2014年09月18日《自然》杂志精选

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封面故事：欧洲人的祖先
Ancient human genomes suggest three ancestral populations for present-day Europeans
通过对在距今8,000 和7,000 年前让欧洲过渡到农业社会的9个古代欧洲族群的基因组进行测序和比较，David Reich及同事发现，今天的欧洲人中大部分是从至少三个高度差异化的族群演变来的——西欧的狩猎-采集者、古代北方欧亚人(与旧石器时代晚期西伯利亚人有关)和主要是来自近东地区的早期欧洲农民。他们进一步提出，早期欧洲农民的祖先大约44%来自一个“基底欧亚人”族群，后者在其他非“非洲族裔”分化之前分开了。这些结果提出了有趣的新问题，比如说：近东地区农民是在哪里和在什么时候与欧洲狩猎-采集者通婚产生早期欧洲农民的？封面： Leonardo Gonzalez。（doi: 10.1038/nature13673）
结肠直肠肿瘤的蛋白质组/基因组研究
Proteogenomic characterization of human colon and rectal cancer
来自“临床蛋白质组学肿瘤分析联合体”(Clinical Proteomics Tumor Analysis Consortium)的一个研究小组，现在对以前被“癌症基因图谱”项目表征的95个结肠和直肠肿瘤的蛋白质组进行了分析。蛋白质组数据与原始基因组数据的整合显示，蛋白丰度无法从DNA或RNA水平的测定结果得到可靠预测，mRNA水平和蛋白水平的关联程度也不大。蛋白质组研究识别出5个结肠直肠癌亚型，它们反映了已知的生物学特点，但也捕捉到了在转录组层面上并不明显的差别。这种类型的整合“蛋白基因组分析”(proteogenomic analysis)，在癌症生物学中可以为解释基因组异常提供功能背景。（doi: 10.1038/nature13438）
人类“后期促进复合物”的结构
Molecular architecture and mechanism of the anaphase-promoting complex
“后期促进复合物/细胞周期体”(APC/C)是一种大型E3连接酶，介导细胞周期调控蛋白的依赖于泛素的蛋白水解，以在复制和细胞分裂过程中控制各种事件。在这项研究中，David Barford及同事利用低温电子显微镜方法，以7.4 Å的分辨率确定了人类APC/C在与其辅活化因子CDH1和基质HSL1所形成的复合物中的二次结构架构(secondary structural architecture)。该结构信息使研究人员能够对APC/C全部20个亚单元的位置和架构予以确定，同时也可帮助认识CDH1是怎样刺激APC/C的泛素化活性的。（doi: 10.1038/nature13543）
丽鱼科鱼基因组适应性辐射的标志
The genomic substrate for adaptive radiation in African cichlid fish
在非洲大裂谷的湖泊和河流中发现的2000种左右的丽鱼科鱼，是适应性辐射的经典例子。这一大规模国际合作项目，对5个截然不同世系的非洲丽鱼科鱼的基因组和转录组进行了测序和分析。所获数据显示，与其他鱼种相比，它们的基因复制过多。存在大量非编码要素分化(element divergence)、加速的编码序列演变、直系同源基因对中与可转座要素插入相关的表达分化(expression divergence)以及由新颖miRNA进行的调控。对来自6个密切相关的维多利亚湖鱼种的60个个体所做的测序数据，指向丽鱼科鱼与对编码变体和调控变体的全基因组分化选择相关的迅速物种形成，同时也说明古代纯化选择(purifying selection)放松的时期使得既有变异(standing variation)能够累积，后者在促进分化中可能起重要作用。（doi: 10.1038/nature13726 & doi: 10.1038/nature13742）
通过mTOR通道进行的氨基酸循环
Coordinated regulation of protein synthesis and degradation by mTORC1
细胞连续监测生长机会。当条件有利时，mTOR信号传导通道被激活，刺激氨基酸等营养成分向蛋白质等细胞构造单元转化。然而，Brendan Manning及同事报告说，同一信号传导通道也刺激蛋白降解：在mTORC1的下游，转录因子NRF1变得活跃，诱导编码蛋白酶体亚单元的基因的表达，提高活跃蛋白酶体的水平，同时刺激蛋白质周转。但同时既刺激蛋白合成又刺激蛋白降解有什么道理呢？作者发现，由mTOR通道通过蛋白降解生成的氨基酸会促进新蛋白的合成。（doi: 10.1038/nature13492）
恐惧与奖赏之间的记忆切换
Bidirectional switch of the valence associated with a hippocampal contextual memory engram
记忆不是在真空中形成的，一般都带有一个情绪值(emotional value)或情绪价(emotional valence)，后者是一个未必会是固定的量值。然而，“记忆-价关联”(memory-valence association)或价切换(valence switching)背后的神经机制却不知道。在这项研究中，Susumu Tonegawa及同事通过光遗传学工具对基于恐惧的(负价)或基于奖赏的(正价)特定记忆痕迹或印迹(engram)进行了标记，从而使他们随后能够通过人工方式重新激活记忆。全部记忆印迹在经过第二轮的关联训练、再结合印迹激活之后可以与相反的价重新关联。这些变化在位于齿状回内的印迹细胞中是明显的。因此，齿状回记忆印迹细胞在价关联方面有一定的灵活性。这些数据表明，情绪记忆关联可以在回路层面(circuit level)上被改变。（doi: 10.1038/nature13725）
黑猩猩天生有攻击性
Lethal aggression in Pan is better explained by adaptive strategies than human impacts
对我们现存亲缘关系最近的动物黑猩猩和倭黑猩猩所做的研究，在试图了解人类本身攻击行为之演化的工作中一直很有影响。然而近年来，这些研究的可靠性受到“人类影响假说”(human impacts hypothesis)支持者的质疑，后者认为，黑猩猩暴力的出现主要是人类活动的结果。现在，对有关非洲各地的黑猩猩和矮黑猩猩的研究工作所做的一项元分析显示，黑猩猩之间的攻击，是为获得资源或交配对象而采取的适应性策略的正常的和预期的产物，与人类的存在或不存在没有关系。（doi: 10.1038/nature13727 & doi: 10.1038/513321a）
合成有机硼化合物的一条新路径
Multifunctional organoboron compounds for scalable natural product synthesis
这篇论文报告了一个催化过程，该过程将两个简单不饱和有机分子(一个是高度选择性的铜-二硼试剂，另一个是单取代的丙二烯)相结合来生成一个硼取代的有机铜中间体，后者然后又参与一个化学选择性、点选择性和对映选择性烯丙基取代反应。作者将这一方法用于数量达到克水平的两种天然产物的对映选择性合成，这两种天然产物分别是：抗肿瘤药物herboxidiene和立体异构纯的rottnestol，后者是一种半缩酮，最初是从一种海绵分离出的。这一方法的进一步发展，应能导致用于其他难以获得的含alkenylboron有机铜化合物之合成的经济有效合成路径的问世。（doi: 10.1038/nature13735 & doi: 10.1038/513324a）
撒哈拉沙漠比我们所认为的要老得多
Aridification of the Sahara desert caused by Tethys Sea shrinkage during the Late Miocene
大多数证据证明，现代撒哈拉沙漠最初是在距今200万到300万年前形成的，这个时间与北半球大规模冰川化的开始时间相一致。这项研究表明，撒哈拉沙漠的形成时间要早得多。Zhongshi Zhang等人发现，特提斯海(现代地中海、黑海和里海的前身)的萎缩减弱了非洲季风的向北延伸，导致撒哈拉沙漠在距今大约700万年前形成。对之前判断如此巨大的修正，可能会导致地质学、演化生物学和气候学等不同领域对撒哈拉进行新的研究。（doi: 10.1038/nature13705）
超小星系拥有超大质量黑洞
A supermassive black hole in an ultra-compact dwarf galaxy
天体M60-UCD1 是目前已知最亮的“超小型矮星系”(UCD)，也是质量最大的UCD之一(大约为2亿个太阳质量)。Anil Seth等人利用自适应光学光谱对M60-UCD1的动力学问题进行了研究。他们在其中心探测到一个超大质量黑洞，大小为2100万个太阳质量。M60-UCD1因而是拥有一个超大质量黑洞的已知质量最低的系统。作者提出，它可能曾经处在另一个更大星系的中心，后者之后被一个质量巨大的相邻星系通过潮汐作用分裂了。他们的分析还表明，M60-UCD1的恒星质量与其亮度一致，说明很多其他“超小型矮星系”也可能包含以前没有被发现的超大质量黑洞。（doi: 10.1038/nature13762 & doi: 10.1038/513322a）