标题: 2014年06月06日《科学》杂志精选 [打印本页] 作者: yhs210 时间: 2014-6-6 10:35 标题: 2014年06月06日《科学》杂志精选 封面故事：反思全球供应链
Rethinking the global supply chain
鸟瞰全球供应链的重要枢纽：香港货运码头。（DOI: 10.1126/science.344.6188.1100）
睡眠是如何强化突触并有益记忆的
Sleep promotes branch-specific formation of dendritic spines after learning
据在小鼠中的一项研究报告，睡眠可巩固记忆，而它是通过促进脑中新的突触的生长来做得这一点的。科学家们长期以来就知道，睡眠可帮助增进学习及记忆，尽管这一过程是如何发挥作用的则一直晦暗不明，尤其是当睡眠被显示会减少脑中的突触数或神经连接时。（寻找睡眠与记忆之间有某种联系的研究人员会期待看到睡眠时突触数会有所增加。）Guang Yang及其同事最近在该领域中取得了进展；他们证明，教小鼠学习一种新的运动技能——如在某根杆子顶部保持平衡——会引起它们脑中新的树突棘的形成（树突棘的数目与神经突触数是相关的）。这提示，在哺乳类动物脑中的突触变化是学习的基础。
如今，为了探索睡眠是否会影响突触变化，Yang等人用一种技术来观看活体小鼠运动皮层中的树突棘。他们训练小鼠学习不同的技能。有些小鼠可在学习后马上得到睡眠；另外一些小鼠则要经历一段8小时的睡眠剥夺时间。睡眠可引起新树突棘数的增加。剥夺睡眠则适得其反。实际上，睡眠剥夺的影响是如此之强，它能压制额外训练的效果；即使当睡眠剥夺小鼠得到对某技能的更严格的训练，但它们仍然比那些得到休息的对等小鼠所长出的新突触棘要少。Yang等发现，与新学技能有关的神经活动会在睡眠时被重新激活。研究人员说，这一重新激活与突触棘生长相关联，这就是睡眠是如何促成记忆增进及改善行为执行的。他们的结果提示，睡眠可导致新突触的生长。以往的研究显示，在睡眠时突触数的减少通常与特殊的训练——如在本研究中的训练——无关。Yang等人提出，也许在最近的经验中形成的突触会在睡眠时得到强化，而代表较为遥远记忆的突触则会在睡眠中被下调，以在脑中给其它的、资讯更为相关的突触腾出位置。一则《观点栏目》文章提出了更多的见解。（DOI:10.1126/science.1249098）
深入其毛之下并进入其基因--绵羊基因组
The sheep genome illuminates biology of the rumen and lipid metabolism
研究人员已经给绵羊的基因组进行了测序，从而完成了对该主要牲畜品种参考基因组序列的收集。通过将其遗传基础与其它哺乳动物的遗传基础进行比较，他们给可解释绵羊特殊消化系统及绵羊独特脂肪代谢过程——它可帮助维持其厚实、毛茸茸的皮毛——的基因进行了准确的定位。绵羊属于被人最早驯化的某些牲畜中的成员，人们驯养它们是为了得到其肉、奶及羊毛。这些动物具有一种独特的消化器官——瘤胃，后者能将植物性材料转化为一种蛋白质来源；瘤胃也出现在其它反刍动物体内，其中包括骆驼、羊及牛。除了营养之外，这些瘤胃会产生一种不寻常的脂肪酸，该脂肪酸可能与羊毛的合成有关。
为了探索绵羊不寻常演化特征的基因基础，Yu Jiang及其同事组装了特克塞尔羊的参考基因组序列；该羊是一个原先来自荷兰的品种。为了厘清在绵羊与其它哺乳动物中的基于基因差异的演化关系，研究人员构建了一个分别比较绵羊、山羊、牛、牦牛、猪、马及其他物种的系统发育树。他们说，绵羊与山羊和其它反刍类是在数百万年前分开的，那时是新第三纪晚期。Jiang等人还在绵羊中发现了先前未被认识的基因，包括那些帮助支持维护羊毛所需的油脂分泌的基因。与它们在其它动物中的同源物相比，他们发现了在如瘤胃等不同组织中表达的基因。研究人员提出，这些基因在瘤胃的演化过程中获得了新的功能。Jiang及其同事的工作凸显了与反刍动物中饮食、消化系统及代谢间相互作用有关的主要的基因组识别标志。由于绵羊是一种重要的农业动物物种，这一工作的结果将为这种动物的未来研究提供关键性的资源。（DOI:10.1126/science.1252806）
传感器可帮助鲶鱼在黑暗中'视物'
Prescise pH sensing by a marine teleost for locating live prey
要在黑暗中找到食物可能会很复杂。研究人员说，这就是为什么日本海鲶——日本鳗鲶——会配备有能够检测到水中pH值略微变化的传感器。John Caprio及其同事提出，这些传感器可让鲶鱼感觉到它们猎物的“呼吸”，从而帮助鲶鱼能在它们称之为家的黑暗、浑浊的水中猎取食物；John Caprio及其同事在这些鱼中发现了这些以往未被发现的传感器。当研究人员对这些日本海鲶的味觉系统进行研究时，他们注意到这些鱼的触须或“胡须”对周围二氧化碳及原子氢有着相当好的敏感性。于是，他们将这些鱼与一种多毛纲蠕虫——这是这种鱼最爱吃的——放在水族箱内，而这些蠕虫处于隐蔽的环境中。这些蠕虫在呼吸时会释放微量的二氧化碳和原子氢，从而将水的pH值略微降低，而研究人员发现，鲶鱼在这些蠕虫附近所花的时间会远远多于在水族箱其它任何地方所花的时间。在漆黑的水中，Caprio及其同事用红外照相机证实，即使蠕虫不在的时候鲶鱼也会找到pH略微下降的地方。据研究人员披露，当鲶鱼发现小块的pH较低的区域时，它总是会变得活跃并处于某种有食欲的搜寻模式。他们说，在pH为8.1或8.2的自然海水中，鲶鱼的敏感性最高，但当水的pH值上升至8.0以上时，其敏感性会急剧下降。这些发现意味着，如果海洋如预测继续酸化，日本海鲶的猎取能力会受到损害。（DOI:10.1126/science.1252697）
对月球形成的大碰撞假说的支持性研究
Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks
几十年来，月亮的起源就如同一个黑洞的内部一样地晦暗不明，但现在一项新的研究揭示了月亮的生成过程。科学家们还不完全肯定月球是如何形成的，但他们有一个盛行的理论——大碰撞假说，后者提示月球是通过原地球与有着神秘组成的固态物体忒伊亚之间的碰撞而形成的。在该碰撞中，来自忒伊亚的大量碎片帮助形成了月球。实际上，大多数的模型认为，月球的约70%是忒伊亚。这种理论的问题在于，由于在太阳系中的大多数行星具有其自身独特的同位素组成，因此地球和月球也理应如此。但迄今为止，寻找来自忒伊亚独特同位素的科学家们一直未能在月球上发现它们；地球与月球有着相当类似的组成。然而，现在，一组德国的研究人员在月球的样品中发现了某些忒伊亚样的东西。研究人员观察了旧的月球样品中的氧同位素浓度；氧同位素之所以便于研究是因为它们的组成在每个行星之间都有如此大的变化。但这些样品已经风化，因此要在它们中检测氧同位素的变化十分困难。因此他们分析了很难得到的较为新鲜的样本，这些样本是由航空航天局提供的，它们来自阿波罗的3个着陆点。他们还用了一个更为敏感的分析技术。他们能够在这些月球样本中检测到某种氧同位素的虽微量但明显较高的组成。这一非常小的差异支持月球形成的大碰撞假说。（DOI:10.1126/science.1251117）