封面故事: 光敏感通道嵌合体的X射线晶体结构

光敏感通道是藻类中的光控离子通道，它们作为光遗传学药物在神经科学实验室迅速为人们所熟悉：表达光敏感通道的神经元的活动在复杂性达到活哺乳动物同样程度的系统内可以通过光来控制。现在，由两个光敏感通道构成的一个嵌合体的X射线晶体结构已被以2.3Å的分辨率确定。该结构显示了这一离子通道的分子架构，其中包括与视网膜相结合的区域和阳离子通道。这项工作为具有增强性能的光敏感通道变体的设计铺平了道路。

通过物种形成逆过程发生的物种灭绝

物种灭绝以两种非常不同的方式发生。第一种是种群数量的简单下降。不太明显的是第二个机制：以前截然不同的物种通过物种形成过程的一个逆转而合并。这个过程降低生物多样性，尽管未必会降低现存动物或植物个体的总数。对来自遭受重大多样性损失的17个欧洲大湖的本地白鱼的历史和现代数据所作的一项分析，显示了后一个现象的发生过程。有可靠证据表明，“超营养作用”（一个湖泊随时间推移所发生的生物富集）通过逆转生态性物种形成过程促使很多本地物种灭绝了。只有当生态保护工作除保护现有物种外还识别和保护物种生成过程时，才可以防止这样的灭绝。

酵母中的天然prions

人们曾提出，prions（发生可传播构形变化的蛋白）在酵母中起遗传元素和演化“促进因子”的作用，但很多人仍然将真菌prions当做罕见的实验室“疾病”。现在，Susan Lindquist及其同事对从自然界收集到的700个酵母种进行了筛选，并在它们的三分之一当中发现了“天然”prions。他们还发现，这些天然prions中很多都赋予了它们的宿主一些特性，这些特性要么在特定培养条件下直接是有益的，要么能为进一步的、基于DNA的特性的形成提供有利条件。

利用超导回路进行的三量子位量子纠错

试图发挥量子计算机威力的努力因这样的事实而复杂化：它们比传统计算机更容易出错。利用量子纠错代码（其中最简单的是三个量子位的代码），可以检测并纠正这样的错误，而不会影响计算能力。这篇论文报告了利用超导回路所进行的三量子位量子纠错。利用一个“Toffoli门”（使得普遍可逆的传统计算成为可能的一种逻辑门），使“Phase-and bit-flip”错误以高保真度得到纠正。这项工作帮助确定了可纠正随机单量子位错误的更为复杂器件的概念。

斯廷斯—哥伦比河泛布玄武岩的起源

“泛布玄武岩”是以玄武岩熔岩覆盖大面积区域的火山爆发的产物。“斯廷斯-哥伦比河泛布玄武岩”（被认为与黄石热点相关的火山活动的开始相关）的起源一直存在争议。通过地球动力模拟，Lijun Liu和Dave Stegman发现，大约1700万年前东俄勒冈地下的一次slab tearing事件很快在南北向爆发，覆盖沿东俄勒冈和北内华达的一段约900公里的距离。这次事件在空间和时间上都与“‘斯廷斯—哥伦比河—北内华达裂缝’泛布玄武岩事件”一致。该模型还预测了“泛布玄武岩”组成的序列，这个结果应能帮助解决与这些“泛布玄武岩”的起源和假设中的“黄石烟柱”在其中的参与相关的一些争议。

免疫编辑的抗癌潜力

两个小组在本期Nature上报告，他们用互成对比的方法得出了关于癌症免疫编辑过程（在该过程中，一个个体通过癌症细胞的清除及免疫修饰而受到保护，不会患癌症）的很多相同的结论。Matsushita等人通过对用化学致癌物诱导的小鼠肉瘤进行全外显子测序，来获取关于T-细胞调控的免疫选择作为免疫编辑的一个机制的证据。DuPage等人发现，免疫监测和免疫编辑可以在一个由致癌基因驱动的内生肿瘤模型中出现，条件是肿瘤携带宿主身上没有的强新抗原。

肿瘤发生过程的模拟

单一突变细胞在本来正常的组织中是怎样逃离其严密调控的环境而发生癌变的仍然不清楚。在一个关于乳房上皮组织的新的三维细胞培养模型中，Cheuk Leung和Joan Brugge得以能够模仿肿瘤发生的最初阶段。他们将致癌基因引入到单一细胞中，发现通过扰动局部基质粘附来促进将目标细胞转位到腔管（lumen）中的那些致癌基因（如erB2）还可驱动克隆增生，如果这些细胞能够独立于“锚系物”（固定物）而存活的话。阻断转位会抑制增生，说明一个上皮层的转位允许那些获得了零星突变的细胞逃离正常的上皮所赋予的抑制生长的微环境，并有可能引发肿瘤发生。