新的肝细胞作为体内平衡程序的一部分是怎样在成年肝脏中出现的仍不清楚。RoelNusse及同事利用复杂细胞标记方法对这一问题进行了研究。他们在中央静脉附近识别出一类增殖的肝细胞,它们是双倍体(相比之下成熟细胞是多倍体),表达一个肝脏祖细胞标记。这些细胞对由来自中央静脉的相邻内皮细胞提供的Wnt信号做出反应,成为能够取代维持肝脏平衡所需的所有肝细胞类型的多倍体肝细胞。
CPT定理得到验证
让金属玻璃恢复“青春”
当一个玻璃系统慢慢向平衡态放松时,我们就说它在“老化”,其很多材料性质会发生相应变化。通过能量注入使该系统从平衡态又回到原来的状态(比如说通过加热它或以机械方式对其施压),就可以使它恢复“青春”。现在,SergeyKetov等人发现,这样的青春焕发可以在要温和很多的条件下做到。仅仅通过在一个远远低于玻璃转变温度的温度下对玻璃(在本例中采用金属玻璃)进行热循环,就可以在很大程度上让其恢复青春。作者将这一现象归因于玻璃态中内在结构异质性的效应,这种异质性随着温度的变化会转变成局部化的内应变,不同区域会发生不同程度的膨胀和收缩。
将困难的合成变得容易一些
用于从材料科学到药物发现的一系列不同应用的很多化合物的化学合成都依赖于对大气中所含的氧和水敏感的成分,很多宝贵的化学试剂在它们被用完之前就会变质。StephenBuchwald及同事报告了一个封装方法,它利用石蜡来使活泼的复合试剂变稳定,从而使它们可以被存放在实验台上。作者用含有钯催化的碳—氟、碳—氮和碳—碳键形成反应所需的所有试剂(催化剂、配体和基质)的一次性胶囊演示了这一方法。本文所描述的这一方法应能广泛适用于一系列试剂和催化剂,使更多的合成反应让非专业实验室都能够进行。
纠正线粒体基因缺陷
线粒体DNA(mtDNA)的突变与当前治疗方法有限的严重疾病有关。这项研究显示,mtDNA突变可以通过遗传方式得到纠正,正常代谢功能可以利用通过“因子介导的重新编程(iPS细胞)”和“体细胞核转移”两种方法获取的多能干细胞在来自mtDNA病患者的皮肤成纤维细胞中得到恢复。
非人类灵长类动物学习发声的证据
新一代双子座行星成像仪发现太阳系外行星
气候内部变化掩盖了全球变暖趋势之实
封面故事:金刚石中的杂质
μ-阿片受体的激发
关于巨型行星形成的吸积模型
关于巨型气体行星的固体核的形成的“卵石吸积”模型假设,尺度从厘米到米大小的物体或“卵石”因空气动力阻力而集中起来,然后在引力作用下坍缩形成100公里到1000公里大小的物体。这些“微行星”然后会高效吸积剩下的“卵石”,并在几千年内就可生成行星核。然而,模拟表明,这些模型不是生成几个大的行星核,而是生成数百个与地球质量差不多的天体。HaroldLevison等人解决了这一困难问题:他们显示,如果“卵石”的形成速度足够慢的话,那么“微行星”之间的引力相互作用会导致一到四个巨型气体行星的形成,这与所观测到的太阳系的结构相一致。
通过镍催化实现C-异原子偶联
尽管人们在碳-碳片段偶联方面取得了一些进展,但在通过镍催化来生成碳-氧键方面基本上还是不成功的。在这项研究中,DavidMacMillan及同事发现,被可见光激发的光氧化还原催化剂能让我们瞬时获取容易参与还原消除反应的三价镍。利用光氧化还原与镍催化之间的这种协同作用,作者采用醇类和芳基溴实现了一个高效的、普遍性的碳-氧偶联反应。
对中国碳排放量的向下修正
中国排放大量人为产生的碳,但其碳排放量估计值有很大不确定性。这篇论文根据对中国能源消耗和熟料生产的更新数据以及关于中国煤炭的两组新的排放因子测定值,发表了对中国来自化石燃料燃烧和水泥生产的碳排放量的修正后的估计值。作者对中国从2000年到2013年的累积碳排量的估计值比以前的估计值低13%。
一个山地生物群的演变
马来西亚婆罗洲的基纳巴卢山是喜马拉雅山与新几内亚之间的最高峰,同其他热带山脉一样,它也是一个生物多样性热点,包含很多被高程分隔开来的地方种。本文作者通过对来自基纳巴卢山的整个生物群(其中包括青蛙、蛛形纲动物、蜗牛、水蛭、苔藓、开花植物、蕨类和真菌)进行取样,研究了这种生物多样性的演化起源。DNA条码分析显示,这些物种大部分都比这座600万年的山脉年轻,它们要么是将自己的生活环境上移了的低地物种的亲缘种,要么是来自其他高海拔地区的远距离迁移种。了解山地生物多样性将可帮助了解它对环境变化的反应。
专家在生物武器威胁方面没有共识
人类的胃口
人类只是这个世界上许多捕食动物之一,但一项新的研究凸显了为什么人类将成年猎物(以及其他食肉动物)作为目标并将其猎杀的强烈倾向让人类与其他捕食动物有着显著的区别。由于人类会猎杀处于生殖鼎盛期的其他物种,这对陆生和海洋系统都具有深远的影响——这些影响包括广泛的物种灭绝及食物网和生态系统的重建。为了评估人类捕食与动物捕食的本质,ChrisDarimont等人对全球海洋和陆地环境中的2125种食肉动物进行了调查。结果显示,人类与其他捕食动物相比,其猎食其他成年动物的比率最高可达到14倍,他们对陆生食肉动物和鱼类资源的开采尤为强烈。在水产业中,作者们发现,人类的捕食效应在大西洋中尤为明显,对此他们提出这是长期大规模开采的结果,它反映了为什么猎物丰度低下会驱动更为激进的开采。人类独特的捕食行为对生态系统会有显著的影响——例如,通过变更其他物种的形态和生活史表型,改变群体的生殖潜力以及通过转变食物网的生态相互作用而产生显著影响。
寻找暗物质和暗能量的组分
两则新的报告推进了鉴别暗物质和能量成分的工作,暗物质和能量的结合组成了大约95%的宇宙,然而它们给科学家们留下了诸多想象。这两项实验说明,有关宇宙发育的基本问题可通过实验室规模的试验来解答。
在一篇报告中,ElanaAprile和同事(他们是XENON合作组织成员)报告了他们对暗物质的寻找;暗物质是一种假设的物质,它是从其对可见物质的引力影响而推断存在的。尽管引力过程被认为涉及标准模型粒子(如中微子和光子),但更多有关形成我们宇宙物理过程的近来研究提示,新的像WIMPs(或称:弱相互作用大质量粒子)等类型粒子也参与该过程。测试这一概念的实验对所提的这些暗物质粒子如何与标准类型粒子相互作用进行了观察;例如,当WIMPs与标准模型粒子相互作用时,它们会产生一种反冲带电粒子,它们可在位于意大利的地下XENON100探测器上被看到。
Aprile和同事在此应用这一仪器(这是一大罐作为WIMPs轰击目标的液态氙)来检测反冲所产生的独特信号。因为没有特别信号的证据,他们的结果对所提的数种类型的候选暗物质设立了限度。
封面故事:用纳米晶体进行“取代掺杂”
本期封面所示为掺杂一个半导体超晶格而又不会破坏有序阵列的金纳米晶体图像。掺杂是将外来原子引入一种主体材料内、以便改善或生成新的电子性能、磁性能和光性能的一个过程。ChristopherMurray及同事将“取代掺杂”的概念引入到了纳米晶体超晶格中,在其中采用的是人造原子而不是真正的原子。他们显示,金纳米晶体会随机吸收到一个半导体纳米晶体超晶格中,在其中一个纳米晶体可被具有同样大小但不同组成的另一个纳米晶体取代。这样生成的材料的导电性由受掺杂剂的密度和分布控制的金属渗透通道来调制。自聚集方式的采用意味着,这一新方法应可以广泛适用于一系列不同材料和组成。
一个双星体系中多行星系统的脆弱性
在对一个多行星太阳系外行星系统中的轨道动态和演化所做的这一数值模拟中,JihadTouma和SeshadriSridhar显示,迁移中的行星易受由遥远伴星造成的扰动的影响。当轨道进动快到足以与遥远双星伴星的轨道运动发生共振时,该模型所产生的结果从大的行星偏心度和相互倾角的激发到该太阳系外行星系统总体上被破坏不等。
多年来,人们一直假设,真核生物基因组中所见的原核生物基因一定是在一个原核细胞器的内共生之后到达那里的。但最近的证据表明,在真核生物之间以及在原核生物和真核生物之间也存在实质性的横向基因转移。对细菌、古菌和真核生物基因组所做的这项分析,没有发现连续横向基因转移对真核基因内容的演化具有可以检测得到的累积影响的证据。相反,真核生物是在广泛的差异基因丢失之后、在相应于线粒体和质体起源的两次“演化涌入”事件中获得其原核生物基因的。这一历史在复杂细胞的核基因组中留下了内共生的一个巨大印记。
来自尾场等离子体的加速正电子
传统射频粒子加速器从大小和成本来讲都在逼近研发极限。等离子体尾场加速器是一个很有希望的替代方案。在这种装置中,一个电子束当其在由第二个电子束产生的尾迹中的一个等离子体波浪上“冲浪”时会被加速。以前,在加速电子方面曾经获得了有希望的结果,但要做出一台电子—正电子对撞机还要求加速的正电子。在这项研究中,SebastienCorde等人演示了一个新的加速方案,在其中,处在一个正电子束前面的粒子会将能量向其后方转移。这些正电子在此过程中会在1.3米的距离上获得5千兆电子伏特的能量,能量分散度较低。这意味着,加速电场比射频加速器强两个数量级。
用铜靶提升原子激光器性能
利用短波长激光产生相干X射线是X射线科学中一个长期未能实现的目标。以前,已经研发出了一台用于软X射线的、基于氖原子、由一个X射线自由电子激光器泵输的原子激光器。HitokiYoneda等人利用一个固体铜靶在硬X射线范畴内实现了一台原子激光器。该铜靶被SACLA离子化,以实现强放大的自发发射。这样获得的原子激光器能产生比泵输X射线自由电子激光脉冲更好的一个X射线束。其波长要比以前报道的几乎短十倍,将为超快X射线光谱和量子光学创造很多机会。
板块内地震活动的根源
ThorstenBecker等人发表了来自地幔流模型的研究结果,它们显示了远离美国西部板块边界的地震活动与“动态地形”(即来自地幔流的垂直法向应力)的速度变化之间所存在的一个关系。他们得出结论认为,地幔流在这种板块内环境中在决定地形、地质构造和地震风险方面起着一个举足轻重的、可以量化的作用。