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3月16日《自然》杂志内容精选
  文章来源: 发布时间:2006-03-22 【字号: 小  中  大   


    封面故事:构建DNA纳米结构的新方法

    DNA是纳米结构的一个流行的构造单元,因为它既能自组装,又具有可编程性,而且还有大量化学方法可用来对其进行操纵。关于DNA纳米材料的制造问题已有大量文献,但本期Nature上描述的一个新方法却打破了很多常规。不可思议的是,虽然该方法忽略了序列设计、链的纯净度和链的集中比例,但它却能使所构建的DNA纳米结构比以前任何时候所构建的都更大、更复杂。这种从下往上“一锅烩”的方法用几百个短的DNA链来将一个非常长的链像订书针那样钉成二维结构,就像本期封面所示的那样,可以做成任何想要的形状,如方形、“纳米脸形”和五角星形。各个“订书针”也可以进行改造,将其做成纳米尺度的像素,后者可用来在一个100纳米的给定形状上生成表面图案。

    物理学家的冬奥会

    冬奥会于上月在都灵开幕的时候,70多位物理学家也齐聚日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN),参加“大强子对撞机奥运会”。大强子对撞机的英文简称为LHC,它是世界上最大、功率最强的粒子加速器,目前正在欧洲核子研究中心建设。在这个“另类”奥运会上,理论物理学家们编制出一些数据集,来模仿新的加速器将产生的大量数据。LHC奥运选手们通过解释这些假想的数据已经热身,他们将在8月份的夏季LHC奥运会上还有一次机会。然后,在2007年LHC开机后,他们新建立的理论将要面对真实数据的检验。

    褐矮星质量和半径的直接测量

    褐矮星是所谓的“失败的恒星”,它们没有足够的质量来维持核反应,但质量又太大而无法成为行星。由于处在这种“夹在中间的位置”,褐矮星能为我们了解恒星和行星的性质及起源提供独特的线索。此前,一直不可能直接测量褐矮星的基本物理性质。但现在,由于在“猎户座”星云恒星形成区域一个正在发生星蚀的双星体系中发现了两颗年轻的褐矮星,天文学家就有可能同时对两颗褐矮星的质量和半径进行测量了。令人吃惊的是,质量较小的一颗褐矮星是两者中更热的一颗,这是一个与关于同时期褐矮星的所有当前理论模型的预测结果都相反的发现。

    三体量子态的实验演示

    在量子物理的奇异世界中,三种相互作用的粒子能形成一个松散约束的体系,即便二粒子引力太弱不允许结合成一个粒子对。这种奇异的三聚状态是在35年前由俄罗斯物理学家Vitali Efimov预测的,他为解决极为困难的量子力学三体问题找到了一个引人注目的、违反直觉的方法。Efimov著名的结果在理论“少体”物理学中是一个里程碑式的结果,但此前这些奇异的量子态一直未能通过实验来演示。现在,研究人员在一个由铯原子构成的超冷气体中做到了这一点。

    阿尔茨海默氏症的早期信号

    在患阿尔茨海默氏症近15年后才被诊断出来的患者身上,研究人员注意到了记忆力减退的迹象。现在,用阿尔茨海默氏症的一种小鼠模型所做的实验,追踪到了这种早期信号的一个可能的原因,即一种可溶性淀粉质贝塔-肽聚合物在细胞外的积累。当将该物质从患类似于阿尔茨海默氏症的疾病的小鼠身上分离出来、随后注射进大鼠体内时,大鼠也表现出短暂的记忆力减退,而这种记忆力减退与斑块形成或神经元损失(阿尔茨海默氏症的典型特征)无关。这项工作表明该物质是一个潜在的诊断目标,同时也提出这样一个可能性:如果能够足够早地针对这个目标采取措施,也许能够防止或延迟该疾病后期典型的永久性结构变化的出现。

    在单分子层次上对基因表达的直接观测

    分子生物学上一个中心假设是,细胞通过将DNA转录成信使RNA来发挥作用,后者然后又被翻译成蛋白质。这个假设我们都非常熟悉,而且也没有争议。但基因表达一直没有在一个活细胞中、在单个分子基础上被直接实时观测到。现在,研究人员开发出一个活细胞分析体系,它使得这种单分子直接观测成为可能,并且可以显示基因表达在活细胞中是怎样进行的。在大肠杆菌、酵母和小鼠胚胎干细胞中试验过的这个分析体系表明,蛋白分子是脉冲式产生的,每个脉冲中分子的分布可以被测定出来,以指示基因表达水平,后者可在不同条件下进行比较。这一成果有可能将基因表达分析工作的灵敏度提高到远远超过当前方法所能达到的水平。

    萤火虫荧光颜色变化的诱因

    萤火虫利用彩色光进行交流,这种彩色光是当一种被电子激发的氧化荧光素(由荧光素酶产生)恢复到其基态时发射出来的。这种酶的点突变能大大改变这一生物光的颜色,而且尽管荧光素酶的X—射线晶体结构以前已经获得,但这种颜色变化的精确性质却一直让生物学家们捉摸不透。现在,Nakatsu等人解决了处于几种不同状态的荧光素酶的X—射线晶体结构,并且发现一种异亮氨酸残体中的一个特定构象变化是生物光颜色变化的诱发因素。

    

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