Volume 446 Number 7134 pp347-468 (22 March 2007) March 22, 2007
封面故事：可以“推”动的化学反应
大多数化学反应的进行，需要反应物越过一个能量障碍。通常所提供的能量是热能、光能、压差或电势。现在，令很多化学家感到吃惊的是，机械力也被列在其中。也就是说，对于一个化学反应来说，我们可以把它“推”一把。在超声波的影响下，特殊设计的聚合物的重排反应可以加快，反应通道会出现偏向，产生从纯粹热或光诱导反应不能获得的产物。这些聚合物含有一种mechanophore，其位置在来自拉伸流（extensional flow）的力最大的点上。除了为控制化学反应提供新方法外，这项研究工作还会导致具有机械适应性的材料问世，如能够产生一种信号来警告将要出现的损坏、进行结构改变以减慢损坏速度、甚至自我修复的聚合物材料。封面图片：Benjamin Grosser, Imaging Technology Group, Beckman Institute, UIUC
March 22, 2007
大型梭菌类细胞毒素的自催化分解
Clostridium difficile是在医院中发生的感染的原因。它见于一些健康成年人的大肠中，正是由于在抗生素治疗过程中“好的”肠道细菌数量的减少，才为C. difficile毒素引起严重腹泻和大肠炎创造了条件。一项新的研究表明，所有大型梭菌类细胞毒素的分解是一个自催化过程，也就是说该毒素激发其本身，是由宿主纤维醇磷酸酯共因子诱导的。C. difficile感染极难治疗，所以将治疗药物瞄准这一由毒素激发的分解过程具有潜在重要性。
March 22, 2007
维生素B12生物合成的最后一关被攻克
维生素B12（钴胺素）是已知最大的非聚合物天然产物之一，是惟一完全由微生物合成的一种维生素。尽管进行了多年研究，但科学家对该维生素的一部分的生物合成仍然很不了解。现在，研究人员终于揭示了其生物合成中的最后一个未知步骤。BluB的X-射线晶体结构已被确定。它是一种酶，利用分子氧来分解黄素（四羟酮醇）单核苷酸共因子，形成维生素B12的低配体。这一反应是一例不寻常的过程，即一种共因子在酶催化下被破坏来合成另一种共因子。
March 22, 2007
关于金催化活性的研究
含有金的过渡金属催化剂，尤其是cationic phosphine-gold(I)复合物，正在成为种类越来越多的合成转化反应的强大催化剂。对金、尤其是对相对论效应的理论研究，能为合理解释这些催化剂所观测到的活性提供一个框架。David Gorin 和 F. Dean Toste利用实验和计算数据总结了我们目前对均一的金催化作用的理解，重点是以前未研究过的活性以及新方法的开发。
March 22, 2007
不用保护官能团的新合成方法
全合成（用结构较简单的起始材料来合成复杂有机分子的过程）在过去50年里取得了引人瞩目的进步。尽管取得了这些进步，但能够生成足够数量大天然产物、供进一步研究的合成路径仍然是一个相当大的挑战。为了满足这一需求，一组化学家发现，在合成过程中使用“保护”官能团的例行做法是实现这一目标的一个关键障碍。在一个分子的其他部分在发生化学转变的时候，经常需要“保护”官能团来掩蔽该分子的活性部分。为了演示新方法所具有的潜力，该文作者们在没有使用任何一个“保护”官能团的情况下合成了一个大家族的海洋生物碱中的几个成员。该方法使他们能够在10步或更少的反应步骤中获得以前需要20步或更多化学反应步骤才能获得的数量有意义的分子。
March 22, 2007
地幔上涌事实上不对称
新海洋壳是随地幔上涌在中洋脊产生的，这个过程过去被假设在活跃山脊下是对称的。但来自East Pacific Rise的新的地震成像数据表明，事实不是这样：地幔上涌事实上是歪斜的。这也许是海洋扩散中心的分割化的部分原因，并且也许还可解释为什么该山脊的一部分火山和热液活跃、而另一部分却处于休眠状态。
March 22, 2007
YORP效应被观测到
YORP（Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack）效应是太阳系中的一个重要影响因素。实际上观测它的作用过程是非常困难的，但是现在，对小行星1862 Apollo科学家已经做到了这一点。当太阳能从一个非对称天体被发射并重新辐射时，YORP效应出现。所产生的力起一个引擎的作用，驱动该天体转动。这一同样的非对称性还可被用来跟踪一个小行星的转动，因为它在不同时间反射不同数量的光。重新分析关于小行星1862 Apollo自旋的记录，研究人员发现，由于YORP效应，它的转动速度在仅仅40年时间里就已经增加了额外一圈，在效果上相当于增加了一天，即便Apollo的直径远远大于一公里。
March 22, 2007
北美岩石圈底部和顶部的错位
一组地震图片、地质年代资料和板块运动重建资料，被用来比较北美岩石圈底部和顶部一个热点轨迹的位置和年代。这项工作显示，该轨迹的表面和深部存在一个明显错位；随着轨迹年龄的增长，该错位也在增加。该错位可以由北美底下地幔岩石圈中的蠕动得到最好的解释。这些观测结果所暗示的剪切作用表明，板块运动是由板块底部的粘性牵引力驱动的，而不是被其阻滞的。这一结论对于了解板块构造的驱动力有重要意义。
March 22, 2007
影响生物多样性的生态因素和演化因素
生命的多样性被认为是源自一系列演化突发事件或“适应性辐射”。造成这些突发事件的条件是什么？为什么它们会在大灭绝之后出现、会出现在岛屿上、并且从时间上来讲是零星或偶然出现的？Justin Meyer 和 Rees Kassen在一个包含原生动物捕食者Tetrahymena thermophilia及其细菌猎物的群落中为我们提供了实验证据，该证据表明，引起演化突发事件的演化过程受这些捕食者影响。要减少猎物的种群数量，捕食者会降低猎物物种分化成新形式的速度。捕食者在孤立的岛屿上数量稀少，而且有时会发生大量灭绝，说明它们的缺席是随后发生的突发演化事件的一种催化剂。在另一篇论文中，Fukami等人利用模型细菌种群发现，生物多样性是向群落内迁移的生态过程和群落内的多样化演化过程这两个过程的结果。这意味着，只有将生态和演化综合起来，才能充分认识生物多样性。
March 22, 2007
一个分子受体中两个效应的测量与区分
环核苷酸门控（CNG）通道是眼睛的光受体和鼻子的化学受体中调控电响应的膜蛋白。Biskup等人对由四个相同的亚单元组成的CNGA2通道中的配体结合和通道激活进行了同时测量。这使得人们首次有可能对一个分子受体中影响结合和影响构象变化的效应进行区分。分析显示，通道激活有一个令人吃惊的机制，该机制不符合具有相当结合点的已有门控模型，但却适合一个在配体结合中有高度正/负合作性的模型。
March 22, 2007
怎样防止心肌肥大发展成心脏衰竭？
心脏增大或心肌肥大是对工作量增大的一种生理反应，帮助维持心脏功能。然而，如果这种状况时间长了，它会发展成心脏衰竭。在用一个心肌肥大小鼠模型所做的一项研究中，研究人员对这种转变是如何发生的有了新的认识。当实验动物心脏增大时，会形成新的血管来支持它。但大约两星期后，肿瘤抑制蛋白P53会在心脏细胞中积累，血管形成被阻断，小鼠出现心脏衰竭。通过抑制P53或通过促进血管形成来影响这一过程，也许可以成为阻止心肌肥大向心脏衰竭发展的一种手段。
March 22, 2007
SD序列与第一个肽链的形成
核糖体不在一个mRNA的末端启动转录过程，相反，它们会结合到一个内部点（Shine-Dalgarno (SD)序列）上，然后单向转位。对断开核糖体的mRNA 和 30S部分之间的结合所需的力进行的精确测量显示，在第一个肽链形成之前，SD序列稳定核糖体-mRNA的相互作用。一旦该肽链形成，SD序列就不再稳定它。所以，最初肽链的形成是核糖体释放SD的一个触发因素，而且还可能是允许核糖体开始沿mRNA 运动的一个重要因素。
March 22, 2007
端粒酶是怎样组合成形的？
端粒酶（起稳定线形染色体端部这一重要作用的核糖核蛋白（RNP）组合体）的生物起源是一个健康细胞中的一个重要过程，破坏它们的突变能引起疾病。研究人员对RNP组合体的机制很不了解。Michael Stone等人利用一种单分子方法对端粒酶组合体进行了实时分析，对每个组合步骤的精确顺序进行了分解。他们的结果确定了一个分成不同层次的组合机制，该机制包含两个连续的步骤—由蛋白诱导的RNA折叠，最后是将端粒酶复合物模制成它的功能形状。
ContentsEditorials
Millennium development holes p347
The political commitment to helping the developing world is failing to deliver on its promises. The problem is made worse by the questionable evaluation of progress.
doi:10.1038/446347a
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Independence day? p347
Spain has increased science funding but now needs to modernize the organizations at the top.
doi:10.1038/446347b
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Going underground p348
A new study's recommendations for carbon capture should be pursued.
doi:10.1038/446348a
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Top of pageResearch Highlights
Research highlights p350
doi:10.1038/446350a
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Correction p351
doi:10.1038/446351a
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Top of pageNews
Special Report
Degrees in homeopathy slated as unscientific p352
Alternative therapies are now a degree subject at some British universities. But do they deserve these credentials? Jim Giles reports.
doi:10.1038/446352a
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See also: Editor's summary
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Graphic detail: Where politicians stand on climate change p354
Since the Democrats took over the US House and Senate, ever more committees on climate change are holding hearings on a nearly daily basis. This month the leader of the House, Nancy Pelosi, formed yet another one, the Select Committee on Energy Independence and Global Warming, leaving even Washington energy analysts struggling to keep up with it all. Emma Marris charts the key players in terms of clout and greenness.
doi:10.1038/446354a
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Agencies join forces to share data p354
US to create a universal database of all its research results.
Declan Butler
doi:10.1038/446354b
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Looking for hidden signs of consciousness p355
A 'brain-activity' test for patients in a vegetative state has divided neurologists.
Kerri Smith
doi:10.1038/446355a
Full Text | PDF (191K)
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Sidelines p355
doi:10.1038/446355b
Full Text | PDF (191K)
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A jump that would prove Newton wrong p357
A law of physics could break down on the equinox.
Philip Ball
doi:10.1038/446357a
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Tamiflu side effects come under scrutiny p358
Is Tamiflu causing suicidal behaviour?
Ichiko Fuyuno
doi:10.1038/446358a
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Experts call for active surveillance of drug safety p358
Drug agency urged to use latest technology to spot side effects early.
Meredith Wadman
doi:10.1038/446358b
Full Text | PDF (213K)
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News in brief p360
doi:10.1038/446360a
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Top of pageBusiness
There goes Texas p362
A big deal in a big, conservative American state shows that energy utilities can no longer ignore CO2 emissions. Emma Marris reports.
doi:10.1038/446362a
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In brief p363
doi:10.1038/446363a
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Market watch p363
doi:10.1038/446363b
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Top of pageNews Features
Materials science: Unexpected tricks of the light p364
The buzz over invisibility cloaks is fun — while it lasts. But metamaterials are likely to transform optics through more mundane applications. Katharine Sanderson reports.
doi:10.1038/446364a
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See also: Editor's summary
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Four years in Iraq: Lives in limbo p366
Many Iraqi academics have escaped death threats only to find that their qualifications are obsolete and immigration authorities are unsympathetic. Jim Giles hears their stories.
doi:10.1038/446366a
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Four years in Iraq: The war against wounds p369
The US military is getting a lot of flak for the way it treats wounded soldiers returning from Iraq. Emma Marris reports on the advances in medical care that are helping to bring them home.
doi:10.1038/446369a
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Top of pageCorrespondence
Poverty reduction must not exacerbate climate change p372
Terence P. Dawson and Simon J. Allen
doi:10.1038/446372a
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Genetic test may lead to waste of healthy embryos p372
Roger Gosden
doi:10.1038/446372b
Full Text | PDF (78K)
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Intellectual edge can be gained in translation p372
Francesco Colucci
doi:10.1038/446372c
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Top of pageCommentary
Science degrees without the science p373
Some UK universities offer science degrees in complementary medicine. David Colquhoun argues that these are not science but anti-science, and asks who is to blame.
doi:10.1038/446373a
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See also: Editor's summary
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Top of pageBooks and Arts
The interior designer p375
Can the physiological agents of homeostasis create the appearance of design in nature?
Claus Wedekind reviews The Tinkerer's Accomplice: How Design Emerges From Life Itself by J. Scott Turner
doi:10.1038/446375a
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