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2月2日《自然》雜志精選

自然

【2月2日《自然》雜志精選】

2月2日《自然》雜志精選

封面故事: 蜘蛛絲的非線性應力反應
 
蜘蛛絲是自然界的“超級材料”之一，其引人注目的機械性能包括高延展性和可以與鋼相比的高強度 。但Markus Buehler及其同事發現，使得蜘蛛絲適于構建的并不僅僅是這些優點 。蜘蛛絲的非線性應力反應（在低應力時是線性的，在應力增加時會突然變軟，然后在斷裂前又變硬）也是關鍵的 。這種行為使得在受到較小的、分散的負荷（如風所施加的負荷）時能夠保持其形狀 。但在強局部變形過程中（如下落的碎片所造成的變形） ， 蜘蛛絲的幾何重排和非線性應力反應會綜合發揮作用，來限制撞擊點附近區域所受到的損壞，從而使仍能發揮功能 。
 
突觸標記有助于聯想學習
 
聯想學習被認為涉及突觸彈性和神經調制，但神經回路在受到一個非特定的增強信號刺激時是怎樣決定哪些突觸應發生變化的卻仍是謎 。Stijn Cassenaer和Gilles Laurent通過關注蝗蟲的嗅覺系統發現，“依賴于尖峰時間的彈性”起一個突觸標簽的作用 ， 它選擇性地標記對特定氣味劑有反應的突觸 。這使其為隨后由章胺（昆蟲的學習和記憶中所涉及的一種神經調控物質）所作的修飾作好準備 。這些發現解釋了神經調控物質何以能夠產生特定的回路效應，即便它們的釋放是彌散的，同時相對于感覺輸入來說也是有延遲的 。
 
“染色體碎裂”現象的破壞性影響
 
人們已經非常清楚的是 ， DNA斷裂會引起癌癥 。一個不是很清楚、爭論多年的問題是 ， 全染色體“非整倍性”（即一個細胞的染色體數量不是單倍體數量的整數倍）是否也有助于腫瘤形成 。這篇論文識別出了全基因組隔離錯誤引起染色體斷裂及潛在致癌突變的一個機制 。利用一個能夠產生滯后染色體的體系來生成微核，Crasta等人發現 ， 微核內的染色體在S-階段因異常復制和一個受損的DNA損傷反應而受損 。這些染色體發生高度碎片化 ， 斷裂的、受損的部分在有絲分裂期間會被重新吸收進主基因組中，造成各種各樣的DNA病灶 。這項工作還提出一個機制，該機制也許可解釋最近發現的“染色體碎裂”現象：在該現象中，碎裂的染色體因其重新組合是不完美的而在某一單一事件中獲得多個致癌突變 。
 
高強度X射線激光的應用
 
隨著自由電子激光的出現 ， 以前只有通過光學激光才能實現的高強度現在可以在X射線波長下產生了 。這為理論和實驗創造了新機會 。在這項研究中，Vinko等人報告了在美國加州“SLAC國家加速器裝置”的“Linac相干光源”自由電子激光器上完成的對與固體密度物質發生相互作用的強X射線輻射所作的第一項詳細研究 。他們觀察了一種固體密度等離子體的生成，并且確定了碰撞起關鍵作用 。這些結果應能啟發今后涉及致密樣本的高強度X射線實驗，如對生物樣本的X射線衍射成像及材料科學方面的研究工作 。

田天 中國科學報