NATURE SCIENCE最新內容精選

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能破壞蚊子CO2檢測通道的揮發性氣味劑

尋找食物的雌性吸血蚊子會被其脊椎動物宿主呼吸中所呼出的CO2吸引。所以，如果能制成一種CO2檢測儀器，就有可能破壞昆蟲媒介對疾病的傳播。現在，研究人員識別出了能夠改變三種最具致命性的蚊子體內CO2檢測通道的揮發性氣味劑，并且演示了氣味劑能夠破壞由CO2調控的吸引行為。其中一種化合物有新穎的性能：它能使檢測CO2的神經細胞發生超長時間的激發，并且短暫地暴露于該物質，就能導致蚊子長時間失去方向感。其他化合物模仿或抑制CO2感應。用在這一原理證明實驗中的化合物（如2,3-丁二酮）所具有的性質使它們無法用在人身上，但這項工作有可能導致可以在較少數量下發揮作用的新一代驅蟲劑和引誘劑的問世。

iPS細胞也會受到免疫排斥

通過特定基因的表達將完全分化的成年細胞重新編程為類似胚胎的狀態，這樣所產生的“誘導多能干”(iPS)細胞有重要治療潛力。對于將iPS細胞用在治療上，人們所期望的優勢之一是，由于它們是完全從患者身上獲取的，所以它們應能避免免疫排斥。現在看來，事情也許不是這么回事。在將利用逆轉錄病毒方法或非一體化的附加型方法所重新編程的iPS細胞移植到小鼠體內的實驗中，來自iPS細胞的畸胎瘤細胞受到免疫系統排斥，甚至在同基因接受者中也是這樣。這個發現表明，從iPS細胞分化出的某些細胞中基因表達的改變會誘導取決于T-細胞的免疫反應。本文作者們提出，從特定患者的iPS細胞獲得的有治療價值的細胞發生免疫反應的可能性，應在將這些細胞應用于患者的任何臨床應用之前予以評估。

聽覺是怎樣產生的

聽覺是由耳朵內的毛發細胞頂端的微小纖毛束的運動引發的。盡管被浸泡內耳的粘液所包圍，但這些“靜纖毛”仍對原子尺度的運動很敏感。現在，通過消除液體中“靜纖毛”之間的大部分粘滯阻力使這一點成為可能的機制已被闡明。在亞納米尺度上對牛蛙毛發細胞“靜纖毛”中各種力的平衡所做分析表明，在聽覺中所用頻率下，“毛發束”內大多數“靜纖毛”都被與外面的液體屏蔽開，幾乎是作為一個整體運動的。本期封面所示為對“毛發束”運動的模擬：增加聲音頻率，會漸進性地帶動更多“靜纖毛”（中間的圖像），直到“毛發束”在很寬聲頻范圍內作為一個整體運動（后面的圖片）。

在城市生活者易患精神疾病

城市化的迅速發展（到2050年世界上三分之二的人口將生活在城市里）會帶來很大的健康問題。雖然在城市生活有很多優勢，但精神分裂癥在出生在城市的人當中要比在來自人口密度較低地區的人當中更為普遍，而且在城市中生活還會增加抑郁癥和焦慮癥的發病率。曾有人提出，社會壓力在這些效應中起一定作用，但其中所涉及的機制卻不清楚。現在，在對健康的德國志愿者所做的一項功能性核磁共振成像研究中，主管負面情緒的一個關鍵腦結構（杏仁核）被發現在城市人的應激過程中更活躍，另一個起調控作用的區域（扣帶皮層）在出生在城市里的人當中更為活躍。這些結果識別出了將社會環境與精神疾病聯系起來的潛在機制，并且也許還有助于規劃更健康的城市環境。

Kagomé海森堡反鐵磁體的自旋液體的基態

研究人員利用密度矩陣重正規化全來實現Kagomé晶格中緊鄰量子自旋S=1/2海森堡反鐵磁體的基態的精確計算。該模型被用于大量圓周長達12個晶格的長柱體的研究。通過低能核小和有限尺度效應的結合，研究結果強有力支持了當用于無限二維系統時該模型基態是充分跳空自旋液體的結論。本期封面為Kagomé海森堡反鐵磁體的三種可能相態的幾何“阻挫”磁模型：鉆石樣式的價鍵晶體（左下）、蜂窩價鍵晶體（右下）、量子自旋液體態（上部空白邊緣）。鍵強度變化以鍵的寬度和顏色表示（紅色表示強；藍色表示弱）。

局部巨噬細胞繁殖是TH2炎癥的信號

炎癥的一個顯著的特征是組織內先天免疫細胞的積累，過去人們一直認為這些免疫細胞招募自血液。研究發現一個組織巨噬細胞通過原位繁殖來增加群體密度的獨特途徑。這種免疫機制在原型TH2細胞因子白細胞介素-4（IL-4）控制下的TH2相關病態行為中發生。病原體控制和傷口愈合中起重要作用的免疫細胞擴增可以在無潛在組織破壞性炎癥細胞召集的情況下發生。本期封面是取自IL-4處理小鼠的腹膜細胞的明視場顯微照片，包括一個正在進行分裂的巨噬細胞（正中細胞，20微米直徑）。

FeSe超導體電子配對的對稱性的直接觀測

清華大學物理系薛其坤院士和陳曦教授，與中科院物理所馬旭村研究員組成的研究團隊利用掃描隧道顯微鏡和光譜法研究了鐵基超導體—鐵-硒（FeSe）的電子配對機制。FeSe單晶薄膜超導態的隧道電導光譜證明了FeSe超導體中的電子配對函數具有兩重對稱性，這對理解鐵基高溫超導機理具有重要意義。在該研究中，他們把半導體領域中的分子束外延技術拓展到鐵基超導材料的制備中，實現了對超導薄膜生長過程和形貌原子水平上的精確控制，制備出了化學成分嚴格可控的高質量單晶FeSe薄膜。在此基礎上，他們利用同時具有空間原子分辨和高能量分辨本領的強磁場掃描隧道顯微技術對薄膜進行了原位的表征。

創世紀號探測器太陽風樣品的同位素分析

本期封面是用于捕捉太陽風中原子的創世紀號（Genesis）濃縮器，是被從2004年墜毀在猶他州沙漠中的樣品返回艙中清理出來的框架和金屬絲。未破損的碳化硅四分儀（頂部）的分析揭示了原始太陽系的最初氧和氮同位素的比例，該比例與地球、月球和火星上的比例并不相同。科學家們認為過量重氮來自彗星。自然過程形成的重氧元素從星云中脫離，星云中部分的輕氧元素形成了太陽。