2014年07月10日《自然》杂志精选

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封面故事：对青蛙进行免疫接种
Amphibians acquire resistance to live and dead fungus overcoming fungal immunosuppression
真菌病原体“蛙壶菌”已在世界范围内造成很多两栖物种数量下降。此前几乎没有证据证明两栖动物能获得对这种病原体的抵抗力，但现在Jason Rohr 及同事发表了对包括古巴树蛙在内的几种两栖类所做的实验，它们显示青蛙能学会避开这种病原体，能克服在反复接触“蛙壶菌”后由其所诱导产生的免疫抑制，并能利用死病原体获得对它的免疫力。保护项目已将受威胁的两栖类从“蛙壶菌”阳性生境中移走，并在圈养条件下饲养它们。在将圈养两栖类放归自然界前用疫苗诱导它们产生抵抗力的做法，今后将有可能让这些动物在已发生灾难性种群数量下降的区域重新繁衍。（doi: 10.1038/nature13491）
内毒素耐受被发现与色氨酸代谢有关
Aryl hydrocarbon receptor control of a disease tolerance defence pathway
内毒素耐受是先天免疫的一个方面，它是指之前如果接触过一种细菌内毒素(或脂多糖)的话，那么寄主对之后接触这种内毒素的反应就会降低。尽管人们最近对这一效应又产生了兴趣，但对其深层机制却很不了解。这篇论文显示，内毒素耐受的形成取决于通过代谢酶“吲哚胺-2,3-加双氧酶-1”(IDO1)和“色氨酸-2,3-加双氧酶”(TDO2)的依次参与所发生的色氨酸代谢。这会导致犬尿氨酸的生成，后者会激活“芳香烃受体”(AhR)。内毒素所带来的主要挑战由AhR、TDO2和白介素控制，而持续的耐受则需要AhR、IDO1和细胞因子 TGF-β，从而使得在几乎不产生任何免疫病理反应的情况下能够将病原体清除。（doi: 10.1038/nature13323）
NMDA受体小孔的结构
NMDA receptor structures reveal subunit arrangement and pore architecture
谷氨酸盐是中枢神经系统中的主要激发性神经传输物质，在促离子型谷氨酸受体和促代谢型谷氨酸受体上发挥作用。促离子型谷氨酸受体通过在谷氨酸盐结合时打开一个跨膜离子通道发挥功能。Eric Gouaux及同事报告了GluN1–GluN2B N-methyl-D-aspartate (NMDA)受体的X-射线晶体结构。它是一个异四聚体复合物，由一个与甘氨酸相结合的GluN1亚单元和一个与谷氨酸盐相结合的GluN2亚单元组成。该受体的激活会打开一个阳离子选择性的、钙可渗透的通道，从而造成细胞膜的进一步去极化和钙的流入。这一膜蛋白的结构是在与变构抑制因子Ro25-6981、通道阻断因子MK-801和两个部分激动剂(促效药)所形成的复合物中获得的。这一膜蛋白的整体结构是蘑菇形的，其中GluN1和GluN2B亚单元以1-2-1-2形式排列成一个“二聚体的二聚体”(dimer-of-dimers)。（doi: 10.1038/nature13548 & doi: 10.1038/511162a）
干细胞类型的比较
Abnormalities in human pluripotent cells due to reprogramming mechanisms
这项研究将通过“体细胞核转移”(SCNT)方法生成的人类多能干细胞与通过“转录因子介导的重新编程”方法生成的诱导多能干细胞(iPS细胞)的不同遗传特征、表观遗传特征和转录特征进行了比较。这两种细胞类型都是从同一供者体细胞池生成的，以确保基因匹配。iPS细胞和通过SCNT方法生成的胚胎干细胞含有可比的、从头开始的版本数变异。以前所报告的异常现象(亲本体细胞典型的残留DNA甲基化模式)也如预测的那样在iPS细胞中观察到了，但没有在通过SCNT方法生成的细胞中观察到。这表明，人类体细胞可以通过SCNT方法被忠诚地重新编程为具有多能性，因此与iPS细胞相比也许更适合用于细胞取代治疗。（doi: 10.1038/nature13551 & doi: 10.1038/nature13515）详细报道 Nature：iPS技术与核移植孰优孰劣？
牛应当是结核病防治的主要目标
A dynamic model of bovine tuberculosis spread and control in Great Britain
牛结核病(TB)是养牛业的一大经济负担，尤其是在英国。试图控制这种疾病的努力(尤其是以獾种群的环境储库为目标的努力)在政治上一直有争议，在很大程度上也一直不成功。Ellen Brooks-Pollock、Gareth Roberts和 Matt Keeling利用农场流动数据和牛结核病发病率数据建立了一个数学模型，并用该模型来梳理造成流行性牛结核病传播的因素。虽然环境储库对短期感染很重要，但它并不是长期传播的一个主要决定因素，牛群的大多数爆发是由几个传播途径造成的。作者发现，只有以牛为重点的强化控制措施才可能会有效，对本地獾种群的控制不大可能产生实质性的效果。（doi:10.1038/nature13529 & doi: 10.1038/nature13514）
为什么城市比农村热？
Strong contributions of local background climate to urban heat islands
一个城市的气温经常要比其周围农村地区高，有时会高出几度。这种城市热岛效应被普遍解释为是由城市地区蒸发冷却率较低造成的。但Xuhui Lee及同事在这项研究中通过气候模拟发现，对北美各地的城市来说，白天的城市热岛效应随地表和低层大气之间热对流的效率发生变化。这种对流效应随气候条件不同而不同，在湿润气候条件下造成显著的城市变暖现象，但在干燥气候条件下却会造成变冷。空气动力学在这个方面也起一定作用：如果城市地区比周围农村地区在空气动力学上更为平稳的话，那么城市的散热效果就会比较差，气温就会升高。热浪的健康影响意味着，减轻热岛效应可能会有好处。作者提出，采用空气扰流器(比如说增加整个城市的建筑物高度)可能是不实际的，但提高城市的反照率(比如说通过安装反光屋顶)也许是值得尝试的。（doi: 10.1038/nature13462 & doi: 10.1038/511163a）
北大西洋中铁的来源
Quantification of dissolved iron sources to the North Atlantic Ocean
铁供应状况限制整个海洋中的浮游植物生长，并对全球碳循环和海洋对气候变化的反应有重要影响。但关于各种不同铁来源(包括风吹来的尘土和热液喷孔)的相对重要性仍存在很大不确定性。这篇论文发表了北大西洋中海水溶解的稳定铁同位素比和铁浓度的一个高分辨率横断面(研究结果)。撒哈拉尘埃气溶胶是沿该横断面的溶解铁的主导性来源，沉积物和热液喷孔也是重要来源。铁的这些来源随时间推移所发生的变化对全球碳循环可能会产生广泛影响。（doi: 10.1038/nature13482 & doi: 10.1038/nature13513）
智能薄膜彩色显示器
An optoelectronic framework enabled by low-dimensional phase-change films
相变材料如“ 锗-锑-碲合金”(GST)在可擦写DVD等光存储介质方面已有广泛的实际应用。最近，这类材料作为下一代电操作非易失性存储器的候选材料正在被加以研究。现在，Harish Bhaskaran及同事研究了在超薄相变薄膜中将光控制和电控制相结合的可能性。他们首先演示在GST薄膜中可以实现稳定的颜色变化，接着又展示了一系列可能的应用，如用作柔性、透明的显示器等。这项工作提供了一种新型的光电子框架，虽然还处在早期阶段，但它却为技术应用带来了很大希望。（doi: 10.1038/nature13487 & doi: 10.1038/511159a）
绝大多数合作者心系未来
Cooperating with the future
合作经常会在实验性经济游戏中看到，因为合作行动是会得到回报的。但这个特点在最重要的一种合作类型中却毫无用处：与我们的后代合作——如果我们不去过度利用他们的资源的话，他们并不能给我们回报。为了验证与后代合作会出现的条件，Oliver Hauser等人建立了一个关于合作的实验模型，名称为“跨带商品游戏”(IGG)，它与以前游戏的不同之处是，在以前的游戏中自私会造成群体成员的社会效率丧失，而在这个新游戏中，自私会负面影响随后的群体。 涉及超过2000人的实验显示，当关于资源获取的决定是由每人单独做出时，资源会很快被背叛者耗尽。但当参与者被迫就资源应当怎样被利用的问题投票时，资源就会在几代人之间得到可持续利用。投票之所以有用是由于两个原因：它让绝大多数合作者能够对少数背叛者施加限制；同时因为所有成员在投出一票后都会得到相同数量(的资源)，所以合作者不用担心自己相对于他人会有损失。（doi: 10.1038/nature13530 & doi: 10.1038/nature13510）