2014年05月30日《科学》杂志精选

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封面故事：突触，眼见为实
Composition of isolated synaptic boutons reveals the amounts of vesicle trafficking proteins
通过利用一个范围广泛的成像技术，研究人员设计了一个在大鼠脑中的某种“典型”突触的三维模型--它在原子层面详细展示了30万个蛋白质。该新模型阐明了神经元的内部运作，证明在一个叫做突触囊泡再循环的过程中在它们之间的这一间隙（电脉冲是跨越该间隙发送的）中发生了什么。Benjamin Wilhelm及其同事从成年大鼠脑中清除了被分离的突触末梢并详细观察了这一膜转运通路，通过该膜转运通路，释放神经递质的突触囊泡被摧毁及重建。研究人员用蛋白印迹和质谱分析来确定有关的蛋白数；用电子显微镜来检测细胞器的数量、大小及位置，及用超高分辨率的荧光显微镜来给蛋白定位。有趣的是，Wilhelm及其同事发现，在突触囊泡再循环的每一步中，每种蛋白的拷贝数是相关的--但它们的数字却在每一步之间有很大的差异。最后，研究人员的这种方法也可能被用于探索其它的细胞转运事件。（DOI: 10.1126/science.1252884）
缓慢清除入侵物种可挽救本地物种
Optimal approaches for balancing invasive species eradication and endangered species management
研究人员提出了一个可更有效地保护本土物种以控制入侵物种的新框架，但他们说，其实施可能要比传统的方法花更长的时间。Adam Lampert及其同事研究了在2005-2011年间从加州旧金山根除某特定入侵植物——杂交互花米草——的举措。该根除工作导致了某本土鸟类--联邦政府定的濒危的加州长嘴秧鸡--的急剧减少，该类鸟已经变得依赖该入侵的互花米草来筑巢及觅食。该问题与其它的相互对立的生态系统管理目标类似——如在保护海洋物种的同时维持渔业或在保护栖息地的同时采伐木材等，因此Lampert与他的团队将该类鸟与植物物种进行了分开的思考。同时使用基于实地的数据及经济数据，研究人员在尽可能保持低成本的同时研发出了一种旨在根除入侵互花米草并恢复本土长嘴秧鸡的最佳管理策略。他们所得到的管理策略包括3个阶段：根除入侵的互花米草直到长嘴秧鸡的栖息地变得有限，重新建立本土的互花米草直到它能对某些长嘴秧鸡提供支持，及最后清除剩余的入侵互花米草植物。研究人员的该框架表明，最有效的管理及恢复项目需要有较长的时间尺度而不是仅仅聚焦于根除某入侵物种。由Yvonne Buckley 和Yi Han撰写的一篇《观点栏目》文章更为详细地讨论了这一框架并提出，它可帮助生态环境保护者在源于从某生态系统中根除某入侵物种时通常不可预计的冲突中找到正确的行动方向。（DOI:10.1126/science.1250763）
古老的珊瑚塑造了现代鱼种的丰度
Quaternary coral reef refugia preserved fish diversity
研究人员说，当今的印度-澳大利亚鱼种是世界上最多元的鱼种之一，而这与那里的珊瑚礁不无关系；这些珊瑚礁为这些鱼的先祖提供了数百万年来气候变化的避难所。这一发现提示，珊瑚礁不只是在环境变化时保护各个物种；它们还会塑造未来的物种多元化格局。Loïc Pellissier及其同事用来自印度-澳大利亚群岛——这是在澳大利亚与东南亚大陆之间的一个岛链——的沉积物岩芯来重构过去3百万年中地球的该地区珊瑚的分布。他们接着用全球6316种不同的珊瑚礁鱼类的分布数据来为第四纪时期（即260万年前到现在）的物种丰度的历史性格局建模。研究人员特别关注了3个鱼科--雀鲷、隆头鱼和蝴蝶鱼--并发现，在这段时期中，与珊瑚礁隔离而造成的对鱼类生物多元性的影响要胜于其它任何因子，其中包括海平面的温度。据Pellissier及其同事披露，在第四纪中地球经历了至少30次的重复的冷却与暖化的冰期-间冰期周期，但环绕印度-澳大利亚群岛的水体至始至终保持了广泛的珊瑚礁。他们说，这一珊瑚礁走廊充当了一个幸存中心，它证明了在解释所观察到的现代物种分布时历史上的栖息地可以与当前的栖息地一样重要。鉴于他们的发现，研究人员提出，珊瑚保育策略应关注对与这类历史性栖息地有联系的珊瑚礁的保护。（DOI:10.1126/science.1249853）
对早年的干预可改善牙买加成人的收入
Labor market returns to an early childhood stimulation intervention in Jamaica
据一项新的研究报告，发育不良、贫困的牙买加幼童如果在生命的非常早的时期接受社会心理刺激会比那些有着类似不良条件但没有接受这些治疗的对等者在成为年轻人时有着更高的收入。更重要的是，接受治疗者的收入会赶上那些没有发育不良的对照组的人。这是调查发展中国家的孩提早期发育刺激计划对年轻时收入影响的第一批研究之一。先前的研究，包括在美国完成的研究，揭示了孩提早期干预具有明显的长期经济裨益，但在发展中国家内就这一点还没有什么证据。为了探索在这些区域中——在这些区域，那些能提升技能的计划可能会有更高的裨益，因为那里的孩子常常居住在那些家中刺激较少的环境中——的孩提早期干预对劳动力市场回报的影响，Paul Gertler等人对年轻牙买加人的收入进行了评估，这些人在9个月至24个月大之间曾经被招入到一个随机化的干预治疗中，该干预治疗鼓励旨在促进认知发育的母子间的互动。从1986年至1987年间招收的129个孩子来自牙买加金斯敦的贫困、处于不利地位的社区。身高发育受阻是招收的条件，因为这是一项容易观察到的营养不良的指标；它也与不良的认知发育有关联。
该研究中的孩子被分派至4种干预组中的1组：社会心理刺激、营养补充、两者兼有或两者皆无。社会心理刺激包括为期2年每周一个小时的在家与受过训练的社区健康助手玩耍，这些健康助手负责对母亲进行指导。结构化的活动包括玩益智游戏或对家居用品贴标签。在两次训练之间，孩子的母亲被鼓励继续进行这些活动。20年后，研究人员寻找并再次约谈了大多数的研究参与者。通过比较发育不良的治疗组与发育不良对照组（该组没有接受治疗）的收入，他们就干预对收入的影响进行了估计；干预可让参与者的收入增加25%，足以赶上那些来自相同地区的没有发育不良的对照组的收入。尽管在此所见到的在某发展中国家的影响在其它地方可能不尽相同，但Gertler等人的工作提示，孩提早期发育计划可能需要走很长一段路才能改善发展中国家内的处于不利地位孩子的长期后果。（DOI:10.1126/science.1251178）