变迁中的森林
植物向更高海拔移动
安第斯山脉的突然隆起
意想不到的脂质调节因子
一个更绿的格陵兰
臭氧的恢复与气候
解析鸟类之间的关系
分子鞭毛离合器
由色氨酸加速的电子流动
一颗轨道偏心的脉冲星
预作准备的微生物
在本期的 *Science Signaling* 中
变迁中的森林
http://www.sciencemag.org/forests/
森林可以提供至关重要的物品和服务，其中包括食物、燃料及纤维，森林也是全球碳的主要储库。在 2008 年 6 月 13 日 刊《科学》杂志的一个专题报导中， *Science* 以气候变化及人类活动加剧作为参照背景，对世界上森林的未来进行了分析。《科学》的 News reports 对人类如何改变全球森林覆盖的地貌进行了考察；杂志的一篇 Review 对森林如何通过物理、化学及生物过程来影响气候进行了解释；在一系列的 Perspective 中，作者就以往森林变化、森林动态学预测模型以及可持续性森林管理的方方面面的研究进行了讨论。在一则相关的 Editorial 中，作者讨论了 21 世纪应该优先考虑的森林研究，而 *Science* Careers 则重点介绍了在森林生态学方面的就业机会。在 Web 上，一则视频介绍就全球森林管理以及理解森林对气候的影响时的某些挑战进行了探讨；而一个全部是关于森林内容的播客介绍了树木种子播散及树木恢复能力、成为一名森林生态学家、一颗古代种子的生长以及保存森林的生物多样性等有关采访和故事。
植物向更高海拔移动
近来的气候变化引发了全世界各地动植物的生物学及生态学反应。全球暖化的揭示内情的独特标志之一就是各物种在其纬度或高度极地上的分布变化。在 2008 年 6 月 27 日 《科学》的一篇 Report 上， Lenoir 等人（ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5884/1768 ）介绍了位于西欧的 6 个山脉 171 个森林植物品种在为期一百年中的沿着整个海拔梯度（即海平面以上 0 -2600 米 ）的分布勘查情况。他们的数据显示，气候的变暖导致了每过 10 年植物种系生长的最佳海拔高度向上平均移动 30 米 左右。该研究团队还发现，一般来说，尽管各物种显示了不同的移动速度，但那些局限于山区生活环境的物种及生命短暂的草本植物在其最佳海拔高度的移动变化上显得更为明显。总的说来，这些结果证明了气候变化除了会影响植物种系的分布边缘之外，它还能影响植物种系分布范围的空间核心。 本文的第一作者 Dr. Jonathan Lenoir 在一则相关的播客采访中（http://www.sciencemag.org/about/podcast.dtl#20080627 ）讨论了有关的发现。
安第斯山脉的突然隆起
山脉隆起的历史对理解地壳构造过程及其古代气候的变迁是重要的。像中部安第斯山脉这样的山脉带隆起 — 为地球上第二大 — 一般被假设为是地壳逐渐缩短和增厚的反映。跨越安第斯山脉的大洋洲构造板块在随着该板块向下潜行的时候逆向趋往南美洲的西部边缘。由于地壳密度不如其下方的岩石致密，这一增厚过程会使其上浮，导致山脉的隆起。在 2007 年 6 月 6 日 刊的《科学》中， Garzione 等人 （ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5881/1304 ）对安第斯山隆起历史的最近的证据进行了审阅（参阅 R.A. Kerr 撰写的相关 News story ； http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5881/ 1275a ），这些证据对该画面做出了修改。新的地球化学的古海拔数据结合现有的同位素数据表明，在 1 千万年前，安第斯山脉的隆起是缓和而且相对稳定的。在 6 百万 ~ 1 千万年前，安第斯高原突然暴涨了 1.5 到 2.5 公里，这也许是由地壳基底部致密岩石圈发生分离所触发的。
意想不到的脂质调节因子
肝脏中脂质的合成是在碳水化合物摄取的影响下由转录信号通路 所调节的。在 2008 年 6 月 13 日 刊《科学》的一篇 Report 中， Lee 等人（ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5882/1492 ）报道了在一个参与哺乳动物脂质代谢的转录因子名单上出现的意外的添加：一个被称作 XBP1 的蛋白质。这个蛋白质是在内质网中未折叠蛋白反应的一个关键的调节因子 — 这是一个抑制蛋白合成并从该细胞器中清除构型异常的蛋白质的过程。该团队发现， XBP1 在正常小鼠中的表达可被 碳水化合物的喂食所诱导，并和参与脂肪酸合成中的数个基因的表达相对应。此外，他们还显示，将成年小鼠肝脏中的 XBP1 基因删除会显著降低肝脏脂质的生产，因而降低血液中胆固醇和甘油三酯的浓度。要准确无误地阐明 XBP1 在碳水化合物摄入时帮助调节脂质合成的机制还需要进一步的研究。然而，在一则附随的 Perspective 中， J.D. Horton （ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5882/1433 ）指出“这一发现为开发诸如人类的高脂血症和脂肪肝病等的治疗方法提供了新的机会。”
一个更绿的格陵兰
随着全球气候的持续暖化，格陵兰冰盖的融化预计会引起海平面的大幅上升。了解这一冰盖未来稳定性的一种方法是查明该冰盖在过去是如何受到气候变化的影响的。在 2008 年 6 月 20 日 刊的《科学》中， de Vernal 和 Hillaire-Marcel ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5883/1622 ) 应用保留在格陵兰西南海岸外的海洋沉积物中的孢粉纪录来评估过去 1 百万年间的植被、气候及冰容量的变化。这些数据表明，在格陵兰，伴随着温度的变化而出现过冰冻区域和植被的巨大变化。这提示在从前的温暖时期，格陵兰冰盖比如今的冰盖要小得多。大量云杉孢粉的存在表明，在大约 40 万年前的间冰期中，格陵兰上有一个针叶林；这为人们提供了在一个近乎无冰的格陵兰上的森林生态系统发展和消逝的一个时间框架。在一则附随的 Perspective 中， E.J. Steig 和 A.P. Wolfe ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5883/1595 ) 对这些发现进行了讨论。
臭氧的恢复与气候
在过去的几十年中，南半球急流的西风在其极向侧的速度加快。这一加速被归因于温室气体的增加及平流层臭氧的耗竭所带来的组合效应，而且这种效应被预测会继续下去。然而，大半由于 1987 年的蒙特利尔议定书对制造破坏臭氧的化学物氯氟碳化合物给予的禁止，平流层的臭氧预计会在 21 世纪的前半叶中得到恢复。但这又将如何影响南半球的西风呢？在 2008 年 6 月 13 日 刊的《科学》中， Son 等人（ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5882/1486 ）报告说，一组最近的考虑到平流层化学因素的气候模型预测夏季对流层西风将会减弱，而非像以前所预测的那样会得到加强，这是因为南极上方的臭氧洞在逐渐消失之故。这对南半球的气候将具有重要的意涵，因为西向急流会直接影响到海面的温度、海冰的范围、风暴路径的可变性、干旱地区的位置、风驱动洋流的强度以及大气和海洋的热与二氧化碳的交换。 P. Berardelli （ http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2008/612/2 ）在一则 *Science*NOW 故事中对该 Report 进行了着重的介绍。
解析鸟类之间的关系
在鸟类中解析其演化关系是困难的，其部分原因是它们在其演化史的早期显然就出现了快速的趋异性，而且，可得到的 DNA 样本数量也相对有限。在 2008 年 6 月 27 日 刊《科学》的一则 Report 中， Hackett 等人（ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5884/1763 ）在分析了来自 169 个种系（代表了所有的主要现存的种群）中的 19 个独立的 DNA 序列位点后构建了一个新的鸟类种系发生系统。他们的分析支持许多已确立的鸟类之间的关系，但也有几个结果令人惊讶，因为它们对现有的分类法提出了挑战并改变了我们对遗传性状进化的理解；例如：某些昼行性鸟类是从其夜行性祖先演化而成的，而一族会飞的鸟（鹬鸵）与不能飞的平胸鸟同属一组，其中包括几维和鸵鸟。在一则播客采访中（ http://www.sciencemag.org/about/podcast.dtl#20080627 ），通讯作者 Dr. Rebecca Kimball 讨论了有关鸣禽与鹦鹉有着比以前想象的要更为密切的亲属关系的新的发现。在一则相关的 News Focus 中， E. Pennisi ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5884/1716 ) 对本研究及其它基于分子数据的建立系谱图的大规模努力进行了着重的介绍。
分子鞭毛离合器
许多环境中的细菌或是以活动的浮游个体方式生活或是生活在称为生物被膜的固着性多细胞簇生群内。浮游性的细菌是通过一条或多条旋转的鞭毛（即由大约 30 个蛋白组成的鞭子样的分子机器）进行活动的。位于每条鞭毛基底部的一个动力马达应用质子原动力来为细胞外螺旋状细丝提供旋转的动力并驱使细菌在环境中活动。在 2008 年 6 月 20 日 刊《科学》的一篇研究中， Blair 等人 http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5883/1636 ）确认了动力马达中的一种新成分，它能使细菌细胞的鞭毛运动停止，且它与生物被膜的形成受到共同的调节。这种成分是一种叫做 EpsE 的蛋白，其工作模式与离合器类似，即当细菌被埋植在一个粘稠生物被膜基质中的时候，它能使细胞中产生马达动力的成分与鞭毛的转子脱离。这种蛋白是在土壤细菌 Bacillus subtilis [ 枯草杆菌 ] 中发现的，但类似的离合器蛋白可能也会介导其它种类细菌在能动生活形态到非能动生活形态之间的转变。在一则附随的 Perspective 中， R.M. Berry 和 J.P. Armitage ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5883/1599 ) 对该 Report 进行了着重的介绍。 在一则相关的播客采访中 ( http://www.sciencemag.org/about/podcast.dtl#20080620 ) , 资深作者 Dr. Daniel Kearns 就这些发现将如何被证明在人们理解及干扰某些细菌性疾病的发展的临床情况下也是有用的进行了讨论。
由色氨酸加速的电子流动
许多参与诸如光合作用、固氮作用及有氧呼吸等生命过程的蛋白质会促进电子在一个令人吃惊的长距离中进行快速的传递。人们提出的解释这种有效传递速率的一种机制是沿着从供体到受体的通路上存在着氨基酸的短暂的氧化和 / 或还原反应。在 2008 年 6 月 27 日 刊《科学》的一篇 Report 中， Shih 等人（ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5884/1760 ）应用一种半合成的系统通过实验证明了这一概念是正确的。在这一系统中，一个有着活跃氧化还原作用的金属络合物被人们用化学的方法拴系在蛋白质表面的一个策略性的位置上，它在该位置上将经历由光化学启动的与一个氧化还原伴偶之间进行的电子传递。在本实验中，研究人员设计了一种位于一个铜电子供体和一个铼电子受体之间的带有色氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸残基的变异版的细菌蛋白蓝蛋白。尽管介入的酪氨酸和苯丙氨酸残基没有什么作用，但是在可见光和红外区域的短暂吸收光谱披露了色氨酸将电子传递的速度增加了 100 倍以上。在一篇附随的 Perspective 中， J.M. Bollinger Jr. （ http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5884/1730 ）对蛋白质调节电子传递的机制进行了思索。
一颗轨道偏心的脉冲星
毫秒脉冲星是快速旋转的中子星，它们发射出的如灯塔样的无线电波束的周期不到 10 毫秒。这些脉冲星中的大多数有一颗白矮星作为伴星，而所有的已知毫秒脉冲双星都具有完美的圆轨道。现在，在 2008 年 6 月 6 日 刊《科学》上的一篇研究文章中， Champion 等人 ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5881/1309 ) 报道说，他们在银河盘面中发现了一颗毫秒脉冲星，它沿着高度偏心的轨道围绕着一颗太阳般的星球旋转，旋转周期为 95 天。正如 E.P.J. van den Heuvel ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5881/1298 ) 在一篇附随的 Perspective 中所指出的，这种高度偏心轨道的可能的解释包括：脉冲星在某一球状星团中发生再循环后接着被逐出到银河盘面中、该脉冲星的最初形成是来自 3 颗而非 2 颗星球，以及 / 或因为引力而造成的破坏性影响。另外一个令人感到新奇的事物是：一颗新近发现的脉冲星的质量比其它已知的中子双星的质量要大 30% 左右。对此脉冲星的长期和更高精确度的计时应该会对这一独特的双星系统的性质提出进一步的见解。
预作准备的微生物
在自然界，环境的诸如温度、 pH 值和氧气的变化通常不是在孤立的情况下发生的，而是以在时间上有联系的而且是非随机的方式发生的。一种能够感受到相关线索的生物体可以利用它们来准备应付环境中即将出现的重大变化 – 比如准备应对养分的波动起伏或开始做出保护性的反应。在 2008 年 6 月 6 日 刊《科学》（已在 5 月 8 日 在网上发表）的一篇 Research Article 中， Tagkopoulos 等人 ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5881/1313 ) 报告说，即使是简单的微生物也会学习利用可预见的环境信号序列并做好准备应对未来环境的变化（参见由 R. Kwok 撰写的*Science*NOW 故事；http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2008/509/2 ）。研究人员首先用电脑模拟的方式显示了虚拟演化中的微生物如果在食物到来之前“得知”某些信号的话会储藏更多的能量并启动一场抢先的代谢反应。接着，研究人员在大肠杆菌中寻找微生物具有这种能力的证据。他们发现，在大肠杆菌接触到温度的大幅变化时（正如当它们从外部环境进入到哺乳动物体内时可能发生的情况一样），这些细菌为了准备应付在胃肠道中的低氧水平而会从其有氧呼吸状态转变为无氧呼吸状态。当这些细菌在温度增加的时候如果接触到的是高氧气浓度的话，它们会在不到 100 个世代之后“学会”终止它们的低氧反应。在一则附随的 Perspective 中， N. S. Baliga ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/320/5881/1297 ) 重点介绍了这一研究。
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在本期的 *Science Signaling* 中
多用途衔接蛋白
在 von Hippel-Lindau 抑瘤基因 * VHL* 中的基因突变出现在不同的遗传性和偶发性肿瘤中。 该基因所编码的蛋白（即 pVHL ）除了与无数的蛋白伙伴相互作用外没有任何已知的酶活性。 在 2008 年 6 月 17 日 刊《科学》的 Perspective 中， I.J. Frew and W. Krek ( http://stke.sciencemag.org/cgi/content/short/1/24/pe30 ) 讨论了为什么辨识独特的含有 pVHL 的多蛋白复合物会使得人们对 pVHL 肿瘤抑制功能的画面有精细的了解。 大体来说， pVHL 的作用像是一个将不同酶活性与不同目标蛋白连接在一起的适配器，旨在控制不同的依赖于转录途径以及不依赖于转录的细胞过程（即细胞外基质的沉积及微管细胞骨架的调节）。文章的作者指出：“一个令人兴奋的挑战将是确定 pVHL 哪些分子功能在哪些组织类型中对肿瘤抑制是重要的以及哪些基因突变谱会影响 pVHL 的哪些功能。”这些知识可以使得治疗 *VHL*- 相关肿瘤的新的治疗策略得到发展。
本月的*Science Signaling* 还包括：
– N.A. Lambert 讨论了细胞内 G 蛋白可以作为激活的异源三聚体或解离的亚单位来发挥功能的概念（ 2008 年 6 月 24 日 ； http://stke.sciencemag.org/cgi/content/short/1/25/re5 ）
– E.M. Adler 和 A.M VanHook 在一则播客中讨论了携带致瘤形式表皮生长因子受体的微囊泡是如何为恶性细胞表现型提供侧向扩散的机制的（ 2008 年 6 月 17 日 ; http://stke.sciencemag.org/cgi/content/short/1/24/pc5 ）
– N. Balduc 等人解释了一个单一的区域是如何赋予同源域蛋白 KN1 不同的亚细胞定位的（ 2008 年 6 月 10 日 ; http://stke.sciencemag.org/cgi/content/short/1/23/pe28 ）