science 杂志每期介绍

天狼星

2004年4月2日  美国《科学》周刊304卷   第5667期   提要
《科学时报》根据美国《科学》周刊的新闻发布翻译编辑。 如有误，请以《科学》周刊上刊登的原文为准。


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最古老的肱骨
有关瘦素的新发现
移植免疫系统
蜥蜴怎样长出了角？
干细胞不衰老的源泉
预测混沌


最古老的肱骨
科学家发现了可能是迄今为止最古老的上膊骨，该发现提供了更多的证据表明肢体的进化最初是为了用于水中，而不是陆地上。Neil Shubin和共同作者说，这个在美国宾夕法尼亚发现的大约3.7亿年前的化石显示：许多与陆地生活相关的生命特征是从鱼类进化而来的。发现的上膊骨(或称“肱骨”)化石表明肢体是从鱼翅进化来支撑身体的，也可能是用于使头抬起来。早在脊椎动物到陆地上生活以前，最早的肢体动物开始在浅的、缓慢流动中的河水中爬行。与来自其它的早期脊椎动物的肱骨相比，新发现化石的特有形状表明，最早前后肢有一定的多样性，这也可能有助于解释保存在河床中神秘的早期足迹。在本期的一篇研究评述中，Jennifer Clack进一步描述了从鱼翅到手指、从游泳到行走的进化跃迁。
报告：The Early Evolution of the Tetrapod Humerus, Neil H. Shubin, Edward B. Daeschler, and Michael I. Coates
研究评述：From Fins to Fingers, Jennifer A. Clack


有关瘦素的新发现
两个独立的科学家小组报告了有关瘦素（leptin）的令人惊异的发现，瘦素是来自于脂肪的激素，有助于调节体重。这些结果可能会迫使科学家修正目前有关瘦素在何时、何处发挥影响的观点。两个小组对实验室小鼠进行了研究，他们发现瘦素改变了大脑中一个名为“弓状核”视丘下部（ARH）的关键区域中的神经联结。Sebastien G. Bouret和同事报告说，瘦素发生影响的时间比以前认为的要早得多。出生后不久，瘦素就开始调节ARH中神经通道的形成。这些通道也是瘦素在后来的生命中调节食物吸收和能量平衡的目标通道。在第二项研究中，Shirly Pinto和同事报告说，瘦素部分是通过重接大脑中的神经联结来调节食欲的。他们发现突变的肥胖型小鼠的瘦素较少，它们与正常鼠的不同在于ARH中神经联结的数量和类型。一个剂量的瘦素就能使突变小鼠中的神经加速地重新连接，形成类似于正常小鼠的模式。本期的一篇研究评述讨论了瘦素对大脑构造的影响，包括在建立一个体重的“设定点”。
报告：Trophic Action of Leptin on Hypothalamic Neurons That Regulate Feeding, Sebastien G. Bouret, Shin J. Draper, and Richard B. Simerly
报告：Rapid Rewiring of Arcuate Nucleus Feeding Circuits by Leptin, Shirly Pinto, et al.
研究评述：The Fat-Brain Axis Enters a New Dimension, Joel K. Elmquist and Jeffrey S. Flier


移植免疫系统
通过将人类免疫系统在小鼠体内生长，科学家发明了一种研究艾滋病病毒（HIV）和其它免疫系统病原体的工具。Elisabetta Traggiai和同事将取自人类脐带血的干细胞植入新出生的缺乏自身免疫防御的小鼠体内。他们指出，这些小鼠可以让研究人员进行人类免疫系统发育和功能方面新问题的研究，同时避开在人类患者身上实验。与过去不太成功的尝试相比，这些再造的人类免疫系统产生出了多种免疫系统细胞，包括成熟的T和B淋巴细胞，以及树突细胞。在许多小鼠体内，人类免疫系统细胞相互作用，并与宿主细胞共同作用形成了淋巴器官结构，产生高度的免疫反应。
报告：Development of a Human Adaptive Immune System in Cord Blood Cell-Transplanted Mice, Elisabetta Traggiai, et al.


蜥蜴怎样长出了角？
科学家报告了自然选择如何工作的一个罕见例证：角更长的角蜥更多地避免被捕食。就像英国作家罗德亚德　吉卜林（Rudyard Kipling）的“只是故事”一样，许多有关生命是如何发育出某种特征的假说是基于直觉而不是科学试验。在这个例子中，百劳鸟非同寻常的掠夺方法让研究人员能够探究扁平角蜥的头冠。典型地，百劳鸟会刺穿蜥蜴的颈并拉出其软组织，让蜥蜴的头骨挂在树林或矮树丛中。Yong的小组测量了悬挂头颅上的角和野生角蜥的角的长度。他们发现活角蜥的角的长度一般比被百劳鸟杀死的角蜥的角长。研究人员的结论认为，百劳鸟的捕食行为至少是自然选择更倾向于长角角蜥的一个理由。
简报：How the Horned Lizard Got Its Horns, Kevin V. Young, Edmund D. Brodie, Jr., and Edmund D. Brodie, III


干细胞不衰老的源泉
对神经干细胞为何永远年轻的新了解，也许有助于研究人员生产出这些细胞来治疗帕金森氏症或其它疾病。在成年人中，神经干细胞呆在血管内壁，并在那里生长成各种类型的神经细胞。为了研究血管与干细胞间的关系，Qin Shen和同事在有不同血管细胞的培养液中培育干细胞。当有位于血管内壁的内皮细胞存在时，神经干细胞只生产出更多的干细胞。没有内皮细胞时，它们则分化成各种类型的神经细胞。Shen和同事报告说，干细胞种群保持年轻的关键因素可能是内皮细胞分泌的生长因子。他们提出，培养具有这些特有生长因子的神经细胞，也许用来发展一个对治疗帕金森氏症等神经退化性疾病有用的细胞源。
科学特快报告：Endothelial Cells Stimulate Self-Renewal and Expand Neurogenesis of Neural Stem Cells, Qin Shen, et al.


预测混沌
科学家提出了建立预测混沌的非线性系统的更好模型可能性。非线性系统很常见，从经济到地球的气候都是非线性的。Herbert Jaeger和Harald Haas报告了一个他们称为反射波态网络(Echo State Network，简称ESN)的系统。它涉及到人工神经网络，既能从经历中学习、存储知识、并能使用知识的能够调节的震荡器集合。这个方法也许更容易用，而且比其他模型技术的费用低。在一个测试中，Jaeger发现由ESN得到的预测比用过去的网络模型得到的预测准确上百倍。这个方法也许能在无线通讯中节约能量，也可能改进人造身体部分的性能。
报告：Harnessing Nonlinearity: Predicting Chaotic Systems and Saving Energy in Wireless Communication, Herbert Jaeger and Harald Haas

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天狼星

2004年4月9日  美国《科学》周刊304卷   第5668期   提要
《科学时报》根据美国《科学》周刊的新闻发布翻译编辑。 如有误，请以《科学》周刊上刊登的原文为准。


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最早的宠物猫？
新的哮喘相关基因被确定
心脏细胞的钙渗漏与心律失常
牡蛎壳形成需要血液细胞作用
奖励和动机
本期专题部分：侵入细胞


最早的宠物猫？
大约9500年前，一个人、一只猫还有各种各样的陪葬品一起被埋到地中海塞浦路斯岛上。如今法国科学家Jean-Denis Vigne及合作者发现个埋葬的遗迹，并称找到了关于人猫情谊的最早证据。通常认为古埃及人最先开始驯养家猫，但研究者一直怀疑其实更早以前野猫和人类已经建立了联系。在塞浦路斯遗址处，Vigne研究小组发现的人类墓穴中包括各种精制石器、工具、装饰物和其他陪葬品。附近的一个小坑中则置有24个完整的海贝壳，仅40厘米外是一具猫的骨骼，看起来像是被放到一个小坑中然后很快掩埋起来的。猫骨没有显示屠宰痕迹，这一点也提示这只猫是宠物或是和人有什么别的关联，但猫是怎么死的依然是个谜。研究人员认为还需进一步研究去辨明该历史时期人猫关系的本质。
简报：Early Taming of the Cat in Cyprus, J.-D. Vigne, J. Guilaine, K. Debue, L. Haye, and P. Gerard


新的哮喘相关基因被确定
芬兰、瑞典和加拿大科学家新近确定出两个人类基因，与哮喘以及其他阻塞肺部空气通道造成呼吸困难的病症相关。未来的哮喘药物可以将这两个基因作为标靶。近来哮喘病发病的趋势在上升，该病有环境和遗传两个因素的影响。新发现的基因有助于更多了解一系列引发哮喘的潜在复杂因素。新发现的GPRA 和AAA1都位于7号染色体的短枝上，这个区域过去已被确定与哮喘和某些遗传性的过敏有关。这些基因变异显然也改变了这基因编码的一个蛋白质的表达，可能也改变了其功能。小鼠试验数据也显示GPRA与哮喘有关，这也为研究人员提供了一个动物模型以帮助他们更好地了解这种蛋白质的功能。
报告：Characterization of a Common Susceptibility Locus for Asthma-Related Traits, Tarja Laitinen, et al.


心脏细胞的钙渗漏与心律失常
堵塞心脏细胞中钙泄漏的通道可能用于治疗心律失常，这是美国科学家Xander H.T. Wehrens及合作者根据实验结果提出的观点。心律失常是一种心脏的不正常收缩状态，它使心脏失去正常的泵血功能，从而威胁生命。据美国心脏学会的统计，心律失常每年导致34万例死亡。Xander H.T. Wehrens等考察了一种试验药物JTV519对心律失常的作用。这种药能够抑制单个心脏细胞中储存的钙的过量释放。钙通过钙通道的正常释放帮助心脏收缩产生泵血功能。但如果钙过度流失就会导致严重的心律失常。JTV519通过一种叫calstabin2的蛋白质起作用，这种蛋白质能够粘附到钙通道上使其关闭。动物试验表明，对于体内calstabin2蛋白质不足的小鼠，JTV519药能有效减轻它们的心律失常症状。而对于体内完全缺失这种蛋白质的小鼠，该药没有作用，表明药物确实通过控制钙的渗漏通道起作用。
报告：Protection from Cardiac Arrhythmia Through Ryanodine Receptor-Stabilizing Protein Calstabin2, Xander H. T. Wehrens, et al.


牡蛎壳形成需要血液细胞作用
牡蛎血液细胞中的晶体可能为贝壳的形成提供了原材料，这一新发现将促进生物材料研究和珍珠养殖。血液细胞携带有形成贝壳的重要组分的想法与传统壳如何形成的观点相悖，它将促使科学家重新检视哺乳动物的骨骼形成以及其他生物成矿过程。Andrew Mount及合作者指出，一类被称为“折射粒细胞” （refractive granulocytes）的游动血液细胞的细胞壁内载有碳酸钙晶体，并能将晶体运送到贝壳形成的位置。在这个“矿化点”晶体看起来变成了形成新壳的片。为了研究壳的再生，科学家们在牡蛎壳上切下一小块。他们用电子显微镜和X射线微观分析观察了这些特殊血液细胞中的碳酸钙晶体。
报告：Hemocyte-Mediated Shell Mineralization in the Eastern Oyster, Andrew S. Mount, A. P. Wheeler, Rajesh P. Paradkar, and D. Snider


奖励和动机
许诺给孩子巧克力蛋糕的甜食就促使他努力把饭吃完，也导致了他大脑中某些神经元的激发。科学家们希望知道这种激发是一种知道有奖励的讯号呢，还是反映了渴望得到奖励的动机。了解奖励和动机背后的大脑机制可以帮助我们了解成瘾以及其他一些人类行为。在短尾猿实验中，Matthew Roesch 和Carl Olson记录了眶额皮质和一部分运动前区皮质的神经活动。实验包括了程度可调的奖励和惩罚。研究人员发现，眶额皮质的确对奖励值反应，奖励越多反应越强烈；与之对照的是，运动前区皮质更多地反映了动机状态。
报告：Neuronal Activity Related to Reward Value and Motivation in Primate Frontal Cortex, Matthew R. Roesch and Carl R. Olson


本期专题部分：侵入细胞
入侵细胞的微生物可能是非常简单的生物体，但却是伪装和行骗的大师。本期的专题部分包括4篇综述和一篇报道，介绍了有关病原体如何侵入寄主细胞的最新研究。Alicia Smith 和 Ari Helenius的综述描述了病毒如何进入动物细胞，这项研究对抗病毒药物和更安全的基因疗法可能有意义。Pascale Cossart 和 Philippe Sansonetti的综述阐述了细菌（包括沙门氏菌、耶尔森氏鼠疫杆菌、李司忒式菌）侵入肠道内细胞的方式，这些侵入引起种某种形式的食物中毒。L. D. Sibley在第三篇综述中讨论了弓形体和疟原虫如何感染寄主致病。Sabrina Dyall等在第四篇综述中叙述了在进化史早期，一组生活在真细菌中的微生物如何发展成线粒体和叶绿体等细胞器，从而演化出最早的真核细胞。在配发的报道中，Jean Marx介绍了在相当大程度上构成现代农业基础的两种植物和微生物之间的分子作用。
专题介绍：Dangerous--and Not So Dangerous--Liaisons, Stella M. Hurtley and Jean Marx


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天狼星

涉及到版权问题。

2004年4月16日  美国《科学》周刊304卷   第5669期   提要

治疗阿尔茨海默氏症的新靶标
阿尔茨海默氏症是一种大脑疾病，5%到10%的65岁以上的人会患这种疾病。研究人员发现了一个治疗阿尔茨海默氏症的潜在新靶标。这种疾病涉及到损害神经细胞的毒性蛋白质－β淀粉体在大脑中的堆积。损害发生在帮助细胞制造能量的线粒体上。Joyce W. Lustbader和同事报告说，β淀粉体进入线粒体并与那里产生的一种酶相互作用。这种相互作用损害了线粒体，导致一种损害整个神经细胞的物质的泄漏。结果是神经细胞的死亡，导致记忆的丧失和其它阿尔茨海默氏症状的出现。科学家在阿尔茨海默氏症患者和转基因小鼠的大脑组织中的发现有助于解释β淀粉体如何造成神经损害。Lustbader和同事指出，药物或其它阻断或减少β淀粉体与酶相互作用的方法也许能提供治疗阿尔茨海默氏症的新战略。
报告：ABAD Directly Links Amyloid Beta to Mitochondrial Toxicity in Alzheimer's Disease, Joyce W. Lustbader, et al.



导致早发性帕金森氏症的基因
科学家找到了一个引发罕见的遗传性帕金森氏症的基因，早发是这种疾病的特征。这是第五个这类“家族型”帕金森氏症的基因，这一发现有可能有助于人们更深入地了解常见形式的帕金森氏症，它可能是由于多个基因和环境因素相互作用造成的。对一小组欧洲家族的基因分析使研究人员发现了在PINK1基因上的变异，这个基因编码一种蛋白质，其序列与已被很好研究的名为蛋白质激酶的一组酶类似。这个国际研究小组报告说，PINK1蛋白质位于线粒体上。他们假设，好的PINK1版本也许会保护神经细胞免遭压力造成的线粒体功能障碍和细胞死亡。
科学特快报告：Hereditary Early-Onset Parkinson's Disease is Caused by Mutations in PINK1, Enza Maria Valente, et al.

天狼星

2004年4月23日  美国《科学》周刊304卷   第5670期

免疫系统的记忆
科学家找到了一种蛋白质分子，这种蛋白质能够使免疫系统的某些细胞记住过去的发生过的感染，并在未来同样的细菌出现时立即汇集力量进行战斗。这个分子是在CD8T-细胞上发现的，这个特别的白血细胞进攻并帮助摧毁入侵细菌。在感染清除后，绝大多数T细胞会死亡。然而，少量“记忆”T细胞继续存活，保留了能摧毁细菌所必要的生物化学知识。如果细菌在未来再次出现时，记忆T细胞会快速繁殖。Loui T. Madakamutil和同事报告说，这些有记忆的T细胞产生出一种受体蛋白质CD8-alpha-alpha。它能够让T细胞在免疫反应第一阶段后存活，并在再次感染后被快速激活。本期一篇相关的研究评述讨论了这个发现的意义，包括它在开发更有效的疫苗中的应用。
报告：CD8-alpha-alpha-Mediated Survival and Differentiation of CD8 Memory T Cell Precursors, Loui T. Madakamutil, et al.
研究评述：CD8-alpha-alpha and T Cell Memory, Sangwon V. Kim and Richard A. Flavell