英国《自然》杂志2006年7月27日精选

封面故事：锰掺杂砷化镓的扫描隧道显微镜研究

    将金属作为“掺杂物”添加进半导体中的做法，被用来调整晶体管和二极管的电子性能。一项新的研究工作，利用在原子精度上取代单个掺杂物的办法来测量它们在纳米尺度上的相互作用。在掺杂锰的砷化镓中铁磁性的发现，激发了人们对基于电子自旋的半导体的兴趣。该研究利用扫描隧道显微镜来观察锰—锰相互作用中所涉及的砷化镓的电子状态。研究人员发现，铁磁相互作用严重依赖于晶体取向，这种性质也许可被用来生长铁磁转变温度超过随机掺杂材料的定向结构。该现象还有可能导致生成用在记忆或信息处理过程中的耦合量子位。

    “土卫六”上的甲烷雨

    土星的卫星“土卫六”和地球是太阳系中雨能到达地表的唯一地方。不过“土卫六”的雨可能与我们地球上的雨不是很像，因为它是甲烷雨，而且水和甲烷的大气周期是很不同的。本期Nature上两篇论文提供了关于“土卫六”上的雨天会是什么样子的线索。Hueso和Sánchez-Lavega利用一个数值模型发现，强甲烷对流风暴伴随着强降雨在某些条件下可能会出现在“土卫六”上。这些甲烷风暴与地球上的山洪暴发可能类似。Tokano等人提供了由搭载在“惠更斯”探测器上的仪器所获得的甲烷分布和温度数据。“惠更斯”最近拍摄了像是河流或河床的景观，但图像中没有任何液体的痕迹。但是，新的大气数据表明，“土卫六”上会下比较小的毛毛雨。与天文望远镜或“卡西尼”飞船所观测到的云形成对比的是，“惠更斯”所碰到的云是普遍存在的，说明降雨是在“土卫六”全球出现的，可能会影响“土卫六”的地表结构。

    彗星与星际尘埃的异同

    彗星据信是由“脏雪”聚集成的，大约是与太阳系在同一时间形成的。彗星与星际冰在组成上的相似性是引人注目的，说明它们可能起源于星际冰。然而，二者之间也有明显的区别：与分子云相比，彗星中缺少分子氮。或者说，人们是这样认为的。Maret等人利用一种新方法测定了一个致密的分子云中氮的丰度。结果是，他们没有发现分子氮占优势，而是发现原子氮占优势。该发现进一步表明了彗星、陨石、星际尘埃和分子云之间的相似性。由于氮的分解对原子氮来说比对分子氮更大，所以该发现也可以解释在陨石和星际尘埃颗粒中所观测到的同位素异常。

    三种形式tRNA修饰酶的晶体结构

    硫原子对于活细胞的生物合成机制来说有点难以对付，因为它们太活泼，需要采用特殊办法来驯服它们。现在，谷氨酸盐、赖氨酸和谷氨酸tRNA的大肠杆菌tRNA修饰酶的三种形式的晶体结构已被确定。这种酶在蛋白合成期间对限制核糖体上“三字母”密码子—反密码子摇摆起关键作用，而将硫引入到其34号残体上的尿苷上形成硫尿苷是它发挥这一功能的关键。三种不同结构，让我们看到了将目标U34的位置转移到靠近催化点的地方、同时激发提供硫元素的两个半胱氨酸残体的连续反应是怎样进行的。最后得到的“封闭的”复合物，通过形成一个催化室来将活化点与溶剂屏蔽开来的办法帮助将硫原子准确地纳入到结构中。这可能是将活泼原子放到大分子中精确位置的酶的一个普遍机制。

    一种极端喜欢热酸环境的微生物

    尽管环境条件极端恶劣，但深海热液喷孔仍是众多微生物的生存之地。不过此前这种环境中还少发现一种生物：地球热酸温泉中生活着喜酸生物，但尽管理论预测在硫化物沉积物中存在酸性小生境，此前从这种沉积物中分离出的所有微生物却都是喜中性的，或者最多是能耐酸的。现在，研究人员终于从一个热液喷孔中分离出了一种极端喜欢热酸环境的微生物。它不是一种细菌，而是古生菌DHVE2（深海热液喷孔广古菌-2）家族的一个成员。它生长在pH值在3.3和5.8之间、温度在55℃～75℃的环境中。它占古生菌种群数量的比例接近15%，所以可能是这些环境中铁和硫循环中的一个主要因素。

    伤口电流在伤口愈合中所起的作用

    在所有试验的动物中，上皮的破坏会产生一个内生的电流，涉及伤口愈合的细胞已知会对所施加的电信号产生响应。科学家对这些由伤口诱导的电流的了解已有150多年了，但在这些年中的很长时间，人们对这种电流在伤口愈合中所起作用基本上是持怀疑态度的。用小鼠和组织培养所做的新的研究工作将调控细胞运动的基因和信号作用通道与伤口愈合对电流的响应联系了起来，因而有可能导致人们对这一有趣的现象有一个更积极的态度。在该发现中居中心地位的分子是phosphatidylinositol 3\'-kinase-γ (PI3Kγ)和肿瘤抑制因子PTEN，它们被发现控制“愈合”细胞朝向由受伤引起的电信号的“向电性”运动。

    血管内腔是怎样形成的

    上皮管是很多不同组织中的重要结构单元，这些组织包括血管体系。在这些组织中，由于人们对抑制血管生成的物质作为抗癌药物的兴趣，使得它们在药理上也是很重要的。它们精确的形成机制一直难以确定。现在，对活斑马鱼（这种鱼是透明的，因而方便研究）的血管形成所做的高分辨率延时成像研究表明，血管内腔是由细胞内液泡合并形成的，液泡合并后又融合进了胞质膜中。该研究最终为已有一个世纪之久的关于内皮空腔形成的融合模型提供了活体确认，并且最终推翻了关于血管形成的其他模型，消除了人们对细胞培养“赝品”的担心。 (责任编辑：泉水)

搜索

热门标签:

英国《自然》杂志2006年7月27日精选