【盤點】6月9日Nature雜誌精選文章一覽

2020-11-30 生物谷

封面： 掃描電子顯微鏡圖像由Morven Graham 和 Xinran Liu提供，假色處理由Fred Gorelick完成。

【1】封面故事：腸道菌群與營養成分之間的相互作用

doi | 10.1038/nature18309

本期封面所示為糞便細菌的一個掃描電子顯微鏡圖像。腸道菌群的變化以及糞便短鏈脂肪酸濃度的改變已被發現與肥胖症、胰島素抗性和代謝綜合症相關，但卻沒有在它們之間確定存在因果關係。Gerald Shulman及同事顯示，腸道菌群與營養成分之間的一種相互作用會增加吃高脂肪食物的嚙齒類動物醋酸鹽的生成量。這會導致副交感神經系統(神經系統中控制下意識行為如心律和消化的部分)的激發，這反過來又會促進由葡萄糖刺激產生的胰島素分泌和飢餓素分泌的增加以及食慾過盛和肥胖。【2】選擇對威脅做出反應的腦迴路

doi | 10.1038/nature17996

覺察到一個威脅的一隻小鼠可在兩種主要防衛方式之間做出選擇：主動攻擊或被動僵硬。Andreas Lüthi 及同事將光遺傳學、電生理學和神經解剖學追蹤方法相結合，識別出了控制這些不同策略的神經迴路。他們識別出從杏仁核到導水管周圍灰質的一個通道，該通道不僅介導僵硬，而且還與介導攻擊的迴路相互作用。僵硬是包括魚類、嚙齒類和靈長類在內的很多物種的一個在演化過程中保留下來的行為。對人類來說，這一「生存迴路」的失調已被發現牽涉到與焦慮相關的疾病。

【3】上舊石器時代的歐亞人

doi | 10.1038/nature17993

David Reich、Svante P？？bo及同事分析了生活在距今45，000 年和7，000年前之間的51個歐亞人的古基因組數據。這些數據提供了關於新石器時代以前歐洲的人口史的迄今最全面的信息，也為這一時期歐洲人口的不斷遷移和周轉提供了支持。以尼安德特人為祖先的人所佔比例在過去45，000 年從3-6%減少到了當今的2%左右。

【4】量子計算的一個演示

doi | 10.1038/nature17658

絕熱量子計算機是模擬機器，在量子隧穿效應的幫助下，能夠慢慢從一個簡單的輸入演變為人們所期望的、比較複雜的輸出。雖然絕熱量子計算機在執行特定任務時可以非常快，但它們受到在計算過程中無法得到校正的噪音和錯誤的限制。相比之下，通用量子計算機是採用邏輯門、允許進行錯誤校正的數位化裝置。在這項研究中，Rami Barends等人通過將一個絕熱量子計算系統數位化，把絕熱和通用量子計算機的優勢結合了起來。這一方法允許對 「non-stoquastic Hamiltonians」進行編碼，後者是模擬具有相互作用的費米子的物理和化學系統的關鍵。

【5】大環車道上的納米機器

doi | 10.1038/nature18013

一個分子馬達首先必須產生不會被 「布朗運動」 (在那個尺度上起主導作用的一種力)所淹沒的運動，而且無法將角動量作為一種方向控制方式加以利用。儘管存在這些限制，但David Leigh及同事還是開發出一個系統，該系統能通過消耗單一化學燃料來驅動一個分子機器，使該分子機器只要有這種燃料存在就能實現連續轉動，而不需要任何進一步的化學輸入或外部刺激。這一馬達由兩個連鎖的分子環組成，其中較小的一個環 (大環)當受到一種化學燃料的不可逆反應的驅動時會圍繞其中較大的一個環(環形分子軌道)被連續定向運輸。方向性是通過添加到軌道上的化學燃料的反應速度的不對稱性實現的，這種不對稱性迫使大環在同一方向上繼續運動，而不是朝前一個反應點逆轉。

【6】弗洛瑞斯人的第二個地點

doi | 10.1038/nature17999

直到最近，身材矮小的弗洛瑞斯人的遺骨只在一個地點被發現——印度尼西亞弗洛瑞斯島上的梁布亞洞穴。本期Nature上發表的兩篇論文介紹了來自弗洛瑞斯島上第二個地點的新的化石發現。這個新地點名叫Mata Menge，在梁布亞的東邊。 Gerrit van den Bergh 等人描述了一個下頜骨碎片和來自幾個個體的分離的牙齒。這些遺骨與來自梁布亞的那些遺骨一樣小，甚至更小，但時間卻要古老得多，距今70萬年。它們的形態支持其源自亞洲直立人的觀點。Adam Brumm等人提供了Mata Menge發掘點的地層、年代、環境和動物區系背景。這些古人類距今大約70萬年前生活在當時炎熱、乾旱的草原上，儘管這個草原也有相當多的溼地。跟這些化石一起被發現的石器比較簡單，與那些比它們要晚很多的梁布亞弗洛瑞斯人相關的石器非常像。

【7】人體微生物群的動態

doi | 10.1038/nature18301

與人體相關的微生物群是複雜的、高度個性化的生態系統，我們對其生態動態很不了解。這些微生物群主要是宿主獨立的(因而也是 「普遍」的)還是宿主特定的是一個有待回答的問題，其答案對於基於微生物群的幹預措施的制定至關重要。這項研究報告了用來表徵與人體相關的微生物群落的一個新的計算方法，並將它應用於來自兩項規模最大的微生物群研究的數據。結果表明，腸道和口腔微生物群表現出普遍性動態，而皮膚微生物群則是由宿主環境決定的。這些普遍性腸道微生物動態在被艱難梭菌感染的研究對象中沒有被觀察到，但卻在糞便移植後重新出現了。

【8】巴西寨卡病毒造成小鼠出生缺陷

doi | 10.1038/nature18296

寨卡病毒感染已被發現與巴西出生時有小頭畸形的嬰兒數量有關，但能夠證明寨卡病毒造成出生缺陷的直接實驗證據此前卻沒有。在這項研究中，Alysson Muotri 及同事顯示，巴西寨卡病毒毒株在SJL品系的小鼠中能穿過胎盤，造成宮內生長受限，包括產生小頭畸形的跡象。他們還發現，該病毒能感染人腦細胞器，其中包括通過凋亡造成細胞死亡以及破壞皮層。

【9】飢餓的核糖體怎樣施加控制

doi | 10.1038/nature17675

當細菌缺乏營養時，它們會啟動一個被稱為 「緊縮反應」或 「緊縮控制」的程序，在其中轉錄模式對變化中的代謝需求做出反應。在缺乏胺基酸的情況下(這種情況造成核糖體停滯)，RelA蛋白被吸收到核糖體。Venki Ramakrishnan及同事獲得了一個 「細菌核糖體-ReIA複合物」的低溫電子顯微鏡結構，據此來了解胺基酸缺乏是怎樣被檢測到的。他們發現，REIA在一個不同於翻譯因子(translation factors)所用的位置結合，這一結合事件釋放處於抑制狀態的RelA，該狀態正常情況下會阻止(p)ppGpp 「二次信使」 (secondary messenger)的合成。該信使啟動「緊縮反應」。（生物谷Bioon.com）

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