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nature中文摘要 2015.3.19

时间: 2015年03月27日 | 作者: | 来源: 环球注册新宝GG(huanqiukexue.com)
英国人口精细尺度遗传结构;可视化DNA和RNA双链体错配;NGC 5253星系恒星形成;2000-2010年间二氧化碳导致表面辐射;亚马逊流域碳汇降低;果蝇脑中的热传感处理机制
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 Vol. 519 No. 7543 19 March 2015

 

The fine-scale genetic structure of the British population

英国人口的精细尺度遗传结构

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14230.html

doi:10.1038/nature14230

 

 

就其作为历史性人口统计学事件的表征及扰乱疾病研究的潜力而言,人类种群之间在精细尺度上的遗传变异十分有趣。本研究组利用基于单倍型的统计方法,分析了全基因组的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)数据。该数据来自精挑细选自英国不同地区的2039个个体样本。其结果揭示了丰富而详细的遗传分化模式,其中基因簇的分化和地理学上个体来源的分化相一致。该分析中的区域性遗传分化和变化模式与来自欧洲的6209个个体样本表现出共同起源的特征,这清楚地表明了历史上的一次人口统计学事件。我们估计盎格鲁-撒克逊迁移对英格兰东南部的遗传贡献小于二分之一,并且确定了没有携带此次迁移遗传材料的地区。本研究组提出,从中石器时代到罗马时代的这段时间中,有一次重大的从欧洲大陆到英格兰西南部的人口迁移。本研究组还证明了,在英国的非撒克逊地区,人口可分为有各自遗传分化的亚组,而不是一个统一的“凯尔特人”族群。

 

Visualizing transient Watson–Crick-like mispairs in DNA and RNA duplexes

可视化DNA和RNA双链体中的瞬时类沃森-克里克错配

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14227.html

doi:10.1038/nature14227

 

 

人们一直相信,稀有的互变异构和带负电的核碱基有重要的基础生物学功能,然而它们如此稀少、稍纵即逝,再加上跟普通碱基在质子运动上的区别又十分微小、难以可视化,以至于它们的普遍性和功能的重要性无法被验证。利用核磁共振(NMR)弛豫弥散技术,本文证明,DNA和RNA双链体中的摇摆性dG•dT和rG•rU错配跟一种短寿、低丰度的类沃森-克里克错配处于动态平衡状态,后者可被稀有的烯醇式的或带负电的碱基稳定化。这些错配能逃过沃森-克里克配对检查点,并有几率(10-3到10-5)存在下去。这一性质暗示它们在复制和翻译过程中起到普遍的作用。本研究证明,稀有的互变异构和带负电的碱基在核酸中广泛存在,并且它们结构和功能上的复杂性也要超乎经典的碱基。

 

Highly efficient star formation in NGC 5253 possibly from stream-fed accretion

NGC 5253星系恒星高产可能源于气体吸积

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14218.html

doi:10.1038/nature14218

 

 

如今的银河系,由气体云团形成恒星的效率是很低的。低恒星产率是星系演化的一个关键参数:它可以用来解释为什么在大爆炸之后近140亿年的今天还有恒星在形成,为什么星团会在形成之后分散,形成星系盘或者隆起。然而,银河系大量古老的束缚星团(球状星团)的存在表明,在100亿年前这些球状星团形成之时恒星形成效率较高。以本星系群中的矮星系NGC 5253上一个具有高恒星产率的年轻星团为例。本文我们检测到了这个大质量星团中的CO在转动量子系数J = 32时的转动跃迁。该气体云团具有热量大、高密度、静态和灰尘富集的特点。我们认为它气尘比值比银河系低是因为其中嵌入了星团导致灰尘富集的缘故。NGC 5253上恒星产率超过了50%,是银河系的十倍。我们认为NGC 5253上恒星高产是因为在恒星形成时,发生了气体吸积,有一团气体被吸入了星系。

 

Observational determination of surface radiative forcing by CO2 from 2000 to 2010

2000-2010年间二氧化碳导致表面辐射强迫的观测结果

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14240.html

doi:10.1038/nature14240

 

 

二氧化碳以及其它温室气体造成的气候影响通常通过辐射强迫(rediative forcing)来进行量化,计算为工业革命前与现在不同温室气体浓度下地球辐射场估计值之间的差。根据辐射传输模型的计算结果,自1750年以来,随着二氧化碳的增加,全球对流层顶的年平均辐射强迫的变化量为1.82±0.19瓦每平方米。然而,尽管已有全面的注册新宝GG讨论和对于充分混合温室气体的气候效应的模型,我们对二氧化碳增加造成的辐射影响却没有多少直接的观测证据。本文给出了基于观测的直接证据,证明晴空CO2表面辐射强迫的变化与2000-2010年间CO2大气CO2增加了22 ppm直接相关。两个观测点(南部大平原和阿拉斯加北坡)强迫的时间序列是通过大气辐射干涉光谱以及其它辅助测量设备和详尽的辐射传输计算反演而来的。两条时间序列均显示有一个每十年0.2-2W/m2的显著增长趋势(各自的不确定度为每十年±0.06-2 W/m2和每十年±0.07-2 W/m2),季节变化范围在0.1-0.2 W/m2之间。这大约是正在逐渐减少的长波辐射的10%。这些结果证实了人类排放导致大气温室效应的理论预测,并为CO2浓度上升影响地表能量平衡提供了实验证据(该影响可从光合作用及呼吸作用发生时间变化体现出来)。

 

Long-term decline of the Amazon carbon sink

亚马逊流域碳汇的长期降低

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14283.html

doi:10.1038/nature14283

 

 

大气二氧化碳的浓度记录显示,近几十年里,陆地表面是一个重要的全球碳汇,其中热带雨林占据了相当大的比例,尤其是亚马逊地区。然而,随着气候和大气成分的不断变化,这些陆地碳汇将如何演变目前还未可知。本文采用含有321个地点的分布网络分析了30余年来亚马逊雨林生物量的动态演变。尽管这一分析证实,亚马逊雨林已经长期充当了生物量汇的角色,我们却发现其碳积聚呈现减少的趋势。与上世纪90年代相比,过去十年间,地上生物量的净增量下降了三分之一。这是最近生长速率增加趋于平缓的结果,同时生物量的死亡率增加,导致碳的生命周期缩短。导致死亡率增加的可能原因包括更大的气候变率,以及死亡率的增加导致树木寿命减少的反馈效应。本文观察到的亚马逊雨林碳汇减小的趋势与全球陆地碳汇增加的趋势截然相反,并且与根据模型数据产生的预期也不尽相同。

 

Polyploidy can drive rapid adaptation in yeast

多倍性促使酵母快速适应

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14187.html

doi:10.1038/nature14187

 

 

在整个进化树上,处处有多倍性现象,然而其对于演化的影响,人们尚未完全理解。人们假设多倍性——通常是指基因组染色体成组地增加——能改变进化适应的速率。这可能是通过多倍性对有利变异的频率或适应性的复杂影响实现的。举个例子,全基因组的复制会导致多倍体的产生,而在多种类型细胞和生物体中,这会进而引发多倍体中染色体的错误分离、破坏细胞的遗传稳定性。这种稳定性的破坏被认为会进一步为微生物提供适应性变异,也能促使哺乳动物细胞癌变。多倍性也许还能以另一种方式影响适应——即通过细胞生理学方面针对倍性的特异性改变。本研究组进行了体外进化实验,以直接检验多倍性是否能加速进化适应。相比单倍体和二倍体,四倍体适应的速度要快得多。数学建模表明,四倍体的快速适应现象来源于其更高的有利变异速率和更强的适应性效应。该预测已被对于进化实验克隆全进行的基因组测序和表型分析验证。染色体非整倍性、协调染色体丢失和点突变都能带来较大的适应性改善。本研究组发现了数个只在四倍体菌株中表现出有利影响的变异。总而言之,实验结果提供直接的定量证据证明了在某些环境中多倍体能加速进化适应。

 

Thermosensory processing in the Drosophila brain

果蝇脑中的热传感处理机制

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14170.html

doi:10.1038/nature14170

 

 

和脊椎动物一样,果蝇借助对立的双向温度感受细胞处理外部温度变化:有些细胞升温兴奋降温受抑制,而其他细胞则降温兴奋升温受抑制。处理这些信号的中央回路仍不清楚。在果蝇的脑中,一个特定区域从温度感受细胞接受输入信号。本文介绍,位于这个区域的、经遗传学鉴定的一类与众不同的投射神经元(projection neurons, PNs)会因降温、升温或两者中任意一个产生兴奋。降温兴奋型投射神经元主要从冷觉感受器接受前馈信号。作为对比,升温兴奋型投射神经元既可从热觉感受器接受信号,又可以从冷觉感受器通过抑制性中介神经元接受交叉抑制信号。特别的,这种交叉抑制可以解释升温引起的兴奋,因为升温会压制冷觉感受器的活动。这反过来又会激活升温型投射神经元,并会与升温引起的兴奋产生协同作用。交叉抑制可以抵消与升温型和降温型感受细胞正向相关的非温度变化活动(噪声)。我们的结果揭示了中央回路如何结合双向对立的神经元来构造敏感和健全的神经信号处理方式。

 

Temperature representation in the Drosophila brain

果蝇脑中的温度表示

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14284.html

doi:10.1038/nature14284

 

 

在果蝇体内,快速的温度变化可以通过身体外周的精细感受器探测到,并在脑中形成简单的冷热感受网络图。然而,果蝇对温度表现出了一套复杂的先天和后天反应,表明它们能够从简单的输入中提取出多样的信息。本文界定了果蝇大脑中用于温度表示的解剖学和生理学方面的全部机能。首先,本研究组采用光亲和标记法,来追寻哪些连接点延迟了外围温度感受信息传向高级大脑中枢。本研究组发现这些路径大部分汇合到三个目标区域:蘑菇体,侧角区(这两个区域都是有名的感觉处理中心),以及前脑后外侧(本研究组现在界定其为温度表示的主要位置)。接下来,我们使用体内钙成像的方法,描述了分别对热或冷刺激兴奋的温度感受投射神经元。快速适应神经元表现出瞬时的“开”与“关”反应,卓有成效地追踪快速温度起伏;与此同时,慢速适应神经元可以对简单温度变化做出更好的反应。意外地,我们还发现了一群可以对升温和降温都做出宽泛响应的细胞团,并且发现,在一个简单的两向温度偏好试验中,这些细胞对于正常地规避热或冷都是必要的。综合来看,实验结果揭示了果蝇大脑中对温度变化起反应的神经元团体,证明了一个宽泛反应的细胞系对快速规避行为有重要影响。此外,本文还阐释了果蝇如何从位于单一突触站的简单血管小球匹配提取出刺激质量、时序结构以及强度等信息。

 

A human tRNA synthetase is a potent PARP1-activating effector target for resveratrol

人类一种tRNA合成酶是可被白藜芦醇靶标的有效PARP1活化效应因子

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http://www.nature.com/nature/journal/v519/n7543/full/nature14028.html

doi:10.1038/nature14028

 

 

据报道,白藜芦醇通过启动诱导生存基因的应激反应,能够延长寿命,且具有心脏神经保护、抗糖尿病和抗癌等效应。因为人类酪氨酸转运RNA(tRNA)合成酶(TyrRS)在应急条件下被转运到胞核中,本研究组认为白藜芦醇可能利用其与酪氨酸类似的酚环,使自身纳入TyrRS的活性位点口袋,从而一同被转运到核内,并在核内发挥作用。本文展示了在2.1埃(Å)分辨率下与TyrRS结合的白藜芦醇共晶体结构。白藜芦醇使TyrRS催化活性丧失,并将其重定向至细胞核功能,同时激活NAD+-依赖型自聚ADP核糖基化(ADP-ribose)聚合酶(PARP1)。关键应激信号通路的下游激活与TyrRS–PARP1–NAD+协同有因果关系。这种协同同样在小鼠上有体现,可特异地被白藜芦醇替代物——酪氨酰腺苷酸类似物阻碍。对比通过选择性剪接破坏活性位点的功能上多样的无催化活性的tRNA合成酶,本文中的非剪接无催化活性的TyrRS揭示了白藜芦醇生理机制是如何依赖一个新发现的PARP1和NAD+通路的。

 

(来自《自然》。翻译:高睿,李伯勋,李奥,杨玉洁,张鹤,魏若妍;审校:李伯勋,丁家琦,程孙雪子)