào)整epothilone生產(chǎn)可能性。

匯報：CloningandHeterologousExpressionoftheEpothiloneGeneCluster,byLiTang,etal.

第16頁第16頁對付艾滋病病毒新候選目的科學(xué)家找到了一類克制艾滋病病毒(HIV)化合物，它們可能用于治療對現(xiàn)有療法不敏感病人?，F(xiàn)有藥品經(jīng)過使HIV病毒逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)和蛋白酶(protease)失活，從而使被感染細(xì)胞里病毒不能自我繁殖。但一些HIV株系對這些藥品有了抗藥性。Hazuda等人以整合酶(integrase)為靶標(biāo)，這個酶對病毒將其DNA插入宿主基因組能力相關(guān)鍵作用。作者篩選了25萬個不同化合物，發(fā)覺了兩個能克制整合酶活力。這兩個化合物都屬于二酮酸(diketoacid)類，它們正是在酶幫助病毒DNA序列端部與細(xì)胞DNA結(jié)合時起干涉作用。即使也有其它化合物被提議為可能整合酶克制劑，但它們作用機制都不是這么，而且這些克制劑是否含有有用抗病毒作用也一直有爭議。

匯報：InhibitorsofStrandTransferThatPreventIntegrationandInhibitHIV-1ReplicationinCells,byDariaJ.Hazuda,etal.

第17頁第17頁從SIV到HIV以及艾滋病蔓延即使分析和試圖征服艾滋病毒(HIV)工作已進行了二十年，但艾滋病仍在“進化、擴展、給人類提出更大挑戰(zhàn)?！睋?jù)Hahn等人統(tǒng)計，HIV在非人類靈長類中近親SIV(simianimmunodeficiencysyndrome)已在27種靈長類動物中被發(fā)覺?？茖W(xué)家認(rèn)為HIV-1和HIV-2分別從黑猩猩和sootymangabey通過至少7種渠道傳給人類。在這篇綜述中，作者討論了非洲靈長類動物是如何成為包括HIV在內(nèi)反錄病毒家族潛在貯源，以及在20世紀(jì)早期HIV也許是如何跨過物種界線開始成為人類傳染病。使艾滋病上升為流行病社會原因，以及HIV與靈長類其它反錄病毒重組也許性，使徹底理解HIV過去和未來成為公共衛(wèi)生至關(guān)主要問題。

綜述：AIDSasaZoonosis:ScientificandPublicHealthImplications,byBeatriceH.Hahn,etal.第18頁第18頁細(xì)胞依據(jù)需求送出蛋白質(zhì)有朝一日糖尿病患者也許可用下面方式來控制他們胰島素量：用基因療法將生產(chǎn)胰島素基因送入一些細(xì)胞；這些用基因工程生成胰島素在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum，簡稱ER)里聚合在一起(ER是細(xì)胞分泌過程基地)；聚合在一起胰島素塊太大，不能從細(xì)胞里出來，直到病人用某種可口服“小分子”藥物。在ER里，這個小分子藥物能夠?qū)⒁葝u素塊破碎，從而細(xì)胞能將其依據(jù)需要送入血液--就象在非糖尿病患者系統(tǒng)中同樣。Rivera等人最近演示了主要蛋白質(zhì)，比如胰島素、生長激素、以及其它自然地突發(fā)分泌蛋白質(zhì)(那些與疼痛、饑餓、血壓相關(guān))能夠存在ER內(nèi)，然后通過用小分子藥物控制其分泌。這個系統(tǒng)似乎在培養(yǎng)細(xì)胞和活小鼠身上都工作。最后障礙是將該系統(tǒng)與安全、有效基因療法結(jié)合在一起，這個問題還沒有處理。在相關(guān)研究評述中，Aridor和Balch進一步討論了這一工作。

研究文章：RegulationofProteinSecretionThroughControlledAggregationintheEndoplasmicReticulum,byVictorM.Rivera,etal.

研究評述：RegulatingExportofERCargo,byMeirAridorandWilliamE.Balch

第19頁第19頁瘧疾疫苗研究應(yīng)注意問題一項新研究表明，一個人身上不同種瘧疾寄生蟲之間相互競爭，可使它們與宿主免疫系統(tǒng)一起工作使疾病不表現(xiàn)出來，產(chǎn)生一個跨物種免疫性。因此針對一個物種疫苗在這種情況下可能無效，甚至?xí)汞懠矄栴}變得更壞。Bruce等人分析了新幾內(nèi)亞被感染但沒有癥狀孩子們身上幾個瘧疾寄生蟲。他們發(fā)覺，不同物種寄生蟲種群依次達(dá)到高峰，這可能是包括種群增加自調(diào)整效應(yīng)和種特有免疫反應(yīng)種群相互作用結(jié)果。瘧疾在發(fā)展中國家有很高發(fā)病率，因此瘧疾疫苗可能性對人們很有吸引力。但如這一研究所顯示，在瘧疾極常見地域，可能同時被不同寄生蟲感染，一個只針對某個詳細(xì)物種疫苗可能給其它種寄生蟲更加快地繁殖提供更多機會。

匯報：Cross-SpeciesInteractionsBetweenMalariaParasitesinHumans,byMarianC.Bruce,etal.第20頁第20頁神經(jīng)之間不通訊也能建立系統(tǒng)一個使神經(jīng)元不能互相“交談”單個基因突變能夠完全毀掉大腦功效，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在發(fā)育過程中能正常建成。Verhage等人發(fā)覺，缺乏munc18-1基因小鼠是完全癱瘓，并也許因其不能呼吸，在出生后馬上死亡。刪除munc18-1基因停止了所有神經(jīng)遞質(zhì)(neurotransmitter)分泌，神經(jīng)遞質(zhì)是從軸突(axon)頂端傳到臨近神經(jīng)元化學(xué)信使。但作者發(fā)覺，停止神經(jīng)遞質(zhì)分泌并不制止胚胎中正常大腦形成。由此可見，大腦復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不需要神經(jīng)傳遞也能發(fā)育。但一旦神經(jīng)元之間聯(lián)接建立了，假如沒有神經(jīng)傳遞，它們就會退化。

匯報：SynapticAssemblyoftheBrainintheAbsenceofNeurotransmitterSecretion,byMatthijsVerhage,etal.第21頁第21頁基因組學(xué)和生物信息學(xué)基因組學(xué)正在給研究者帶來一個主要新工具，使他們能夠鑒定生物體制造據(jù)有醫(yī)學(xué)主要性化合物詳細(xì)環(huán)節(jié)。在這篇研究評述中，Cane描述了基因組學(xué)和分子生物學(xué)如何為新酶以及它們在一些生物合成路徑作用發(fā)覺做出奉獻兩個最近例子。過去，發(fā)覺新酶典型辦法是基于測試，看看哪些酶作用引起給定生物化學(xué)改變；最近，研究者們開始用核酸序列來辨認(rèn)也許候選酶。

研究評述：BiosynthesisMeetsBioinformatics,byDavidE.Cane第22頁第22頁酒精如何損壞胎兒大腦科學(xué)家告誡我們，懷孕期間飲用含酒精飲料會給發(fā)育中胎兒帶來一系列問題，既胎兒酒精綜合癥(fetalalcoholsyndrome,簡稱FAS)?，F(xiàn)在科學(xué)家們發(fā)覺了酒精是怎樣破壞胎兒大腦。一系列用新出生小鼠做試驗揭示，乙醇制止谷氨酸受體活動同時使大腦中一些其它受體超活化，這兩個過程都帶來大腦細(xì)胞死亡，降低大腦總質(zhì)量。人類對應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)展階段從懷孕第7個月開始。依據(jù)接觸乙醇時間長短，不同類型腦細(xì)胞可能被損壞，造成與FAS相關(guān)各種神經(jīng)心理(neuropsychiatric)問題。

匯報：Ethanol-InducedApoptoticNeurodegenerationandFetalAlcoholSyndrome,byChrysanthyIkonomidou,etal.第23頁第23頁基因組不是越大越好進化過程諸多重大疑點之一是，一個生物體復(fù)雜性與其基因組大小似乎毫不相干。比如，單細(xì)胞變形蟲(amoeba)基因組有多于人類基因組百倍以上DNA。幾十年來生物學(xué)家始終解不開這個迷?，F(xiàn)在一項新研究初次為一個最近假設(shè)找到了好證據(jù)：小基因組生物體也許能更有效地淘汰對它們不是必需垃圾(junk)DNA。Petrov等人發(fā)覺，其基因組比夏威夷蟋蟀基因組小一個量級果蠅，必蟋蟀刪除多出DNA拷貝速度快40倍。在相關(guān)研究評述中，Capy進一步討論了這一結(jié)果。

匯報：EvidenceforDNALossasaDeterminantofGenomeSize,byDmitriA.Petrov,etal.

研究評述：IsBiggerBetterinCricket?,byPierreCapy第24頁第24頁治療肝壞損有了新希望本期《科學(xué)》有兩篇文章匯報了也許用來延長等待肝移植患者生命新辦法。移植肝細(xì)胞(hepatocytes)對損壞肝臟有暫時幫助。但肝細(xì)胞不易在培養(yǎng)物中生長，沒有可供移植足夠量?，F(xiàn)在Kobayashi等人用基因療法大量地生長出了這種細(xì)胞。他們首先使細(xì)胞感染上傳送“長生不老基因”修飾過反錄病毒，從而使細(xì)胞數(shù)量每48小時翻一翻。即使這樣快細(xì)胞繁殖對在試驗室里得到大量細(xì)胞很有利，但在體內(nèi)也許造成癌變。于是研究人員又引入第二個反錄病毒用它來把第一個消除。把這樣改造過細(xì)胞移植給小鼠，研究人員發(fā)覺它們能有效地治療急性肝壞死。將類似治療用于人類也許能延長患者生命等待肝移植手術(shù)。第二組科學(xué)家對減緩肝壞死提出了另一個提議。Rudolph等人發(fā)覺，有異常短染色體端粒小鼠比正常小鼠在肝臟受傷后更易得肝硬化。當(dāng)研究人員用基因療法恢復(fù)了小鼠端粒酶功效后，這些小鼠不再容易得肝硬變。這一結(jié)果為用藥物來激活端粒酶從而也許延緩人類肝病惡化帶來了希望。

匯報：PreventionofAcuteLiverFailureinRatswithReversiblyImmortalizedHumanHepatocytes,byNaoyaKobayashi,etal.

匯報：InhibitionofExperimentalLiverCirrhosisinMicebyTelomeraseGeneDelivery,byKarlLenhardRudolph,etal.第25頁第25頁分子鐘比過去假設(shè)要快基因組“分子鐘”被認(rèn)為是一個物種從其祖先分化出來時間紀(jì)錄，但現(xiàn)在科學(xué)家發(fā)覺這些分子鐘比過去假設(shè)也許要快。單點突變指基因組中一個核苷酸自然地被另一個取代，這一過程以相對穩(wěn)定頻率發(fā)生，因此研究人員靠比較相關(guān)生物體基因組中單點突變數(shù)量來預(yù)計這些物種進化年齡。但Averof等人現(xiàn)在發(fā)覺，這種突變能夠成對出現(xiàn)，并且在進化史上成對突變發(fā)生率也是相對頻繁。因此一些物種事實上要比它們分子鐘所批示年齡輕。

匯報：EvidenceforaHighFrequencyofSimultaneousDouble-NucleotideSubstitutions,byMichalisAverof,etal.第26頁第26頁突觸蛋白在帕金森病中作用大腦中一個突觸(synaptic)蛋白異常積累也許是造成與包括帕金森病幾種神經(jīng)變性病相關(guān)神經(jīng)元內(nèi)含物(neuronalinclusions)形成罪魁禍?zhǔn)住asliah等人制造了生產(chǎn)人類突觸蛋白a-synuclein轉(zhuǎn)基因小鼠。依據(jù)這種蛋白量多少，小鼠腦中在與人類腦相同位置形成了神經(jīng)元內(nèi)含物，并且失去了多巴胺神經(jīng)遞質(zhì)(dopamineneurotransmitter)神經(jīng)末端。伴隨這些改變發(fā)生，小鼠運動功效退化。也許alpha-synuclein積累與人類帕金森病人運動功效消失相關(guān)。

匯報：DopaminergicLossandInclusionBodyFormationinalpha-SynucleinMice:ImplicationsforNeurodegenerativeDisorders,byEliezerMasliah,etal.第27頁第27頁收入與健康相輔相成關(guān)系一個國家越富有，她人民也越健康，這已是常識。但Bloom和Canning在這篇政策論壇中指出，健康水平提升也能夠造成收入增長。最近經(jīng)濟研究顯示，生命盼望增長與經(jīng)濟發(fā)展直接相關(guān)。好健康水平間接效果主要來自工作年齡人口相對于依賴人口增長和生育率下降。作者寫道，“這一觀測為國際發(fā)展機構(gòu)提供了一個新也許性：靠投資健康來刺激發(fā)展?！?/p>

政策論壇：TheHealthandWealthofNations,byDavidE.BloomandDavidCanning第28頁第28頁生物信息學(xué)現(xiàn)實狀況人們都知道盲人摸象故事：他所摸到那個部位決定了他對大象結(jié)識。由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、以及工程學(xué)被迫結(jié)合在一起生物信息學(xué)也許就象一頭占據(jù)了科學(xué)會客室里一把大椅子象。許多生物學(xué)家覺得生物信息學(xué)一大產(chǎn)物是大量廢物。假如你曾試圖從大量Web網(wǎng)站上或是軟件包中尋找一個用來搜集和分析大量科學(xué)數(shù)據(jù)有用工具話，你也許有同樣感覺。其實，在發(fā)展更強計算能力、教生物學(xué)家使用計算機、增長資金、以及建立原則等方面已有了相稱大進步。

Tech.Sight：BioinformaticsintheInformationAge,bySylviaJ.Spengler第29頁第29頁信號辨認(rèn)顆粒關(guān)鍵晶體結(jié)構(gòu)科學(xué)家對把一些蛋白質(zhì)引導(dǎo)到細(xì)胞里正確位置分子有了新結(jié)識。信號辨認(rèn)顆粒(signalrecognitionparticle，簡稱SRP)是一個蛋白質(zhì)和RNA復(fù)合體，它中斷新蛋白質(zhì)生產(chǎn)過程，將新蛋白質(zhì)帶到細(xì)胞里正確位置，然后再允許生產(chǎn)過程繼續(xù)下去。Batey等人擬定了這個顆粒關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，并且發(fā)覺了這個分子一些結(jié)構(gòu)是如何辨認(rèn)蛋白質(zhì)以及與蛋白質(zhì)互相作用。在相關(guān)研究評述中，Walter等人進一步討論了這一工作。本期《科學(xué)》封面與這一工作相關(guān)。

研究文章：CrystalStructureoftheRibonucleoproteinCoreoftheSignalRecognitionParticle,byRobertT.Batey,etal.

研究評述：SRP--WheretheRNAandMembraneWorldsMeet,byPeterWalter,RobertKeenan,andUliSchmitz第30頁第30頁本期專項：干細(xì)胞自從科學(xué)家們在試驗室里成功地用人類胚胎培育出干細(xì)胞后（見1998年11月6日《科學(xué)》雜志，1014和1145頁），利用這種可發(fā)育成體內(nèi)其它各種類型細(xì)胞干細(xì)胞，來生長用來取代因為衰老、外傷或疾病而損壞組織幻想開始成為可達(dá)到現(xiàn)實。干細(xì)胞能夠在體內(nèi)不同化學(xué)信號影響下成為任何細(xì)胞組織。不過用胚胎做研究倫理道德后果給這些研究造成一些嚴(yán)重、至今未能處理沖突。因此，近期大量相關(guān)成人干細(xì)胞驚人可塑性方面研究結(jié)果給人們帶來了新希望。成年人體內(nèi)許多組織也含有干細(xì)胞，依據(jù)傳統(tǒng)觀點，這些干細(xì)胞僅能發(fā)育成為一個或極少幾個類型組織。但與此相反，用動物做研究發(fā)覺，成年干細(xì)胞能夠被誘導(dǎo)回到它們未分化狀態(tài)，并可重新分化為各種完全不同細(xì)胞或組織類型。比如，大腦中神經(jīng)干細(xì)胞可產(chǎn)生出血液細(xì)胞(見1999年1月22日《科學(xué)》雜志，471和534頁)。即使現(xiàn)在還不知道在構(gòu)想組織取代療法中，用成年干細(xì)胞比用胚胎干細(xì)胞效果怎樣，但因為用前者不需要毀掉胚胎，因此人們對成年干細(xì)胞懷有希望。這期專題包含三篇觀點文章、五篇綜述、三組新聞和一篇社論對當(dāng)前干細(xì)胞研究現(xiàn)實狀況以及該研究科學(xué)和倫理問題進行了評述。

專題介紹：StemCellsBranchOut

第31頁第31頁生長因子決定精子命運對生長因子GDNF在小鼠中作用一項新研究指出：這種影響神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟發(fā)育生長因子同時也控制著將發(fā)育成精子但尚未分化細(xì)胞命運。這一發(fā)現(xiàn)也許將有助于闡明人類男性不育原因。Meng等人設(shè)計了好幾種轉(zhuǎn)基因小鼠，來研究生長因子GDNF表達(dá)不足和表達(dá)過量所產(chǎn)生影響。當(dāng)減少雄鼠中GDNF含量時，能夠發(fā)育為成熟精子細(xì)胞干細(xì)胞數(shù)量大減。另一方面，GDNF過量表達(dá)延遲了精子發(fā)育，由于大量尚未分化細(xì)胞堵塞了精子生產(chǎn)線。含有大量GDNF小鼠也容易患睪丸腫瘤。

報告：RegulationofCellFateDecisionofUndifferentiatedSpermatogoniabyGDNF,byXiaojuanMeng,etal.第32頁第32頁蜘蛛絲基因進化構(gòu)成螺旋蜘蛛網(wǎng)絲極富彈性，編碼蜘蛛絲蛋白基因序列是一個反應(yīng)了均化(homogenizing)和異化(divergent)進化勢力妥協(xié)結(jié)果。Hayashi和Lewis說，編碼這種細(xì)長絲基因(簡稱Flag基因)分子結(jié)構(gòu)也許“對將高性能絲看做是適應(yīng)性最佳超級分子(supermolecures)解釋有尤其含意?！眱煞N關(guān)系很近蜘蛛種Flag基因中均含有外顯子(編碼)和內(nèi)含子(非編碼)基因段落。研究人員發(fā)覺跡象證實協(xié)調(diào)進化沖淡了物種間外顯子和內(nèi)含子差別。但是，外顯子在基因編碼區(qū)含有大量重復(fù)片段以預(yù)防它們被完全均化。蜘蛛絲特有主要屬性是外顯子重復(fù)序列所賦予，而這些序列存在則是以犧牲協(xié)同進化過程為代價。

匯報：MolecularArchitectureandEvolutionofaModularSpiderSilkProteinGene,byCherylY.HayashiandRandolphV.Lewis

第33頁第33頁皰疹病毒如何維持其潛伏期細(xì)胞感染上1型單純皰疹病毒(herpessimplexvirus-type1)后，一個維持細(xì)胞生命基因也許是這種病毒能長期潛伏關(guān)鍵。皰疹病毒長期潛伏最嚴(yán)重一個后果是，它使與眼睛相連神經(jīng)細(xì)胞終身感染，能造成角膜失明。早先研究涉及到這個過程中病毒基因LAT，但LAT確實切功效直到現(xiàn)在才被揭示出來。Perng等人用該基因發(fā)生突變兔子做試驗，發(fā)覺LAT可預(yù)防被感染細(xì)胞自行毀滅，因此這些細(xì)胞成為等待發(fā)作病毒一個穩(wěn)定儲備環(huán)境。

匯報：Virus-InducedNeuronalApoptosisBlockedbytheHerpesSimplexVirusLatency-AssociatedTranscript,byGuey-ChuenPerng,etal.第34頁第34頁養(yǎng)育者、捕食者和幼鳥數(shù)在熱帶和南方地域，雌鳥與它們生活在溫帶及北方地域多產(chǎn)同類相比每次孵化幼鳥都要少許多。每窩幼鳥數(shù)目到底主要決定于食物限制，還是鳥類捕食者，還是二者兼有，這是一個長久在爭論問題。AlexanderSkutch在1949提議了一個將兩個原因結(jié)合起來理論，他指出捕食者經(jīng)過迫使成年成年鳥降低外出尋食次數(shù)，限制了幼鳥取得食物量，最終使每窩幼鳥數(shù)目降低。但Skutch假設(shè)直到現(xiàn)在也沒有經(jīng)過試驗證實。Martin等人觀測了阿根廷亞熱帶1331窩幼鳥和美國亞利桑那州7284窩幼鳥。像所預(yù)料那樣，每窩位于阿根廷幼鳥數(shù)目要少一些，每位鳥媽媽平均孵2.58個蛋，而在亞利桑那州鳥媽媽則平均孵4.61個蛋。對每個地域進行分別分析似乎支持Skutch理論：被捕食率越高物種所產(chǎn)幼鳥數(shù)越少，研究人員也發(fā)覺它們食物運輸次數(shù)少但每次量比較大。但當(dāng)研究人員將阿根廷和亞利桑那州整個結(jié)果進行比較時，發(fā)覺他們一些數(shù)據(jù)與這個理論并不相符。比如，在阿根廷，捕食者不那么厲害，鳥媽媽外出尋食次數(shù)較多，但它們每窩所孵小鳥并不多。研究人員提議把南方和北方氣候下成年鳥死亡率考慮進來，改進Skutch理論。文章作者之一ThomasE.Martin說，這一研究“有利于我們預(yù)計不同物種所面臨滅絕或種群數(shù)量問題危害?！?/p>

匯報：ParentalCareandClutchSizesinNorthandSouthAmericanBirds,byThomasE.Martin,etal.第35頁第35頁抵抗小鼠體內(nèi)伊波拉病毒(Ebola)新抗體Wilson等人匯報說，受新研制單克隆ebola病毒糖蛋白glycoprotein抗體保護試驗小鼠，能夠抵抗致命Ebola病毒。在小鼠被病毒感染前還是在感染后予以小鼠抗體，都能夠起到保護作用。隨后分析找到了詳細(xì)氨基酸組，它們似乎使Ebola糖蛋白與一些抗體相結(jié)合。其中一組氨基酸在已知引起人類致命出血疾病所有Ebola病毒中都存在。Ebola病毒糖蛋白是已知存在于病毒體和感染細(xì)胞表面上唯一病毒蛋白，這使得它成為科學(xué)家制服Ebola病毒首選目的。一些新單克隆抗體能夠和引起人類疾病所有Ebola病毒相結(jié)合。作者由此得出結(jié)論認(rèn)為，“這些結(jié)果指出通過接種疫苗有也許生成抵抗所有致病Ebola病毒有效抗體?！边@一發(fā)覺也許處理了抗體是否能對付Ebola病毒爭儀。盡管用于人類治療仍需要大量、進一步研究，但作者對此很樂觀。Ebola病毒感染幾乎都是致命，由于當(dāng)前還沒有任何治療辦法和免疫辦法。

匯報：EpitopesInvolvedinAntibody-MediatedProtectionfromEbolaVirus,byJulieA.Wilson,etal.第36頁第36頁病毒也有鉀離子通道人們過去認(rèn)為鉀離子通道(potassiumchannels)只在真核細(xì)胞中才有，現(xiàn)在在細(xì)菌中也發(fā)覺其存在。Plugge等人描述了一個在小球藻(chlorella)病毒PBCV-1中編碼一個鉀離子通道基因。這個被稱為Kcv通道看起來不屬于任何已知鉀離子通道族。但它是一個功效完全通道，顯示了幾種其它鉀離子通道共性。它也是一個很小蛋白質(zhì)，也許它有助于更加好地理解鉀離子通道基本原理，以及離子通道作用。

匯報：APotassiumChannelProteinEncodedbyChlorellaVirusPBCV-1,byB.Plugge,etal.第37頁第37頁監(jiān)視細(xì)菌運動原新辦法使生物化學(xué)研究能夠在單個細(xì)胞上進行，而不需用大量細(xì)胞。Cluzel等人用光譜儀跟蹤了單個細(xì)菌生產(chǎn)鞭毛馬達(dá)(flagellarmotor)量，從而監(jiān)視細(xì)菌對趨藥性(chemotactic)信號分子CheY濃度改變反應(yīng)。細(xì)胞反應(yīng)依據(jù)CheY磷酸鹽濃度改變而有極大改變，由于這個信號似乎被運動原(motor)本身性質(zhì)所放大。

匯報：AnUltrasensitiveBacterialMotorRevealedbyMonitoringSignalingProteinsinSingleCells,byPhilippeCluzel,etal.第38頁第38頁污染云不下雨一項新研究表明，都市和工業(yè)大氣污染會減少降雨和下雪，由于大氣中污染物顆粒阻礙了水氣凝結(jié)成水滴和雪花。衛(wèi)星照片和對“污染軌跡”測定表明處于污染源下游云層受污染物影響不降水。幾十年來，科學(xué)家們始終在爭論都市和工業(yè)污染對降水影響，這些數(shù)據(jù)是第一次相關(guān)此問題直接證據(jù)。在相關(guān)研究評述中，Toon進一步討論了污染物顆粒是如何減少降水量。

匯報：SuppressionofRainandSnowbyUrbanandIndustrialAirPollution,byDanielRosenfeld

研究評述：HowPollutionSuppressesRain,byOwenB.Toon

第39頁第39頁微生物幫助酸礦排放科學(xué)家在美國加州鐵礦山（IronMountain）新發(fā)覺了一個類似于真菌原始微生物。它們生活在PH值極低粘土或沉積物中。這些小東西能夠幫助將顯露硫化礦物質(zhì)分解成硫酸，它們也許在該地域酸礦排放（acidminedrainage）中飾演主要角色。Edwards等人發(fā)覺鐵礦山產(chǎn)酸地點都被這些嗜酸微生物所覆蓋，它們數(shù)量達(dá)到了礦區(qū)微生物總數(shù)85%。相關(guān)這些微生物生理方面情況當(dāng)前仍知道得不多，但它們獨特結(jié)構(gòu)（包括缺乏細(xì)胞壁）也許是它們能夠在如此惡劣環(huán)境下（PH為零）繁衍生息關(guān)鍵所在。本期《科學(xué)》封面與這一工作相關(guān)。

匯報：AnArchaealIron-OxidizingExtremeAcidophileImportantinAcidMineDrainage,byKatrinaJ.Edwards,etal.第40頁第40頁腦膜炎細(xì)菌基因組有助于科學(xué)家設(shè)計疫苗兩個科研小組在完畢了一株腦膜炎細(xì)菌基因組測序后，立刻開始從這些新遺傳數(shù)據(jù)中尋找也許用于避免這個致命疾病疫苗信息。這是基因組研究如何在21世紀(jì)幫助醫(yī)學(xué)發(fā)展較好一例。科學(xué)家研究這株腦膜炎球菌為血清B型，是引起北美和歐洲地區(qū)腦膜炎和敗血病主要元兇，現(xiàn)在沒有對付它疫苗。Tettslin等人繪出了該細(xì)菌整個基因組圖譜，還擬定了與其毒力和突破人體免疫系統(tǒng)有關(guān)也許基因。Pizza等人則接著利用這一信息，分離并克隆出該細(xì)菌外殼上蛋白質(zhì)，用以作為測試疫苗候選物。研究人員把暴露在細(xì)菌外膜上7個高度保守區(qū)域注入到小鼠體內(nèi)后，發(fā)現(xiàn)小鼠產(chǎn)生了對細(xì)菌抗體。盡管血清B型疫苗開發(fā)仍有待進一步研究，但Nassrf在相關(guān)研究評述中說，這些報告“強調(diào)指出了細(xì)菌基因組在制服傳染病開辟新治療策略方面巨大潛力?！?/p>

報告：CompleteGenomeSequenceofNeisseriameningitidisSerogroupBStrainMC58,byHerveTettelin,etal.

報告：IdentificationofVaccineCandidatesAgainstSerogroupBMeningococcusbyWhole-GenomeSequencing,byMariagraziaPizza,etal.

研究評述：AFurtivePathogenRevealed,byXavierNassif第41頁第41頁果蠅味覺大多數(shù)動物味覺對科學(xué)家來說仍是一個謎，但現(xiàn)在研究人員發(fā)覺了果蠅味覺信號系統(tǒng)也許分子基礎(chǔ)。Clyne等人利用一組計算機程序在整個果蠅基因組中依據(jù)結(jié)構(gòu)來搜索某個蛋白質(zhì)，他們找到了看起來是編碼果蠅味覺受體一個基因族。這七跨膜結(jié)構(gòu)域(seven-transmembrane-domain)蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上與哺乳動物嗅覺和味覺受體很相同，并且存在于果蠅味覺器官唇瓣（labellan）中。這個蛋白質(zhì)族較大，闡明果蠅也許擁有一個復(fù)雜味覺系統(tǒng)，能夠分辯各種化合物。

匯報：CandidateTasteReceptorsinDrosophila,byPeterJ.Clyne,etal第42頁第42頁干細(xì)胞為何需要休息？和體內(nèi)其它細(xì)胞相比，成年人干細(xì)胞相對比較懶惰。除了定期產(chǎn)生新、更特定細(xì)胞外，它們真得幾乎什么也不干。但科學(xué)家發(fā)覺，這種不活潑性對于保持一個健康干細(xì)胞供應(yīng)是十分主要。Cheng等人利用缺乏蛋白質(zhì)P21小鼠對成年干細(xì)胞“靜止”有益之處進行了研究。P21可誘導(dǎo)并調(diào)整細(xì)胞分裂。在缺失P21情況下，造血干細(xì)胞進入超載工作狀態(tài)，制造諸多血液細(xì)胞，但最后使造血干細(xì)胞供應(yīng)變得枯竭。作者寫到，“限制細(xì)胞周期對預(yù)防干細(xì)胞過早衰竭和造血細(xì)胞死亡是至關(guān)主要。”

匯報：HematopoieticStemCellQuiescenceMaintainedbyp21cip1/waf1,byTaoCheng,etal.第43頁第43頁有腳蛇化石人們在耶路撒冷附近、距今9500萬年海底沉積層中發(fā)覺了一塊有腳蛇化石，這一發(fā)覺有也許推翻當(dāng)前一個理論，該理論提議蛇祖先來自海洋。這塊保留完好化石被命名為Haasiophisterrasanctus，是在該地域發(fā)覺第二種帶腳蛇。另一個蛇名為Pachyrhachis，其骨骼特性是一個起源學(xué)說基礎(chǔ)，該學(xué)說將蛇海洋祖先與白堊紀(jì)一個名為滄龍會游泳巨蜥聯(lián)系起來?，F(xiàn)在，一個國際研究小組對Haasiophis進化關(guān)系進行了描述和分析，指出這兩種蛇化石事實上與現(xiàn)在蛇(比如巨蟒和蟒蛇)有很近關(guān)系。它們粗短肢體代表了進化上退化，至少相對于它們肢體大為縮短了直接祖先來說是一個退化。一篇相關(guān)研究評述討論了這種通過修正進化圖景。

匯報：AFossilSnakewithLimbs,byEitanTchernov,etal.

研究評述：LimblessTetrapodsandSnakeswithLegs,byHarryW.GreeneandDavidCundall第44頁第44頁尿和口水?dāng)y帶癌癥標(biāo)識化驗一些體液中基因突變也許成為一個簡樸、無損檢測膀胱、頭部、頸部和肺部癌癥辦法。這些突變發(fā)生在細(xì)胞線粒體DNA(mtDNA)中。在一項新研究中，科學(xué)家在膀胱、肺部、頭部和頸部腫瘤中擬定出mtDNA突變。由于細(xì)胞中含有許多同樣mtDNA拷貝，研究人員推測，在來自腫瘤組織體液中，也容易檢測出這些突變。事實上，來自膀胱、肺部、頭部和頸部腫瘤突變也分別出現(xiàn)在了尿、肺液和口水中。與活組織檢查分析相比，化驗體液帶來損傷較小，它也許在未來成為在廣大人群中檢測常見癌癥辦法。

匯報：FacileDetectionofMitochondrialDNAMutationsinTumorsandBodilyFluids,byMakikoS.Fliss,etal.第45頁第45頁讓視網(wǎng)膜青春永駐科學(xué)家們發(fā)覺，哺乳動物眼中似乎也含有干細(xì)胞，它們可產(chǎn)生新視網(wǎng)膜細(xì)胞。假如科學(xué)家能夠在試驗室中控制其增殖，這些細(xì)胞能夠在治療受損視網(wǎng)膜時發(fā)揮極大作用。魚類、兩棲類和一些其它非哺乳類脊椎動物視網(wǎng)膜中都含有干細(xì)胞，這就使它們視網(wǎng)膜碰到損傷或由于疾病引起衰退時能夠再生。一個加拿大研究小組在小鼠視網(wǎng)膜中一個特定區(qū)域發(fā)覺了一組細(xì)胞，這組細(xì)胞也許是從哺乳動物之前祖先進化殘留物。在培養(yǎng)基中，這些細(xì)胞已產(chǎn)生了幾組視網(wǎng)膜細(xì)胞，但在眼睛中，卻不知什么原因這種過程受到了克制。

匯報：RetinalStemCellsintheAdultMammalianEye,byVincentTropepe,etal.第46頁第46頁本期專項：新藥研制就如同當(dāng)今大多數(shù)研究同樣，未來新藥研究關(guān)鍵將取決于信息革命。這場革命正在給科學(xué)家、臨床醫(yī)生和制藥工業(yè)提供新辦法，去尋找和改進21世紀(jì)治療手段。當(dāng)基因秘密和細(xì)胞中細(xì)微活動成為研究熱點，新藥研制將依據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，采用新合成技術(shù)，來不斷更新藥物。本期專項有4篇綜述文章、2篇觀點文章和1篇技術(shù)評論和4則新聞，對這場藥物革命和它帶來沖擊進行了探討。本期《科學(xué)》封面與這一專項有關(guān)。

專項簡介：AnInformationRevolution,byJuliaUppenbrinkandJeffreyMervis第47頁第47頁本期專項：果蠅基因組近一個世紀(jì)以來，果蠅(Drosophilamelanogaster)作為遺傳研究良好材料在這一領(lǐng)域做出了大量奉獻?，F(xiàn)在科學(xué)家終于完畢了對其基因組測序工作。這一里程碑工作在研究人員加速人類基因組測序工作時候?qū)崿F(xiàn)了。本期專項包括三篇綜述、四篇觀點、一篇相關(guān)匯報，一篇社論和一篇關(guān)于果蠅基因組測序和它潛在應(yīng)用新聞。本期雜志封面也與此專項相關(guān)。

專項簡介：TheUniverseofDrosophilaGenes,byBarbaraR.Jasny第48頁第48頁恐鳥快速死亡幫助解釋滅絕原因一項對新西蘭島恐鳥(moa)滅絕原因新分析指出這些大型不會飛行鳥類在人類移民到島上后不足160年中就所有死亡了。文章作者說，與更新世晚期北美動物群滅絕相比，恐鳥這種“閃電滅亡”是“……已知滅絕動物群中死亡速度最快”。相關(guān)一篇研究評述則認(rèn)為，新時間表細(xì)節(jié)強調(diào)了考古學(xué)研究有能力解釋當(dāng)今滅絕事件。對恐鳥數(shù)量動態(tài)改變模擬試驗表明當(dāng)初成年恐鳥死亡率高、出生率則很低、以及人類占領(lǐng)該島時間較晚造成了恐鳥快速滅絕。先前科學(xué)家始終認(rèn)為整個滅絕時期要超出10。

匯報：RapidExtinctionoftheMoas(Aves:Dinornithiformes):Model,Test,andImplications,byR.N.HoldawayandC.Jacomb

研究評述：BlitzkriegAgainsttheMoas,byJaredDiamond第49頁第49頁年齡、性別和老山羊在沿著穿越伊朗西部和伊拉克東北部扎格羅斯山脈崎嶇石灰石山脊上，人類和山羊關(guān)系大約在100前發(fā)生了改變。科學(xué)家始終在努力尋找從近東肥沃地域到南美最南端關(guān)鍵有代表意義事件。解剖學(xué)改變以及獸群年齡和性別特性反應(yīng)了當(dāng)初環(huán)境情況和捕獲方式，而不是管理模式?，F(xiàn)在，梅林達(dá)·齊德和布賴恩·赫西設(shè)計了一個新辦法通過骨頭來研究動物年齡和性別。這種方式使他們區(qū)別出被祖先獵人捕殺山羊和最早馴養(yǎng)山羊。在伊朗高原上一處名為GanyDareh地方已有100人類居住歷史了。研究人員在此發(fā)覺了馴養(yǎng)痕跡，包括有選擇地屠殺年輕公山羊和延長母山羊壽命。從另一處人類居住歷史稍微短一些AliKosh地域，發(fā)覺骨頭揭示出更先進管理方式。羊角形狀改變以及山羊長得更小都表明AliKosh牧人也許是首先把被俘山羊從遺傳上隔離出來。這些發(fā)覺都在相關(guān)研究評述中有所討論。Oscillation,MJO)季節(jié)性改變聯(lián)系起來。一旦MJO進入東太平洋地域，與振蕩相關(guān)異常西向氣流會對墨西哥灣熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng)形成帶來明顯影響。由于MJO形成比較緩慢，因此人們能夠依據(jù)它到來提前兩周作出颶風(fēng)預(yù)報。

匯報：TheInitialDomesticationofGoats(Caprahircus)intheZagrosMountains10,000YearsAgo,byMelindaA.ZederandBrianHesse

研究評述：Age,Sex,andOldGoats,byCurtisW.Marean第50頁第50頁突變受體可加速艾滋病進程一個由法國和美國科學(xué)家構(gòu)成科研小組發(fā)覺一些患者感染上艾滋病毒后，體內(nèi)細(xì)胞受體上突變可加速艾滋病進程。該項研究作者說，這種受體可成為艾滋病治療一個新臨床靶點。在熟知CD4受體和寄主協(xié)同受體幫助下，艾滋病毒可穿透細(xì)胞壁。這項研究在3組艾滋病患者體內(nèi)尋找受體突變，發(fā)覺其中一個突變類型與艾滋病進程加快有聯(lián)系。但造成這一結(jié)果確實切機制仍不清楚，也許與艾滋病毒入侵細(xì)胞能力相關(guān)，或者是與抵抗這種感染免疫反應(yīng)相關(guān)。

匯報：RapidProgressiontoAIDSinHIV+IndividualswithaStructuralVariantoftheChemokineReceptorCX3CR1,bySophieFaure,etal.

第51頁第51頁全球海洋熱效應(yīng)據(jù)一組海洋科學(xué)家報道，全球海洋在過去50年間溫度始終在升高，這一現(xiàn)象已經(jīng)影響了大氣溫度和全球氣候。到現(xiàn)在為止，全球變溫研究重點始終是大氣和地表溫度波動，但是海洋巨大熱儲存能力使其在氣候改變中飾演著舉足輕重角色?？茖W(xué)家還不能解釋海洋溫度上升確實切原因，但他們對主要海洋盆地數(shù)據(jù)進行了整理，表明變暖高峰出現(xiàn)在70年代中期到90年代。所有盆地都顯示了變暖跡象——即使并不是同時。另外還表明海底溫度升高總是在海平面溫度上升之前。

研究文章：WarmingoftheWorldOcean,bySydneyLevitus,etal.第52頁第52頁20世紀(jì)全球變暖是什么原因造成全球氣溫在20世紀(jì)前50年上升呢？普林斯頓研究人員指出人為原因和海洋—大氣熱互換改變共同造成了溫度升高。在20世紀(jì)氣候統(tǒng)計中有兩段時期全球氣溫顯著變暖：1925年到1944年，1978年至今。模擬人為原因（如溫室氣體加?。夂蚰Ｐ土钊诵欧刂噩F(xiàn)了后一時期氣候，但卻解釋不了前一次變暖過程。這項新研究對綜合了海洋—大氣改變、溫室氣體不同濃度以及火山灰等各種原因看法進行了比較。

匯報：SimulationofEarly20thCenturyGlobalWarming,byThomasL.DelworthandThomasR.Knutson第53頁第53頁闡述人類衰老機制頭發(fā)變白、體重減輕以及其它明顯衰老癥狀也許都是細(xì)胞失去正常復(fù)制功效后所造成基因突變結(jié)果。研究人員對分別來自于青年人、中年人和老年人、以及一些患有早衰病(progeria)人6000多個基因進行了分析，從中找出了與衰老和年齡疾病相關(guān)一些基因。許多其表示隨時間而變基因涉及細(xì)胞周期一個特定階段：G2-M期。衰老過程中一個主要機制也許就是過了生命生殖期后細(xì)胞分裂機制出現(xiàn)了故障，造成突變率增長和基因表示改變，而這些是早晨身體衰老特性基礎(chǔ)。

匯報：MitoticMisregulationandHumanAging,byDanithH.Ly,etal.第54頁第54頁用致死遺傳來控制害蟲英國研究人員創(chuàng)造了一個不危害環(huán)境控制昆蟲種群遺傳技術(shù)，該技術(shù)還省去了絕育和昂貴分類過程。這個用果蠅試驗成功技術(shù)未來某一天也許會用于對付商業(yè)上更主要害蟲或攜帶疾病昆蟲。既有辦法首先要繁殖不育昆蟲，然后將雄性與雌性分離后，將雄性釋放到自然種群中與野生雄性互相競爭，吸引雌性，通過幾代繁殖隨步減少種群數(shù)量。英國一個科研小組新辦法是，讓果蠅攜帶一個致命、與性別相關(guān)基因系統(tǒng)，只要在果蠅食物中做一些簡樸改變就可對該系統(tǒng)進行控制。一個遺傳修飾當(dāng)在食物中除去四環(huán)素后，利用一個在基因表示上游特定與性別相關(guān)蛋白質(zhì)觸發(fā)物，來產(chǎn)生有毒基因產(chǎn)物殺死所有雌性。第二種修飾用了另一個與性別相關(guān)毒素，在除去四環(huán)素后，該毒素在雌性中起作用。雄性即使能不死于這一致命遺傳，但也達(dá)到所希望后果：既它們不能產(chǎn)生雌性后代。

匯報：InsectPopulationControlUsingaDominant,Repressible,LethalGeneticSystem,byDeanD.Thomas,etal.第55頁第55頁誘導(dǎo)B細(xì)胞自體免疫科學(xué)家在免疫系統(tǒng)中發(fā)覺了一個出人意料現(xiàn)象，這一發(fā)覺對理解自體免疫含有主要意義。自體免疫可使免疫系統(tǒng)襲擊人體本身細(xì)胞。B細(xì)胞是生產(chǎn)生抵抗外來病原體抗體，通常它不理體內(nèi)被稱為本身抗原蛋白質(zhì)。以前始終認(rèn)為T細(xì)胞一些活動可使B細(xì)胞失去這種寬恕，從而引起自體免疫反應(yīng)。但新發(fā)覺指出外來抗原在沒有T細(xì)胞參與情況下也也許引起B(yǎng)細(xì)胞自體免疫反應(yīng)。一個科研小組給小鼠注入一個噬菌體(bacteriophage)，該噬菌體表示一個類似于小鼠本身抗體抗體，他們觀測到小鼠B細(xì)胞失去了對自體細(xì)胞寬恕。上述發(fā)覺也提出了一個問題：B細(xì)胞通常在沒有T細(xì)胞幫助下是如何區(qū)別本身和外來抗原？

匯報：TCell-IndependentRescueofBLymphocytesfromPeripheralImmuneTolerance,byValerieKouskoff,etal.第56頁第56頁有益菌與有害菌共同謀生手段有兩種細(xì)菌，一個是哺乳動物病原體，另一個則是植物共生體，即使它們與寄主關(guān)系截然不同，但它們都依賴于同一個基因生存。這項新研究匯報，病原體流產(chǎn)桿菌(B.abortus)和共生體苜蓿根瘤菌(R.meliloti)都靠bacA基因在寄主體內(nèi)存身，也可能靠該基因來規(guī)避寄主防御機制。帶有有缺點bacA基因流產(chǎn)桿菌能在小鼠體內(nèi)能引發(fā)正常免疫反應(yīng)，但不能成功感染小鼠。這些發(fā)覺指出bacA基因表示蛋白質(zhì)可能是疫苗研究一個有用候選物?，F(xiàn)在還沒有安全和有效疫苗用來對付人類普魯氏菌病，該疾病是由流產(chǎn)桿菌所引發(fā)。

匯報：SimilarRequirementsofaPlantSymbiontandaMammalianPathogenforProlongedIntracellularSurvival,byK.LeVier,etal.第57頁第57頁基因表示中RNA干預(yù)幾乎所有真核生物都能關(guān)閉一些基因不需要表示。一項新研究幫助解釋了生物體后代在有些情況下是如何繼承這些以沉默形式存在基因。雙股RNA分子通過降解負(fù)責(zé)將遺傳信息從基因傳到蛋白質(zhì)生產(chǎn)工廠核糖體信使RNA分子，可使某個詳細(xì)基因序列不表示。一個由三位科學(xué)家構(gòu)成科研小組研究了一稱為RNA干預(yù)過程影響是如何傳遞給生物后代。他們在雙股RNA上找到了兩個與序列相關(guān)產(chǎn)生沉默因子(也許是一個小RNA分子)所必需基因，因子可通過種系(germline)遺傳下去。這個中間分子可在后代中誘導(dǎo)其它兩個基因使目的mRNA沉默。一篇相關(guān)研究評述更進一步地討論了上述發(fā)覺。

匯報：GeneticRequirementsforInheritanceofRNAiinC.elegans,byAllaGrishok,etal.

研究評述：RNAInterference,byPhillipA.SharpandPhillipD.Zamore第58頁第58頁昏睡病與寄生蟲戰(zhàn)略研究人員發(fā)覺了引起昏睡病寄生蟲是如何給本身提供一個關(guān)鍵物質(zhì)，這一發(fā)覺為藥物治療該疾病提供了一個新靶標(biāo)。這個非洲錐體寄生蟲用一層由易脫落蛋白質(zhì)構(gòu)成外殼覆蓋本身，從而規(guī)避寄主免疫細(xì)胞監(jiān)視。為了能合成將易脫落蛋白質(zhì)固定在其表面分子，寄生蟲需要一個名叫肉豆蔻酸(myristate)脂肪酸。在此之前，沒有些人知道肉豆蔻酸起源。肉豆蔻酸在寄主血液中并不豐富，同時研究人員認(rèn)為寄生蟲不能獨立地合成這種化合物。現(xiàn)在，YasuS.Morita和他同事們推倒了這一觀念。肉豆蔻酸合成過程并沒有發(fā)生在哺乳動物體內(nèi)，因此這個過程也許是藥物治療昏睡病一個好靶標(biāo)。比如抗生素硫乳霉素(thiolactomycin)能夠阻斷肉豆蔻酸合成，它有希望為制造治療這種嚴(yán)重疾病藥物提供先導(dǎo)。

匯報：SpecializedFattyAcidSynthesisinAfricanTrypanosomes:MyristateforGPIAnchors,byYasuS.Morita,etal.第59頁第59頁甲烷大泄漏新跡象表明，在過去6萬年時間內(nèi)，氣候快速變暖事件也許已經(jīng)將海底大量甲烷氣體釋放到大氣層中。大氣層中甲烷濃度在過去40萬年中有極大改變，這種高效溫室氣體關(guān)鍵起源也許是存貯在海洋大陸架中大型氫氧化物氣體儲蓄源。這些套住甲烷或其它溫室氣體水分子“籠”在溫度或壓力發(fā)生輕微改變時會變得不穩(wěn)定。美國加利福尼亞一個科研小組分析了太平洋岸一處沉積巖芯中碳同位素統(tǒng)計。他們提出，與被稱為Dansgaard-Oeschger(D-O)周期千年尺度上氣候振蕩相關(guān)海洋溫度升高，使海底氫氧化物氣體變得不穩(wěn)定。由此也許釋放出大量甲烷氣體能夠解釋大氣層中甲烷濃度在過去40萬年中幾次主要改變。一篇相關(guān)研究評述更進一步地討論了這些發(fā)覺。

匯報：CarbonIsotopicEvidenceforMethaneHydrateInstabilityDuringQuaternaryInterstadials,byJamesP.Kennett,etal.

研究評述："Frozen"MethaneEscapesfromtheSeaFloor,byThomasBlunier第60頁第60頁解開蛋白質(zhì)用光學(xué)鑷子或一臺高性能微鏡懸臂端，科學(xué)家能夠夾住蛋白質(zhì)末端將其延伸，逐步地把蛋白質(zhì)展開。一個由德國和瑞士科學(xué)家構(gòu)成研究小組初次將一個完整膜蛋白質(zhì)(Bacteriorhodpsin)解開，從而來研究蛋白質(zhì)折疊路徑。他們首先將一對跨膜螺旋體一起從細(xì)胞膜中取出來，自由螺旋體開始解開，然后又取另一對螺旋體。所需拉力伴隨一對對螺旋體取出而逐步減少?？偣?，膜蛋白質(zhì)被拉長了70多納米。在一篇相關(guān)研究評述中討論了這些新發(fā)覺將如何幫助研究蛋白質(zhì)是如何折疊并鑲?cè)爰?xì)胞膜中。

匯報：UnfoldingPathwaysofIndividualBacteriorhodopsins,byF.Oesterhelt,etal.

研究評述：UnravelingaMembraneProtein,byJeffreyG.ForbesandGeorgeH.Lorimer第61頁第61頁取得好接受據(jù)MagalieRocheville和同事報道，調(diào)整兩種關(guān)系較遠(yuǎn)神經(jīng)遞元活動受體能夠像熟悉親戚一樣相互結(jié)合在一起。這兩種受體分別調(diào)整生長激素克制素(somatostatin)和多巴胺(dopamine)--兩種在大腦中含有完全不同作用神經(jīng)遞元--活動，它們屬于G蛋白偶聯(lián)受體(Gprotein-coupledreceptors,GPCRs)家族。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，一個G蛋白偶聯(lián)受體只專一地和與其一樣另一受體配對，而不和其它家族組員相互作用?，F(xiàn)在，一個由美國和加拿大科學(xué)家組成聯(lián)合小組報道說，并不總是這么。多巴胺D2R受體似乎能夠和生長激素克制素上SSTR5受體相結(jié)合。GraemeMilligan在相關(guān)一篇研究評述中寫到“這些發(fā)覺很令人詫異”。因為G蛋白偶聯(lián)受體家族可能是人類基因組中最大，因此參加細(xì)胞信號傳導(dǎo)GPCR可能組合體數(shù)目之多將是“不可想象”。

匯報：ReceptorsforDopamineandSomatostatin:FormationofHetero-OligomerswithEnhancedFunctionalActivity,byMagalieRocheville,etal.

研究評述：ReceptorsasKissingCousins,byGraemeMilligan第62頁第62頁“燙”信號分子和疼痛發(fā)表在本期《科學(xué)》上一項新研究，可能會為治療因為組織受傷引發(fā)特殊疼痛癥狀找到一條新路徑。不論是一盤辛辣菜肴、酸引發(fā)熱傷還是令人難熬高溫都會給你“燙”感覺。一個由美國和德國科學(xué)家組成研究小組研究發(fā)覺，把這些外界刺激傳送到大腦，是同一個信號分子所為。為了研究一些引發(fā)疼痛刺激信號是怎樣傳遞到大腦中，凱特娜和同事“剔除”了大鼠體內(nèi)辣椒素受體VR1。這些大鼠在喝了含有辣椒素飲用水后，辣椒素產(chǎn)生辣味似乎對它們沒有影響。它們對強酸和高溫也反應(yīng)遲鈍。這些缺乏VR1受體大鼠對因為組織受傷引發(fā)疼痛也沒有表現(xiàn)出足夠靈敏。不過，它們對掐尾等身體傷害以及神經(jīng)受損引發(fā)疼痛能夠做出正常反應(yīng)。這說明傳導(dǎo)這些刺激是其它蛋白質(zhì)。本期雜志封面也與此內(nèi)容相關(guān)。

研究文章：ImpairedNociceptionandPainSensationinMiceLackingtheCapsaicinReceptor,byM.J.Caterina,etal.

第63頁第63頁加拿大森林大火加劇了美國大氣污染奧地利和美國科學(xué)家調(diào)查發(fā)覺，1995年夏季美國東南部和東部沿海地域大氣中一氧化碳濃度升高也許是由于加拿大森林大火所造成。森林燃燒是一氧化碳污染主要起源，但是人類活動通常也能夠引起一氧化碳排放?？茖W(xué)家們?yōu)榱死斫庖谎趸紝Νh(huán)境造成影響，對一氧化碳起源和濃度進行了監(jiān)測。研究人員通過對地面和空中測量以及模擬大氣流動等細(xì)致調(diào)查工作，發(fā)覺造成1995年美國南部一氧化碳污染加劇原因是發(fā)生在加拿大西北部地域森林大火。這場大火也在同一時期增長了大氣中臭氧、煙霧和可揮發(fā)性化合物濃度。

匯報：TheInfluenceofCanadianForestFiresonPollutantConcentrationsintheUnitedStates,byGerhardWotawaandMichaelTrainer第64頁第64頁預(yù)測丙型肝炎感染進程一項小型試驗性研究表明，未來在丙型肝炎病毒感染早期通過檢查病毒遺傳信息就能夠預(yù)測感染是否會發(fā)展為慢性疾病。丙型肝炎病毒(HCV)是威脅人類健康主要病毒之一，全世界有1.7億人被HCV所感染。大部分感染最后會發(fā)展為慢性疾病，這種疾病在變得嚴(yán)重以前能夠在體內(nèi)存在幾十年。但是大約有15%感染者能夠憑借體內(nèi)免疫系統(tǒng)完全毀滅掉入侵丙型肝炎病毒。一個由意大利、美國和日本科學(xué)家構(gòu)成研究小組對HCV基因組中一個異常多變區(qū)遺傳多樣性進行了分析。對12個HCV患者研究發(fā)覺，最后完全康復(fù)患者在感染早期階段，感染他們病毒進化程度不大。相反，得慢性疾病患者體內(nèi)病毒進化得不久，也許是由于這些病毒在適應(yīng)患者體內(nèi)免疫系統(tǒng)襲擊。

匯報：TheOutcomeofAcuteHepatitisCPredictedbytheEvolutionoftheViralQuasispecies,byPatriziaFarci,etal.第65頁第65頁“集中”滅絕造成廣泛影響一項新研究結(jié)果認(rèn)為，與過去隨機滅絕事件相比，今天由于人類活動所造成動物毀滅事件對地球生物多樣性危害要大得多。進化樹自然等級意味著對于每一個大型動物，在地球上都要生存數(shù)量巨大昆蟲、真菌、細(xì)菌和其它簡樸生物體。因此當(dāng)毀滅事件隨機襲擊物種時，滅絕大多數(shù)物種來自于那些更簡樸類群?，F(xiàn)在，美國和英國科學(xué)家對針對動物物種毀滅事件所產(chǎn)生也許后果進行了模擬。他們發(fā)覺滅絕危險在親緣關(guān)系不密切鳥類和哺乳動物中出奇地高，并且親緣關(guān)系很近物種含有非常相同滅絕危險。

匯報：NonrandomExtinctionandtheLossofEvolutionaryHistory,byAndyPurvis,etal.

第66頁第66頁瀕危物種DNA庫為了保留在不久未來注定要滅絕物種體內(nèi)有價值遺傳信息，本期政策論壇提出應(yīng)建立基因庫，用于儲存每種瀕危動物DNA樣本。盡管研究人員一時半時還沒有能力有效地分析這些樣品，但奧利弗及其同事還是呼吁現(xiàn)在就應(yīng)盡全球性努力開始搜集樣本，并提議利用互聯(lián)網(wǎng)登記各個DNA庫。作者認(rèn)為，未來這些信息將有主要科學(xué)和醫(yī)學(xué)價值，并且這項工作應(yīng)當(dāng)含蓋所有動物物種。

政策論壇：DNABanksforEndangeredAnimalSpecies,byOliverA.Ryder,etal.第67頁第67頁在恐龍化石中發(fā)覺復(fù)雜心臟科學(xué)家用計算機層面X線照相術(shù)（CT）對一具新發(fā)覺恐龍化石胸腔進行掃描后發(fā)覺，該恐龍心臟與鳥類和哺乳類心臟更為靠近，而不是與當(dāng)代爬行動物靠近。DaleRussell和他同事們認(rèn)為，這一發(fā)覺提議恐龍屬于溫血動物，含有更高水平新陳代謝。

匯報：CardiovascularEvidenceforanIntermediateorHigherMetabolicRateinanOrnithischianDinosaur,byPaulE.Fisher,etal.

第68頁第68頁過度突變細(xì)胞盡管突變率增加通常是惡性細(xì)胞標(biāo)志，但一項新研究表明非惡性細(xì)胞也能處于過分突變狀態(tài)。分析這些遺傳性不穩(wěn)定良性細(xì)胞能夠幫助科學(xué)家找到讓正常細(xì)胞轉(zhuǎn)