封面故事：压缩超快摄影
本期封面所示为每秒1000亿帧的单次压缩超快摄影。随着快速电子成像传感器在上个世纪60年代后期的问世，超快摄影成为可能。甚至快于一纳秒的事件也可以用一台“超快扫描相机”(streak camera)捕捉到，这种相机记录的是一个扩展帧，而不是由多帧构成的一个序列。然而，“一维”是该方法的固有特性，要捕捉一个二维图像，相机就需要对场景进行逐步扫描，从而要求所拍摄的事件是重复的。现在，Gao等人用一台“超快扫描相机”演示了基于压缩成像的一个方法，它能以二维形式拍摄非重复瞬态事件的视频，其时间分辨率可以达到几十皮秒。为了演示该方法(被称为“压缩超快摄影”、即CUP)的潜力，本文作者演示了对被反射和折射的激光脉冲、对在两种介质中传播的光子、以及对非信息(non-information)看起来快于光速的传播所做的超快成像。将CUP方法与从显微镜到望远镜的任何装置相结合应当是有可能的。封面：Liang Gao, Jinyang Liang, Chiye Li, and Lihong V. Wang。
（doi: 10.1038/nature14005 & doi: 10.1038/516046a）
多能性中的基因表达差异
虽然人们已经认识到多能干细胞会在不同的子状态之间动态切换，但确定这些状态和主管它们之间的转变的基因调控网络还没有得到很好的界定。George Daley 及同事利用对受到化学和遗传扰动影响的小鼠多能干细胞所进行的单细胞表达分析，确定了转录网络是怎样被动态地重新配置以驱动多能性的不同状态的。他们观察到了可以通过细胞分裂遗传的高度差异性，并且还发现，调制微RNA或外部信号传导通道可降低基因表达的异质性和诱导产生一个截然不同的表观遗传状态。（doi: 10.1038/nature13920）
β-catenin在抑郁症中所起作用
转录调控因子β-catenin被发现与包括抑郁症在内的神经和精神疾病有关。Eric Nestler及同事发现，伏隔核(脑中一个重要的奖赏区域)中的D2-型中型多棘神经元内的β-catenin介导小鼠的抗压能力。β-catenin 的转录活性在从死亡后的人类抑郁症患者身上所取组织中和在对慢性压力敏感的小鼠身上都降低了。作者还发现Dicer1是在介导抗压能力中所涉及的一个关键 β-catenin目标基因，这为成熟脑中的微RNA处理提出了一个新颖的调控机制。
（doi: 10.1038/nature13976 & doi: 10.1038/nature13942）
一种关键的细菌呼吸链酶
“钠转位NADH: 醌氧化还原酶”(Na+-NQR)是包括如霍乱弧菌等病原体在内的各种细菌的呼吸链中的一个膜蛋白复合物。它与“线粒体复合物-I”是相似的、但不是同源的。Julia Steuber等人以3.5 ？的分辨率确定了来自霍乱弧菌的这种酶的X-射线晶体结构，同时还以高分辨率确定了其NqrA、NqrC 和NqrF亚单元的结构。Na+-NQR 包含一个 FAD 辅因子、一个 [2Fe-2S]团、两个通过共价键结合的黄素单核苷酸辅因子、一个核黄素辅因子和一个泛醌辅因子。对该结构的分析显示，NqrB中黄素单核苷酸辅因子的氧化还原状态的变化是Na+ 通过NqrB亚单元通道的转运得以发生的关键。这一结构也许是开发新型抗生素的基础。（doi: 10.1038/nature14003）
核受体对自噬作用的控制
自噬(一个细胞在被称为“ 溶酶体”的细胞器中消化其自己的组成成分的过程)有各种不同形式。一个基本形式涉及在饥饿时对养分进行循环利用以维持细胞动态平衡，所以养分感应的信号传导介质能对自噬进行短期调制并不令人吃惊。现在两项研究显示，由饥饿诱导的自噬还可通过长期转录控制来调控。Jongsook Kemper 及同事发现，在饱食状态，核受体FXR抑制肝脏中的自噬。对此，FXR似乎抑制在禁食条件下由转录激发因子CREB触发的与自噬相关的脂质分解。 David Moore及同事还观察到自噬作用在FXR介导下的抑制。另外，他们还发现，另一个核受体PPARα (该受体在禁食状态下被激发)会触发自噬，使得PPARα 和 FXR相互竞争来与自噬基因的启动子中的共享点结合，产生相反的转录输出。（doi: 10.1038/nature13949 & doi: 10.1038/nature13939 & doi:10.1038/nature13961）
TRIM37蛋白的基因沉默活性
RING finger蛋白TRIM37是通过在某些乳腺癌中被放大的一个基因编码的，但其功能过去并不知道。现在，Michael Green及同事报告说，TRIM37能使组蛋白H2A发生“单泛素化”，通过与polycomb复合物PRC2相结合来在基因调控中发挥功能。 TRIM37被认为通过改变PRC2的特异性和帮助肿瘤抑制因子及其他基因的沉默来促进转变。（doi: 10.1038/nature13955）
肠道中的有益病毒
人们普遍接受这样的观点：人类小肠中的共生菌有重要生理和健康作用。这篇论文关注真核病毒与哺乳动物宿主之间的关系(人们对此所做研究要少得多)，并且提出：肠道微生物群中的病毒成员能够形成共生关系，产生与我们小肠内的细菌所产生的相似的一个有益效应。Ken Cadwell等人发现，“鼠科动物肠道诺如病毒”(MNV)对小鼠的持久感染能逆转小肠形态和淋巴样细胞的异常。而且，MNV感染在传染性或化学小肠损伤模型中还能克服抗生素治疗所产生的有害效应。（doi: 10.1038/nature13960 & doi: 10.1038/nature13938）
什么时候可以信任一个银行家？
人们普遍认为，不道德的商业行为在金融行业的文化中广泛存在。在这项研究中，Ernst Fehr及同事着手寻求支持这一观点的科学证据。他们发现，在设计用来揭示不诚实行为的一个实验游戏中，一家大型国际银行的员工的行为基本上与我们其他人一样诚实。但在设计用来模仿他们职业的竞争特性的测试中，这些银行员工中很多开始表现出不诚实的行为。那些来自其他行业的人士及学生志愿者没有表现出这种效应。作者得出结论认为，如果金融机构要重新获得我们的信任，它们就需要通过改变与其员工职业身份相关的行为准则来鼓励诚实行为。（doi:10.1038/nature13977 & doi: 10.1038/nature14068）
厄尔尼诺现象与飓风之间的直接联系
人们对厄尔尼诺事件(其间东赤道太平洋表面温度异常高)与热带气旋活动之间的关系做了很多研究。例如，我们知道，由于风切变的变化，厄尔尼诺期间热带气旋活动在太平洋倾向于增强、在大西洋倾向于减弱。但我们对海洋温度变化的直接影响了解较少，这可能是因为厄尔尼诺现象在冬季、远在热带气旋季节之前最强，其直接表面增温效应主要沿赤道出现，而那里没有热带气旋活动。在这篇论文中，Fei-Fei Jin及同事发现，厄尔尼诺事件在将热量向北太平洋东部传输过程中有几个月的时间延迟，所增加的这一热量导致热带气旋增强。历史上，厄尔尼诺经常可以提前大约两个季节预测，所以这些发现也许可以改进在随后的夏季对北太平洋中部到东部的热带气旋总体活动的估计结果，尽管对单一热带气旋进行跟踪仍然同以前一样具有挑战性。（doi:10.1038/nature13958）
恒星形成的自限性质
SDSS J0905+57 是一个红移值为0.7的小型大质量星爆星系，它在以对任何恒星形成星系来说已知最高的速度之一驱动着一股风。现在，在2毫米波段对这一星系所做的射电天文学观测显示，总分子气体的35%以高速度外流，延伸大约10“千秒差距”，其速度与来自恒星辐射压力的动量通量相一致。以前所知道的来自这种星系的外流延伸不到1“千秒差距”，并且只涉及总分子气体的一小部分。这一新发现表明，恒星形成的爆发过程能从一个星系的中心区域喷射出大量冷气体(用于恒星形成的原材料)，从而通过一个简单的反馈机制限制恒星质量的增长。（doi: 10.1038/nature14012 & doi: 10.1038/516044a）
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科学普及
2014年12月04日《自然》杂志精选
封面故事：压缩超快摄影
本期封面所示为每秒1000亿帧的单次压缩超快摄影。随着快速电子成像传感器在上个世纪60年代后期的问世，超快摄影成为可能。甚至快于一纳秒的事件也可以用一台“超快扫描相机”(streak camera)捕捉到，这种相机记录的是一个扩展帧，而不是由多帧构成的一个序列。然而，“一维”是该方法的固有特性，要捕捉一个二维图像，相机就需要对场景进行逐步扫描，从而要求所拍摄的事件是重复的。现在，Gao等人用一台“超快扫描相机”演示了基于压缩成像的一个方法，它能以二维形式拍摄非重复瞬态事件的视频，其时间分辨率可以达到几十皮秒。为了演示该方法(被称为“压缩超快摄影”、即CUP)的潜力，本文作者演示了对被反射和折射的激光脉冲、对在两种介质中传播的光子、以及对非信息(non-information)看起来快于光速的传播所做的超快成像。将CUP方法与从显微镜到望远镜的任何装置相结合应当是有可能的。封面：Liang Gao, Jinyang Liang, Chiye Li, and Lihong V. Wang。
（doi: 10.1038/nature14005 & doi: 10.1038/516046a）
多能性中的基因表达差异
虽然人们已经认识到多能干细胞会在不同的子状态之间动态切换，但确定这些状态和主管它们之间的转变的基因调控网络还没有得到很好的界定。George Daley 及同事利用对受到化学和遗传扰动影响的小鼠多能干细胞所进行的单细胞表达分析，确定了转录网络是怎样被动态地重新配置以驱动多能性的不同状态的。他们观察到了可以通过细胞分裂遗传的高度差异性，并且还发现，调制微RNA或外部信号传导通道可降低基因表达的异质性和诱导产生一个截然不同的表观遗传状态。（doi: 10.1038/nature13920）
β-catenin在抑郁症中所起作用
转录调控因子β-catenin被发现与包括抑郁症在内的神经和精神疾病有关。Eric Nestler及同事发现，伏隔核(脑中一个重要的奖赏区域)中的D2-型中型多棘神经元内的β-catenin介导小鼠的抗压能力。β-catenin 的转录活性在从死亡后的人类抑郁症患者身上所取组织中和在对慢性压力敏感的小鼠身上都降低了。作者还发现Dicer1是在介导抗压能力中所涉及的一个关键 β-catenin目标基因，这为成熟脑中的微RNA处理提出了一个新颖的调控机制。
（doi: 10.1038/nature13976 & doi: 10.1038/nature13942）
一种关键的细菌呼吸链酶
“钠转位NADH: 醌氧化还原酶”(Na+-NQR)是包括如霍乱弧菌等病原体在内的各种细菌的呼吸链中的一个膜蛋白复合物。它与“线粒体复合物-I”是相似的、但不是同源的。Julia Steuber等人以3.5 ？的分辨率确定了来自霍乱弧菌的这种酶的X-射线晶体结构，同时还以高分辨率确定了其NqrA、NqrC 和NqrF亚单元的结构。Na+-NQR 包含一个 FAD 辅因子、一个 [2Fe-2S]团、两个通过共价键结合的黄素单核苷酸辅因子、一个核黄素辅因子和一个泛醌辅因子。对该结构的分析显示，NqrB中黄素单核苷酸辅因子的氧化还原状态的变化是Na+ 通过NqrB亚单元通道的转运得以发生的关键。这一结构也许是开发新型抗生素的基础。（doi: 10.1038/nature14003）
核受体对自噬作用的控制
自噬(一个细胞在被称为“ 溶酶体”的细胞器中消化其自己的组成成分的过程)有各种不同形式。一个基本形式涉及在饥饿时对养分进行循环利用以维持细胞动态平衡，所以养分感应的信号传导介质能对自噬进行短期调制并不令人吃惊。现在两项研究显示，由饥饿诱导的自噬还可通过长期转录控制来调控。Jongsook Kemper 及同事发现，在饱食状态，核受体FXR抑制肝脏中的自噬。对此，FXR似乎抑制在禁食条件下由转录激发因子CREB触发的与自噬相关的脂质分解。 David Moore及同事还观察到自噬作用在FXR介导下的抑制。另外，他们还发现，另一个核受体PPARα (该受体在禁食状态下被激发)会触发自噬，使得PPARα 和 FXR相互竞争来与自噬基因的启动子中的共享点结合，产生相反的转录输出。（doi: 10.1038/nature13949 & doi: 10.1038/nature13939 & doi:10.1038/nature13961）
TRIM37蛋白的基因沉默活性
RING finger蛋白TRIM37是通过在某些乳腺癌中被放大的一个基因编码的，但其功能过去并不知道。现在，Michael Green及同事报告说，TRIM37能使组蛋白H2A发生“单泛素化”，通过与polycomb复合物PRC2相结合来在基因调控中发挥功能。 TRIM37被认为通过改变PRC2的特异性和帮助肿瘤抑制因子及其他基因的沉默来促进转变。（doi: 10.1038/nature13955）
肠道中的有益病毒
人们普遍接受这样的观点：人类小肠中的共生菌有重要生理和健康作用。这篇论文关注真核病毒与哺乳动物宿主之间的关系(人们对此所做研究要少得多)，并且提出：肠道微生物群中的病毒成员能够形成共生关系，产生与我们小肠内的细菌所产生的相似的一个有益效应。Ken Cadwell等人发现，“鼠科动物肠道诺如病毒”(MNV)对小鼠的持久感染能逆转小肠形态和淋巴样细胞的异常。而且，MNV感染在传染性或化学小肠损伤模型中还能克服抗生素治疗所产生的有害效应。（doi: 10.1038/nature13960 & doi: 10.1038/nature13938）
什么时候可以信任一个银行家？
人们普遍认为，不道德的商业行为在金融行业的文化中广泛存在。在这项研究中，Ernst Fehr及同事着手寻求支持这一观点的科学证据。他们发现，在设计用来揭示不诚实行为的一个实验游戏中，一家大型国际银行的员工的行为基本上与我们其他人一样诚实。但在设计用来模仿他们职业的竞争特性的测试中，这些银行员工中很多开始表现出不诚实的行为。那些来自其他行业的人士及学生志愿者没有表现出这种效应。作者得出结论认为，如果金融机构要重新获得我们的信任，它们就需要通过改变与其员工职业身份相关的行为准则来鼓励诚实行为。（doi:10.1038/nature13977 & doi: 10.1038/nature14068）
厄尔尼诺现象与飓风之间的直接联系
人们对厄尔尼诺事件(其间东赤道太平洋表面温度异常高)与热带气旋活动之间的关系做了很多研究。例如，我们知道，由于风切变的变化，厄尔尼诺期间热带气旋活动在太平洋倾向于增强、在大西洋倾向于减弱。但我们对海洋温度变化的直接影响了解较少，这可能是因为厄尔尼诺现象在冬季、远在热带气旋季节之前最强，其直接表面增温效应主要沿赤道出现，而那里没有热带气旋活动。在这篇论文中，Fei-Fei Jin及同事发现，厄尔尼诺事件在将热量向北太平洋东部传输过程中有几个月的时间延迟，所增加的这一热量导致热带气旋增强。历史上，厄尔尼诺经常可以提前大约两个季节预测，所以这些发现也许可以改进在随后的夏季对北太平洋中部到东部的热带气旋总体活动的估计结果，尽管对单一热带气旋进行跟踪仍然同以前一样具有挑战性。（doi:10.1038/nature13958）
恒星形成的自限性质
SDSS J0905+57 是一个红移值为0.7的小型大质量星爆星系，它在以对任何恒星形成星系来说已知最高的速度之一驱动着一股风。现在，在2毫米波段对这一星系所做的射电天文学观测显示，总分子气体的35%以高速度外流，延伸大约10“千秒差距”，其速度与来自恒星辐射压力的动量通量相一致。以前所知道的来自这种星系的外流延伸不到1“千秒差距”，并且只涉及总分子气体的一小部分。这一新发现表明，恒星形成的爆发过程能从一个星系的中心区域喷射出大量冷气体(用于恒星形成的原材料)，从而通过一个简单的反馈机制限制恒星质量的增长。（doi: 10.1038/nature14012 & doi: 10.1038/516044a）
(by 浮米网)