nature Vol.516 No.7529，4 December 2014
β-catenin mediates stress resilience through Dicer1/microRNA regulation
β-連環蛋白通過調控Dier1/microRNA介導stress resilience
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13976.html
doi:10.1038/nature13976
β-連環蛋白（β-catenin）是一種多功能蛋白，在成熟的中樞神經系統中具有重要作用，其功能失調與包括抑鬱症在內的神經精神障礙有關。本文發現，小鼠伏隔核(nucleus accumbens，一個關鍵的大腦獎賞區域)中的D2型中型樹突棘神經元內的β-連環蛋白可介導抗壓和鎮靜效應（pro-resilient and anxiolytic effects）。利用β-catenin富集基因組繪圖的方法，本文識別出Dier1（一種對microRNA等小RNA的形成有重要功能的蛋白酶）是β-連環蛋白的一個靶基因，其在β-連環蛋白介導的抗壓能力（stress resilience）中有重要作用。對長期暴露在壓力環境下且去除伏隔核中β-連環蛋白的小鼠進行小RNA 解析（small RNA profiling），揭示了依賴β-連環蛋白的microRNA調控是與抗壓能力相聯繫的。綜上所述，這些發現闡明了β-連環蛋白在抗壓行為的發展上是一個關鍵的調控因子，並且通過激活包括Dier1和下遊microRNA在內的microRNA網絡來發揮作用。這項研究對於發展新的提高抗壓能力的治療方向奠定了堅實的基礎。
Deconstructing transcriptional heterogeneity in pluripotent stem cells
解構多能幹細胞的轉錄異質性
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13920.html
doi:10.1038/nature13920
多能幹細胞（pluripotent stem cells, PSCs）能在不同的細胞狀態間進行轉化。然而，區分特定細胞狀態以及引導這種轉化的調控網絡尚不完全清楚。本文試圖通過分析在不同化學和遺傳擾動下的單細胞表達譜（single-cell expression profiling），來勾勒出小鼠多能幹細胞的轉錄異質性。信號因子和發育調控因子的表達差異明顯，且這些可變基因的表達狀態可通過多次細胞分裂進行遺傳。對信號通路和染色質調控因子的擾動會影響表達的變化和群體異質性。值得注意的是，不管是去除成熟microRNA，或是通過藥物阻斷信號通路，都可以使多能幹細胞處於一個低噪聲的基本狀態，表現為多能網絡的重新配置、自我更新的增強，以及獨特的染色質狀態。這個效應由作用在Myc/Lin28/let-7通路上的抑制microRNA家族（opposing microRNA families）介導。這些數據為多能幹細胞轉錄異質性的研究提供了新的思路。
Nonlinear lattice dynamics as a basis for enhanced superconductivity in YBa2Cu3O6.5
非線性晶格動力學使YBa2Cu3O6.5超導性增強
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13875.html
doi:10.1038/nature13875
THz雷射脈衝可以選擇性地驅動固體中的振動模式，使它們的晶體結構變形。在複雜氧化物中，這一方法可以用來熔化電子學有序性，促發絕緣體-金屬轉變，以及誘發超導。令人注意的是，在室溫下的YBa2Cu3O6+x中觀察到了與超導效應關係緊密的相干層間運輸。科學家最近使用飛秒X射線衍射與第一性原理密度泛函理論計算，對這類晶體結構奇異的非平衡態進行了研究。科學家發現，普通態的YBa2Cu3O6+x在超過轉變溫度（52K左右）時會產生非線性的晶格激發，引發Cu–O2雙層內和各雙層之間距離的同時增加和減小，同時還伴隨著平面內O–Cu–O鍵的各向異性變化。密度泛函計算發現，這些運動會引起電子結構的急劇變化，而其中平面內電子結構特性有可能會利於超導態的形成。
Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second
每秒1000億幀的單次壓縮超快攝影術
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature14005.html
doi:10.1038/nature14005
長久以來，攝影師一直在尋找高速拍攝到短暫瞬間的方法，著名的早期嘗試有1878年拍攝的運動的馬和1887年拍攝的超音速子彈。然而，超高速成像（至少105幀每秒）直到20世紀末才取得突破性的進展，特別是當引入了基於電荷耦合裝置(charge-coupled device, CCD)或互補金屬氧化物半導體（complementary metal–oxide–semiconductor, CMOS）電子成像傳感器之後，因為這使得採集率可以達到107幀每秒。儘管如此，由於晶片容量和電子讀取速度的限制，這些傳感器能發揮的作用已經達到極限。本文中展示了一種二維動態成像技術——壓縮超快攝影（compressed ultrafast photography, CUP），它可以以1011幀每秒的速度捕捉時間上不重疊的事件。與現有的超快成像技術相比，CUP在只用單個相機單次快照測量一個x-y-t場景（x, y為空間坐標，t為時間）有著顯著的優勢，因此能以幾十皮秒的時間解析度觀察瞬間事件。此外，與傳統成像技術相同，CUP只能用於接收，所以不需要其他單次超速成像設備所要求的特殊照明條件。因此，CUP可以在各種光照條件下進行拍照，如螢光燈光源或者生物螢光光源等。利用CUP，我們可以通過一次雷射射擊就將四種物理現象可視化，包括雷射脈衝的反射與折射、光子在兩種介質中的速度差距，以及不攜帶信息的超光速傳播（即運動似乎是超光速的，但無法攜帶任何信息）。鑑於CUP的強大功能，我們希望它可以在基礎與應用科學的領域得到廣泛應用，甚至包括生物醫學研究。
Conductive two-dimensional titanium carbide 『clay』 with high volumetric capacitance
導電性的二維碳化鈦「粘土」有著很高的體電容
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13970.html
doi:10.1038/nature13970
安全且強力的儲能器件在我們的日常生活中起著日益重要的作用。在幾分鐘甚至幾秒鐘內進行充電，要求充電器件有著遠高於電池的能量密度，這可以通過電化學電容，即贗電容來實現。近期的研究大多關注如何提高單位重量電極的表現，卻忽略了對於便攜電子器件和汽車來說，體積才是更應考慮的因素。碳基電極的最高體電容在300 F/cm3左右，水合氧化釕則可達到1000到1500 F/cm3，且循環性能很好，但只能在薄膜中實現。最近，通過用濃氫氟酸對鋁碳化鈦（Ti3AlC2）中的鋁進行蝕刻，科學家得到了一種二維碳化鈦Ti3C2，這種材料的體電容可以超過300 F/cm3。研究人員發現一種新方法，可以用氟化鋰與氫氟酸的混合溶液製備這種材料。這種材料具有親水性，在水合時體積會膨脹，像粘土一樣可以塑形，製成高導電性的固體或鋪成幾十毫米厚的薄膜。這種碳化鈦不需要別的添加物就能有高達900 F/cm3的體電容，且循環和倍率性能極佳。這一電容相比之前的報導幾乎翻了一倍，合成途徑也更快，避免了危險的高濃度氫氟酸的使用。
Eastern Pacific tropical cyclones intensified by El Niño delivery of subsurface ocean heat
厄爾尼諾對海洋表層下熱量的傳輸作用加劇東太平洋熱帶氣旋
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13958.html
doi:10.1038/nature13958
厄爾尼諾南方濤動現象（El Niño Southern Oscillation, ENSO）會引起赤道東太平洋的海面溫度發生劇烈波動，並對氣候與社會產生巨大影響。尤為顯著的是，ENSO通過風的垂直切變及其穩定性等大氣動力因素可制約太平洋和大西洋周圍熱帶氣旋（tropical cyclone, TC）的年際變化。然而，ENSO對TC直接的海洋熱量控制直到最近才被考慮在內，這主要是因為在時間和地點上都出現明顯的不匹配：ENSO在冬季達到峰值，而且其造成的海面升溫主要發生在赤道附近，但這個區域並不存在TC活動。本文發現，ENSO周期的溫暖階段，即厄爾尼諾現象，在冬季高峰過後的兩到三季後，會將熱量有效地帶到北太平洋的東部釋放，以加劇TC。這一地區以頻繁的TC活動為特徵，是全球TC第二活躍的區域。由於海洋傳輸需要一定時間，所以厄爾尼諾在赤道海面下的「熱量儲備」一般在北半球的冬季生成，幾個月後在TC高峰期（北半球的夏季和秋季）出現於北太平洋的東部。通過這種延遲的海洋傳輸機制，ENSO提供了額外的熱量，有助於形成颶風。TC劇烈波動的熱量控制對北太平洋東部TC活動的季節預測和長期預估有重要意義。
Business culture and dishonesty in the banking industry
銀行業的商業文化與欺詐
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13977.html
doi:10.1038/nature13977
誠信是公司、產業，甚至整個國家長期運行的立足之本。然而，近年來的大量醜聞事件（如欺詐）已經嚴重影響到了金融業的信譽。當代評論家將這些醜聞歸咎於財政部門的商業文化，但並沒有得到科學數據的證明。本文發現，大型跨國銀行僱員在一定的條件下總體比較誠實可信，但當這些僱員作為銀行從業人員的專業身份被得到突顯時，其中的一大部分就變得不誠實了。該效應僅發現於銀行僱員中，因為對來自其他產業的僱員和學生開展的對照實驗顯示，當這些人的專業身份或者與銀行相關的項目被突顯時，他們的誠實度並未降低。本文結果說明銀行產業中現行的商業文化正在削弱和破壞其誠信標準，也意味著重建一個誠信的文化氛圍迫在眉睫。
Inhibition of cell expansion by rapid ABP1-mediated auxin effect on microtubules
生長素通過ABP1介導的微管快速重排抑制細胞擴增
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13889.html
doi:10.1038/nature13889
植物生長素（auxin）最顯著且最原始的功能就是調控細胞的擴增。細胞的擴增需要細胞骨架有序的重新排布，但是隱藏在其背後的分子機制還鮮為人知。本文對模式植物擬南芥（Arabidopsis thaliana）的研究發現，外施生長素或內源性生長素的重新分布（redistribution）會誘導微管蛋白迅速地從橫向排布轉變為縱向排布，而這種變化正好和細胞擴增的抑制作用緊密關聯。這種快速的生長素反應需要生長素結合蛋白1（auxin binding protein 1, ABP1）以及其下遊信號傳導組分的參與，例如ROP6 GTPase、多功能細胞骨架結合蛋白RIC1（ROP-interactive protein）和微管切割蛋白katanin的參與。這些組份都參與到了生長素和ABP1介導的微管快速重排作用中，而這種效應對於擬南芥根部細胞與黑暗下生長的下胚軸細胞的伸長具有調控作用，同時調節負向重力反應中的不對稱生長。
An enteric virus can replace the beneficial function of commensal bacteria
一種腸病毒可以代替共生細菌的有益功能
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13960.html
doi:10.1038/ nature13960
腸道微生物群落對宿主的生理機能具有深遠影響。儘管腸道細菌的共生貢獻已得到公認，但在內穩態條件下存在於胃腸道的病毒的作用尚不明確。本文證明，一種常見的腸道RNA病毒具有與腸道細菌類似的有益功能。採用鼠諾如病毒（Murine norovirus, MNV）感染無菌或經抗生素去除腸道細菌的小鼠，能使其恢復腸道形態和淋巴細胞功能，並且不誘發明顯的炎症和疾病。在不存在細菌的情況下，MNV還能抑制固有淋巴細胞的擴增，並誘導腸道中與免疫發育和I型幹擾素（type I interferon, IFN）信號相關聯的轉錄變化。與觀察結果一致的是，IFN-α受體對於MNV彌補共生細菌缺乏是必不可少的。重要的是，在使用抗生素治療腸道損傷和致病細菌感染時，MNV感染抵消了這些療法的有害影響。這些數據表明，真核細胞病毒具有類似於共生細菌的功能，能維持腸道穩定，並形成黏膜免疫。
（來自nature.com。翻譯：高永利、顧卓雅、丁家琦、李軒、鄧哲民、張文韜；審校：程孫雪子）