封面故事: 日本的“希望之树”
福岛核电站被地震和海啸损坏已经一年了。在本期特刊中，我们来看看日本受海啸和地震损坏及辐射泄漏影响最严重的一些地方的重建情况。在日本和其他地方，福岛的经验促使人们对核电的经济问题以及地震和海啸的早期预警系统进行很多反思。本期封面所示为日本陆前高田市的“希望之树”，它是受到海水中的盐分损坏，但在海啸中存活下来的一棵松树，该照片是在2012年1月1日日出时拍摄的。
Piezo蛋白是能感知机械力的离子通道
很多组织都能检测机械力并对其作出反应，这种机械敏感性已被发现与包括碰触、疼痛、耳聋和高血压在内的很多生物过程及疾病有关。机械力向生物信号的转换（称之为“机械传导”）被认为涉及专门化的阳离子通道。在本期Nature的两篇论文中，Ardem Patapoutian及其同事发现，“Piezo”家族的大型跨膜蛋白（在演化过程中从动物到植物和原生动物都保留了下来）是人们长期寻找的以机械方式被激发的离子通道之一。Coste等人发现，果蝇Piezo蛋白在人胚胎肾脏细胞中诱导以机械方式被激发的阳离子电流，这说明该蛋白在功能上也具有保守性。将被小鼠和果蝇的Piezo蛋白诱导的以机械方式被激发的阳离子电流进行对比，显示了具有独特微孔性质的离子通道活性，说明Piezo蛋白的确是离子通道。Kim等人发现，Piezo蛋白是果蝇感知机械疼痛所必需的——这是首次在活体中证实Piezo蛋白是与生理过程相关的机械传感器。
与噬菌体相似的分泌系统
细菌利用各种分泌系统进行细胞间相互作用。VI-型分泌系统（由在演化上与噬菌体尾部成分相关的蛋白组成）已被发现与竞争性的细菌—细菌相互作用相关。现在，对霍乱弧菌的VI-型分泌系统的动态所作的一项活体分析表明，与噬菌体的这种相似性延伸到了功能以及结构和演化联系上。VI-型分泌系统起一个动态纳米机器的作用，让与带尾的噬菌体的伸展开来的和收缩起来的鞘（外层）直接具有相似性的不同形态进行循环。这些数据表明，从多聚结构的构形变化所获取的能量，能推动蛋白穿过细胞膜被快速输送。
利用LIED方法研究气相分子的结构变化
分子中原子位置的成像或确定，在物理、化学和生物学中都是一个重要方法。最近的技术进展已超越了仅仅是结构的确定，使人们有可能捕捉到正在发生结构变化的生物分子和凝聚相系统的超快镜头。其中的一个方法是，用被激光离子化的相干电子波包脉冲来对“母分子结构”进行自诊断。在这项研究中，Blaga等人利用这种被称为“激光诱导的电子衍射” （LIED）的方法，来研究氧和氢分子对离子化的结构反应。通过测量以大约5飞秒的时间间隔出现的氧键长度中0.1?魡的位移，本文作者们确定，LIED是以前所未有的时空分辨率对气相分子进行成像的一个有希望的方法。
沉积物中的铁能保留大量有机碳
众所周知，固体铁相能保留土壤中的有机碳，但尚不确定的是，沉积物中的铁是否能保留数量相当大的有机碳。Yves Gélinas等人对一系列淡水和海洋沉积物进行了研究，发现所测试的沉积物中约四分之一的有机碳是直接与“活性铁相”结合在一起的。他们进一步估计，表面海洋沉积物的全部有机碳中约22%是通过其与铁的结合被保留下来的，这说明“活性铁相”可能是有机碳长期保存中的一个关键因素。另外，这种被称为“rusty sink”的“汇”也将碳、氧和硫的全球循环联系了起来。
复杂性的不稳定效应
Robert May 40年前在Nature杂志撰文，对生态学中一个核心观点提出质疑。当时人们普遍接受的观点是，复杂生态系统比简单生态系统更稳定，但May证明，足够大或足够复杂的生态网络倾向于不稳定。自那时以来，理论生态学方面的很多研究工作都聚焦于寻找为什么特定的非随机网络在实践中是稳定的原因。Stefano Allesina和Si Tang对不同类型的现实网络的稳定性标准进行了分析，发现了捕食者—猎物互动关系（它们是稳定的）与竞争的和互惠的互动关系（它们是不稳定的）之间的关键差别。
（田天/编译，更多信息请访问www.naturechina.com/st）
《中国科学报》 (2012-03-17 A2 国际)
