Nature杂志1月19日精选文章一览

封面摄影：Lee Frost/Robert Harding/Getty Images.

【1】封面故事： 纳米比亚“精灵圈”之谜

doi | 10.1038/nature20801

本期封面为从热气球上拍摄到的纳米比亚纳米布兰自然保护区鸟瞰照片。纳米比亚一些地区的沙漠草原上规律分布着内部寸草不生的怪圈，它们被称为“精灵圈”，其形成原因至今仍未可知。Corina Tarnita， Juan Bonachela及同事使用模型模拟方法表明，植物间的尺度依赖反馈与地下社会性昆虫群落种内竞争的共同作用能为此提供解释。他们总结，在全球各地的生态系统中，或许有多种多样的生态自组织机制在发挥作用。

【2】局限性前列腺癌的基因组分析

doi | 10.1038/nature20788

Robert Bristow， Paul Boutros及同事报告了对局限性非惰性前列腺癌的基因组分析，这种癌症是早期临床表现阶段的常见疾病状态，风险和治愈率处于中等水平。他们的分析覆盖了局限性前列腺癌肿瘤的200个全基因组序列和477个外显子组序列，分析内容包括拷贝数变化、基因组重排和甲基化。作者重点强调了局限性中危前列腺癌和转移性去势抵抗性前列腺癌间的突变差异。

【3】中红外压缩光

doi | 10.1038/nature21024

生成压缩光是量子光学领域的一项重要技术。在光场的振幅和相位两个变量中，压缩光至少有一个低于真空极限；一个变量的涨落增大，另一个变量的涨落就会减小，符合海森堡不确定性原理。这种光压缩态对于量子信息系统和精准计量学（包括引力波探测器）具有重要意义。Leitenstorfer及同事在瞬时中红外光场中生成了压缩光，并利用飞秒级激光脉冲在时域中直接探测到了量子涨落，由此为该领域带来了激动人心的发展方向。他们成功在邻近时域中观测到了压缩和增强的量子涨落。与现有的量子探测技术不同，其量子特性不需扩大或改变就能获得表征。

【4】地球磷限制史

doi | 10.1038/nature20772

人们认为营养素磷在地质时间尺度上会限制海洋初级生产力，但是磷限制在地球历史上是否始终存在仍不清楚。基于过去35亿年间海洋沉积岩中的磷丰度数据和生物地球化学模型，Christopher Reinhard， Noah Planavsky及同事认为，在元古宙晚期（距今8亿-6.35亿年前）一段漫长的磷生物限制时期后，磷周期发生了重大改变。这与人们此前推断的海洋氧化还原态转变、地球气候系统严重扰动和动物出现的时间相一致。

【5】飓风数量多，风力就越小

doi | 10.1038/nature20783

飓风登陆前有时会增强，有时会减弱，但原因为何？James Kossin发现，当大西洋飓风大量形成时，它们靠近美国海岸时的增强往往会被高风切变和低海表温度阻断。一般而言，飓风形成的数量较多时，靠近陆地时的增强程度就会减弱，数量较少时增强程度则会提高。目前，人们还不清楚这种模式是否将会在气候变暖下持续下去。

【6】伯吉斯页岩中的软舌螺

doi | 10.1038/nature20804

软舌螺是古生代常见的有壳动物，外形像带盖（即软舌螺的口盖）的角杯，还有两条能支撑身体站立的弯曲附肢——被称为“海伦体”，与角状壳身形成类似三脚架的形态。软舌螺非常独特，人们难以确定其亲缘关系，但一般认为它们属于冠轮动物——一个包括环节动物、软体动物，以及腕足动物等触手冠动物在内的无脊椎动物组群。Joseph Moysiuk及同事报告，在加拿大著名的寒武纪伯吉斯页岩中，一些软舌螺的软组织保存极好，这些组织表明它们确实是触手冠动物，可能与腕足动物亲近，也有可能与托莫特壳类动物有亲缘关系；后者是一个神秘的已灭绝动物组群，古生物学家称其为“小型有壳化石”。

【7】遗传变异与胚胎形成

doi | 10.1038/nature20802

Eileen Furlong， Ewan Birney及同事系统描述了80个果蝇近亲繁殖系的多个发育阶段中，遗传变异对转录和转录后调节的影响。他们发现了调节约17%的表达基因的数量性状位点(QTL)，包括发育阶段特异QTL和共享QTL，其中约三分之一表现出了一些胚胎期特异的效应。他们还找到了影响转录后3'RNA加工的QTL，以及与转录异构体多样性和3'非翻译区长度改变相关的基序。

【8】肠道菌群的糖利用

doi | 10.1038/nature20828

拟杆菌门的革兰氏阴性菌主导着肠道菌群，它们会降解宿主无法代谢的膳食糖。这一过程发生在细菌细胞内部。糖通过SusCD复合体被转运至细菌中，SusD与底物结合，SusC则将其运载到细菌外膜中，但人们此前并不清楚这两个过程是如何关联在一起的。现在，Bert van den Berg及同事报告了两个功能不同的SusCD复合体的结构表征。基于这一结构，作者提出了 “脚踏式垃圾桶”的底物转运模型：在没有配体的情况下，SusD通过类似铰链的方式从SusC移开，将底物结合位点暴露在细胞外环境中。

【9】诱导自噬能推动肿瘤进展

doi | 10.1038/nature20815

Tor Erik Rusten及同事利用果蝇肿瘤发生模型表明，肿瘤细胞在应激状况下，会通过致癌基因和炎症信号转导在其微环境内诱导自噬，以此生成支持肿瘤生长和扩散的营养物。这一发现说明了肿瘤-环境交互作用的重要性，并揭示了系统性自噬作为可靶向的癌症过程的潜力。

【10】通过脂质结合稳定膜蛋白

doi | 10.1038/nature20820

人们目前已经明确，脂质结合能引起膜蛋白低聚，从而激活许多信号转导通路，但仍不清楚脂质二重层是如何影响膜蛋白复合体的结构与功能的。Carol Robinson及同事开发了一种基于质谱分析的技术，实现了对低聚膜蛋白复合体的观测，其分辨率足以表征它们的结合脂质。他们使用该技术评估了约125种α螺旋膜蛋白（包括G蛋白耦联受体）低聚物形成的强度，发现脂质结合会调控蛋白质界面，扰乱它们的单体-低聚物平衡，并表明可以通过调控脂质结合来改变低聚物稳定性。利用建模方法，作者探究了脂质分子在低聚涉及的界面上可能的结合位点。这些发现或将有助于在结构分析中优化膜蛋白复合体。