8月20日《自然》雜志精選

封面文章：

柏基斯頁(yè)巖化石層發(fā)現(xiàn)100周年紀(jì)念

古生物學(xué)的發(fā)展，在很大程度上要?dú)w功于100年前的這個(gè)月在加拿大不列顛哥倫比亞省約霍國(guó)家公園中柏基斯頁(yè)巖化石層的發(fā)現(xiàn)。距今5.05億年前，關(guān)于寒武紀(jì)海洋中多樣化生命的這一舉世矚目的化石記錄理所當(dāng)然地出了名，并在Stephen J.Gould的《美妙生命》一書(shū)中有所記述。在本期Nature的觀點(diǎn)文章中，Desmond Collins回顧了Charles Doolittle Walcott發(fā)現(xiàn)這些頁(yè)巖的故事。由于人們當(dāng)時(shí)所掌握的知識(shí)的局限性，Walcott要解釋他所發(fā)現(xiàn)的東西實(shí)際上是一個(gè)可怕的挑戰(zhàn)。人們走了一些錯(cuò)誤的線路，在幾十年的時(shí)間里，這些化石也幾乎被完全遺忘，但Collins說(shuō)，Walcott的成就完全值得我們對(duì)其進(jìn)行百年紀(jì)念，目前相關(guān)紀(jì)念活動(dòng)正在進(jìn)行當(dāng)中。

內(nèi)共生在細(xì)菌演化中所起的作用

內(nèi)共生（不同生命形式融合起來(lái)創(chuàng)造一個(gè)新的、更復(fù)雜的整體）被認(rèn)為在復(fù)雜細(xì)胞的演化中具有重要作用。細(xì)胞的不同部分——細(xì)胞核、線粒體等——是曾經(jīng)獨(dú)立的生物體的殘跡。但內(nèi)共生是否在較簡(jiǎn)單的生物如細(xì)菌的演化中也曾扮演一個(gè)角色？這個(gè)問(wèn)題通常沒(méi)有被人們所考慮，因?yàn)檫@些生物沒(méi)有分成不同部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然而，很多成功的和重要的細(xì)菌都有雙層細(xì)胞膜，而且在本期Nature上的一篇“假說(shuō)”文章中，James Lake提出，這是兩種不同細(xì)菌細(xì)胞類(lèi)型之間的融合遺留下來(lái)的，這兩種細(xì)菌細(xì)胞類(lèi)型分別是梭菌和放射菌。

高諧波干涉測(cè)量法的應(yīng)用

伴隨一個(gè)電子與其母分子離子在一個(gè)強(qiáng)激光場(chǎng)中的重組所出現(xiàn)的高強(qiáng)度諧波輻射，能讓我們有機(jī)會(huì)一瞥重組體系的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)。現(xiàn)在，用CO2分子所做實(shí)驗(yàn)表明，高諧波干涉測(cè)量法能夠提取這種結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)信息：通過(guò)測(cè)量諧波輻射的位相和振幅來(lái)進(jìn)行。所獲得的參與這一過(guò)程的多個(gè)分子軌道的“指紋”，可被用來(lái)解碼產(chǎn)生這種“指紋”的阿秒級(jí)的多電子動(dòng)態(tài)，包括因離子化而發(fā)生的電子重排的動(dòng)態(tài)。從該體系中發(fā)出的光含有運(yùn)動(dòng)中的電子的圖像，它們可被處理成一部影片。這些發(fā)現(xiàn)確立了高諧波干涉測(cè)量法是根據(jù)重組電子的德布羅意波長(zhǎng)來(lái)以“亞埃級(jí)”空間分辨率和根據(jù)重組事件的時(shí)間尺度來(lái)以阿秒級(jí)時(shí)間分辨率確定多電子動(dòng)態(tài)的一種有效方法。

減小基因組重排風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制

人類(lèi)基因組含有無(wú)數(shù)種“有風(fēng)險(xiǎn)的”重復(fù)序列，它們?nèi)菀自斐苫蚪M重排和不穩(wěn)定，其中有些還有可能引起癌癥和其他疾病。細(xì)胞利用各種不同蛋白來(lái)確保這種不穩(wěn)定性的發(fā)生頻率非常低。對(duì)釀酒酵母染色體V左臂所作的一項(xiàng)研究，確定了大量能夠防止這種重排的基因。令人吃驚的是，抑制由單版本序列或“有風(fēng)險(xiǎn)的”重復(fù)序列調(diào)控的重排有截然不同的通道。

宇宙起源的隨機(jī)引力波背景上限被設(shè)定

廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)，所有物體都產(chǎn)生應(yīng)可檢測(cè)到的引力波（與電磁波類(lèi)似），比如質(zhì)量極大的物體——正在加速中的黑洞。這種波的存在已被間接推斷出，但物理學(xué)上的一個(gè)重要目標(biāo)是對(duì)它們進(jìn)行直接觀測(cè)，這項(xiàng)工作將既能驗(yàn)證愛(ài)因斯坦的理論，又能導(dǎo)致宇宙學(xué)新領(lǐng)域的問(wèn)世。現(xiàn)在，來(lái)自“激光干涉儀引力波天文臺(tái)”（英文簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)IGO，它是尋找引力波的一些探測(cè)裝置之一）的早期結(jié)果，為進(jìn)一步的引力波搜索工作提供了一個(gè)起點(diǎn)，因?yàn)樗鼈優(yōu)閬?lái)自宇宙起源的引力波的隨機(jī)背景設(shè)定了一個(gè)上限。這些數(shù)據(jù)排除了具有一個(gè)相對(duì)較大的狀態(tài)方程參數(shù)的早期宇宙演化模型，也排除了具有相對(duì)較小弦張力的宇宙（超）弦模型（一些弦理論模型支持這樣的模型）。

地幔中電導(dǎo)率的變化模型

水在地球內(nèi)部起根本性作用，影響地幔礦物質(zhì)的熔化溫度、地幔熔化形成地幔柱的趨勢(shì)，以及對(duì)流地幔的黏度。地幔礦物質(zhì)的電導(dǎo)率受水含量的較大影響。Kelbert等人利用長(zhǎng)期地磁響應(yīng)函數(shù)來(lái)推導(dǎo)一個(gè)關(guān)于地幔中電導(dǎo)率變化情況的全球尺度的三維模型。他們的研究顯示，地幔過(guò)渡區(qū)（深度在410公里到660公里之間）的變化為大約一個(gè)數(shù)量級(jí)，其中在溫度低的、地震波傳播快的區(qū)域電導(dǎo)率高（那些地方的板塊已經(jīng)下潛）。這一結(jié)果支持以下觀點(diǎn)：過(guò)渡帶中的水至少有一部分被冷的下潛板塊帶到了該區(qū)域。

動(dòng)物種群同步波動(dòng)探秘

了解是什么使種群發(fā)生同步波動(dòng)很重要，因?yàn)橥綄?duì)滅絕風(fēng)險(xiǎn)、食物鏈穩(wěn)定性和影響一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的其他因素都有明顯效應(yīng)。相似的捕食者—獵物循環(huán)中所涉及的相鄰種群經(jīng)常發(fā)生同步振蕩。David Vasseur 和Jeremy Fox利用理論及實(shí)驗(yàn)室縮微環(huán)境發(fā)現(xiàn)，當(dāng)捕食者存在時(shí)，獵物種群之間的擴(kuò)散是造成這種相位鎖定（相位同步）的原因。擴(kuò)散是不同生物（Vasseur和Fox所研究的動(dòng)物是雪兔和加拿大猞猁）從一個(gè)分離的種群向另一個(gè)種群轉(zhuǎn)移的能力。由這項(xiàng)工作所獲得的模型對(duì)于代表捕食者—獵物和宿主—病原體系統(tǒng)的參數(shù)的大范圍變化都是可靠的，說(shuō)明它可能具有普遍適用性。

新的流感病毒被定性

對(duì)起源于豬的H1N1流感病毒的一系列臨床分離株所作的分析顯示，在哺乳動(dòng)物模型（小鼠、雪貂和獼猴）中，與一種季節(jié)性的H1N1病毒類(lèi)型相比，當(dāng)前的流感病毒會(huì)造成更嚴(yán)重的疾病。這些病毒還會(huì)感染豬，但不會(huì)引起臨床癥狀。經(jīng)過(guò)測(cè)試的所有抗病毒藥物，包括Tamiflu，在細(xì)胞培養(yǎng)中對(duì)該新病毒都是有效的，因而用這些藥物作為防止流感疫情的第一道防線的做法是正確的。

觸發(fā)深水水稻中間節(jié)增長(zhǎng)的基因

亞洲季風(fēng)季節(jié)的洪澇災(zāi)害會(huì)對(duì)水稻作物造成廣泛破壞。一些品種的水稻已通過(guò)獲得使莖稈迅速加長(zhǎng)的能力而適應(yīng)了這種環(huán)境壓力。正常情況下，這種類(lèi)型的水稻可長(zhǎng)到約1米高，但當(dāng)發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí)，其莖稈會(huì)發(fā)生迅速的、急劇的中間節(jié)增長(zhǎng)，能長(zhǎng)到幾米高，其高度由水位決定。Hattori等人識(shí)別出了觸發(fā)深水水稻中間節(jié)增長(zhǎng)的基因，它們分別是SNORKEL1和SNORKEL2。這兩個(gè)基因編碼調(diào)控氣態(tài)植物激素乙烯信號(hào)作用的轉(zhuǎn)錄因子。將這些基因?qū)敫弋a(chǎn)栽培品種中，有可能幫助易發(fā)生洪澇地區(qū)的水稻增產(chǎn)。

來(lái)源：科學(xué)時(shí)報(bào)