封面故事： 一组关于果蝇研究的重要文章

本期Nature发表了一组关于遗传实验室中常用动物果蝇的重要论文。中心的一篇（203页）是由“果蝇12基因组联合体”发表的关于10种果蝇基因组序列的论文。该文将10种新测序的基因组（所对应的果蝇种分别为sechellia、 simulans、 yakuba、 erecta、 ananassae、 persimilis、 willistoni、 mojavensis、 virilis 和 grimshawi）与两个以前已知的序列（分别对应D. melanogaster 和 D. pseudoobscura）进行了对比。由此获得的遗传变异数据库对关于推动物种形成的演化力的研究非常有价值。第二篇重要的合作论文（219页）对这12个果蝇基因组序列进行了分析，以寻找在演化过程中保留下来的元素，并且报告了很多特定序列主题在保留与功能之间的关系。研究人员发现了一个细致的监管网络，其作用是识别对蛋白进行编码的基因和外显子、RNA基因、微RNA和它们的作用目标。一篇“News and Views”文章对这些基因组论文做了讨论。 另外两篇研究论文利用新的基因组数据来研究基因表达：第一篇研究的是表达偏向于雄性的基因和对每个种来说独特的基因（233页）；第二篇对果蝇性染色体上的基因剂量补偿的演化进行了跟踪（238页）。四篇新的评论文章分析了关于果蝇的最新研究工作是怎样将这种在遗传上适应性很强的实验室模型动物带入激动人心的新领域的。Pierre Leopold 和Norbert Perrimon对内分泌和体内平衡方面的研究进展进行了评论，这些进展奠定了果蝇作为哺乳动物生理学、甚至人类疾病研究模型的地位（186页）。根据Thomas Lecuit 和 Loïc Le Goff的报告（189页），果蝇已经被证明是研究控制生长中的组织中的细胞形状的通道的一个强大体系。Leslie Vosshall对将果蝇的神经回路和行为联系起来的重要研究工作进行了评论；John Lis对重写了教科书上关于转录和基因表达的观点的果蝇研究工作进行了评论（193页）。Claude Desplan对过去30年间果蝇研究工作的变迁进行了综述。（Essay）

金属有机化学

催化性烯烃置换是一个功能强大的化学转化过程，可被用来将相对简单的含双键的化合物转化成更复杂的化学结构。为此，它引人注目地丰富了化学合成领域的内容，因为它可被用来制备天然产物、药类化合物和聚合物。在这篇Review文章中，Amir Hoveyda 和Adil Zhugralin对使得这一获得诺贝尔奖的反应得以进行的催化剂进行了讨论，介绍了置换过程何以可被用来合成复杂的天然产物，指出了仍然需要化学界去研究、以充分实现这一催化过程潜力的几个关键问题。

一个新概念的cQED体系

物理学的一个中心目标是了解物质与光之间的相互作用。在“腔量子电动力学”（cQED）中，一个光学谐振器可被用来增强原子的这种相互作用。以前的研究工作已经演示了所谓的“强耦合”，在这个体系中，各个原子的辐射特性与光场的状态密切相关。Brennecke等人（Letter p. 268）和Colombe等人（Letter p. 272）现在演示了一个新概念的cQED体系。在这个体系中，原子被冷却，直到它们形成一种玻色-爱因斯坦凝聚态（占据一个物质-波场的一个模式），并与光场进行相同地、强力地耦合，共享一个激发。这个结果也许能为在量子通信和信息处理方面的应用打开大门。

能优化蛋白三维结构模型准确性的计算方法

“蛋白折叠问题”（protein folding problem）和“相问题”（phase problem）对生物学家来说是有名的难解之谜。Qian等人利用一种新的计算方法来优化蛋白的三维结构模型。当用来优化由NMR数据生成的模型时，他们的方法能提高这些模型在骨干构型和核心侧链位置上的准确性。这种方法可被用来生成用于解决分子置换试验中的X-射线晶体学相问题的明显更好的解决方案，同时还能产生可用于分子置换的一个蛋白结构预测结果。

土壤中的新鲜碳和古老碳

世界上的土壤储存的碳多于生物质和大气中所存在的碳。现在，实验证据表明，将来自新鲜植物的碳向下层土壤输送可刺激微生物活动，导致有千年时间的碳的矿化。这个结果支持最近提出的一个观点，即深层有机碳的保持是由于分解者缺少能量，而新鲜碳的供应量在深层一般都较低。这所反映的问题是，大量的这种深层碳将不会对温度的未来变化做出反应，因为分解受到新鲜碳供应的限制，从而限制了人们预测存在 的在全球变暖与土壤有机碳分解之间的正反馈。这些结果可能意味着，任何会增加沿土壤剖面的新鲜碳分布的管理实践（如耕地作业、以及具有广泛根系的抗旱作物的使用等）都将刺激这种古老的、被埋藏在地下的碳的损失。

土星转动周期之谜

巨型行星的转动周期通常是通过射电发射来测量的。在土星上，射电周期（以及磁圈磁场）多年间以正负1%的幅度进行波动。这是“卡西尼”时代的一个主要谜题。Zarka等人发现了这一周期的迅速波动（20-30天），并且表明其可能的原因是土星附近太阳风速度的变化。太阳风似乎对土星的磁圈有深度影响。最终也许有可能消除太阳风的这种影响并确定土星真正的转动周期。

果蝇探测环境湿度的分子机制

自上个世纪初以来，科学家就已经知道很多生物具有探测环境湿度的能力。实际上，对很多生物来说，这种能力是生存的关键。昆虫身体很小，这使得它们对于湿度的变化尤其敏感，因此昆虫一直是研究这种感觉能力的最好模型。然而，尽管科学家做了很多努力，但这种感觉的细胞和分子机制仍然是一个谜。现在，Liu等人提供了关于这一复杂感觉体系中所涉及的分子机制的一些线索。他们发现，果蝇的三个TRP通道参与湿度的探测：water witch (ww)是探测潮湿空气所需要的，而nanchung (nan) 和inactive (iav)是探测干燥空气所需要的。他们还发现，表达这些通道的神经元能够刺激果蝇触角上不同的传感性茸毛。机械传感模块可能是决定果蝇这种探测其所碰到的环境提示的能力的生理基础，而这些环境提示也许又能使环境中水分含量的微小变化能够被探测到。

Smo的胞质尾传输Hh信号的机制

Hedgehog (Hh)形态发生素（morphogen）在从昆虫到哺乳动物在内的很多不同动物物种的各种不同成形事件中决定细胞的分化和增殖。7-跨膜蛋白Smo跨越胞质膜传导Hh信号，但科学家对Smo激发的分子机制却很不了解。Zhao等人通过实验揭示了Smo的胞质尾传输Hh信号的机制。

关于对流层和平流层臭氧的研究工作

臭氧是地球对流层化学和热平衡的关键，控制大气的这一层通过形成羟基自由基来氧化和清除其他污染物的能力。对流层臭氧还是一种重要温室气体。虽然低层对流层中的光化学是对流层臭氧的主要来源，但臭氧的平流层-对流层输送对对流层臭氧的总体气候影响、预算和长期趋势来说也很重要。这里，Hocking等人介绍了利用现代化windprofiler雷达、并将它们与频繁的臭氧探空仪发射和计算机模拟结合起来分析平流层臭氧对对流层臭氧可能产生的影响的研究工作。

心脏的非对称性

在过去的10年，人们在了解左-右成形机制方面取得了明显进展。然而，不对称形态发生的细胞和分子基础基本上仍然是不清楚的。Yashiro等人发现，转录因子Pitx2能在心脏的外流道中诱导产生一个动态的形态变化，这能导致向鳃弓动脉系统的血液供应出现不对称。这种不均衡的血液分配导致有差异的信号响应，后者引起大动脉发生非对称的改造。

组蛋白去甲基化酶JHDM1B的功能

组蛋白修饰（如赖胺酸残迹的甲基化）能影响染色质结构和基因表达。组蛋白甲基化可以被JmjC-domain家族的组蛋白去甲基化酶逆转。这样一种组蛋白去甲基化酶JHDM1B曾被认为是一个肿瘤抑制因子。在本期Nature上，Frescas等人介绍，JHDM1B抑制核糖体RNA基因的表达，它涉及组蛋白H3的三甲基化赖胺酸-4残迹的去甲基化。JHDM1B还影响细胞生长和增殖，所以JHDM1B的水平降低也许有助于肿瘤发育。