封面故事：水分供應環境在決定亞馬遜流域碳均衡中所起感化

　　本期封面所示為巴西Acre州Senador Guiomard市日出時的一棵堅果樹。我們對陸地碳出入對天氣非常的性的認識在很大程度上是基于模仿及小規模生態系統研究，而且仍然是不確定的。這意味著，雖然以亞馬遜雨林生物質形式存儲的大量碳的命運對于將來天氣趨向來說很是環節，但尚不清晰的是，亞馬遜仍會是一個“碳匯”，仍是會成為一個“碳源”，以及能否會成為天氣變化的一個驅動要素。按照非常熱和非常濕年份的二氧化碳和一氧化碳丈量成果對季候和年度碳均衡所做的一項新的闡發表白，水分供應環境在決定亞馬遜流域碳均衡中起主要感化。在2010年，干旱降低了動物出產，了能夠在植被中存儲的碳的數量；與此同時，大量碳被林火。該地域在2011年（一個潮濕的年份）是碳中性的，這是因為因林火所喪失的碳削減了，被植被接收的碳添加了。封面：P& Piel及同事在本文中演講，他們操縱單細胞和元基因組闡發識別出兩個潛在的“工場”，二者都是候選屬Entotheonella的，是化學豐碩的海綿Theonella swinhoei的共生體。主要的是，他們發覺，兩種微生物的基因組都編碼多個截然分歧的生物合成基因簇，這些基因簇一路可注釋過去被認為是由海綿寄主生成的生物活性聚酮化合物和肽的大大都。這一發覺將Entotheonella和新提出的Tectomicrobia門簡直定為與放線菌相當的一個“有生化才能的”(biochemically talented)門。（doi:10.1038/nature12959& doi:10.1038/nature13049）

　　癌癥免疫療法的新方針

　　免疫療法是癌癥研究的一個主要范疇，并且最新研究表白，以T細胞上的性受體為方針進行醫治，在臨床上對晚期癌癥患者會有益處。這一范疇的一個次要問題是，難以找到潛在醫治方針。在這項研究中，Kai Wucherpfennig及同事證明，在活體中尋找醫治方針是可行的：操縱“短發卡RNA”(shRNA)篩選來識別在長有腫瘤的小鼠體內改變能滲入進腫瘤的CD8 T細胞之感化的基因。他們識別出調控性磷酸脂酶Ppp2r2d是如許一個方針，而且發覺T細胞中Ppp2r2d的使它們能在腫瘤內堆集，同時顯著延遲腫瘤發展。（doi:10.1038/nature12988& doi:10.1038/nature13050）

　　卵白轉位通道的布局

　　新和成的卵白被定向到SecY/Sec61卵白傳導通道上，以便穿細致胞膜來轉位。 本期Nature上兩篇論文采用低溫電子顯微鏡來領會這一主要卵白轉位過程的機制。Eunyong Park等人頒發了不活躍的和活躍的細菌核糖體-通道復合物的布局；Marko Gogala等人頒發了一個哺乳動物核糖體-通道復合物在閉合和半構形下的布局。這些布局顯示，核糖體結歸并不會形成該通道發生很大布局變化。相反，新和成卵白的一個憎水區域的膜插入似乎會協助該通道的一部門，同時確保該通道對于離子流動來說連結封閉。（doi:10.1038/nature12720& doi:10.1038/nature12950）

　　同業壓力是同業評審的一個構成部門

　　科學通過思惟的以及隨后對這些思惟的捍衛或（凡是以同業評審的形式進行）來成長變化。Marcus Munafò及同事采用模仿研究來切磋當所涉及的研究人員完全努力于學問的前進時和當其他外在要素影響決按時（即需要做出相反的客觀和客觀決按時）同業評審過程是如何進行的。他們發覺，科學家的行為可能會遭到從他們平輩的行為收集到的消息的影響，以至被后者所安排。例如，對一篇文章進行的決定，可能會由以前所頒發的內容來決定，而于科學家的小我概念。這種現象（被稱為“隨大流”）有一個固有的風險，即在某些環境下人們會專注于一個不準確的謎底。然而矛盾的是，審稿人所做決定的客觀程度會有益于對可獲得的消息進行處置、以便對實在環境做出更精確的估量。（doi:10.1038/nature12786）

　　U6 snRNP在pre-mRNA剪接中的感化

　　Crystal structures of the Lsm complex bound to the 3′ end sequence of U6 small nuclear RNA

　　前體RNAs (pre-mRNAs) 被剪接體（它由五個被稱為snRNPs的子復合物構成）和其他輔助因子處置。每個snRNP含有一個由7個成分形成的卵白環布局和一個相關的RNA。施一公及同事獲得了U6 snRNP的Lsm卵白環在有和沒有一個包含U6 snRNA的3′端的 RNA兩種環境下的晶體布局。這些數據了RNA結尾的四個尿嘧啶是如何被幾個U6 Lsm卵白識此外，也將這些彼此感化與Sm卵白在其他snRNPs中與RNA的接觸區分了開來。（doi:10.1038/nature12803）

　　動物的天敵推進生物多樣性

　　熱帶雨林非常高的豐碩度需要一些注釋，而令人信服的一個注釋，即Janzen–Connell效應，聽起來違反直覺。它認為，群落多樣性遭到真菌病原體和地面上的食草蟲豸等天敵的推進，這些天敵使得任何“寄種”個別都不克不及變的太遍及。這篇論文演講了在伯利茲的“Chiquibul叢林區”所做嘗試。在嘗試中，真菌和蟲豸在受控前提下被從林地中斷根。成果，真菌病原體能推進高動物多樣性，食草蟲豸改變這些動物群落的構成。（doi:10.1038/nature12911 & doi:10.1038/nature12851）

　　宇稱不守恒道理的再研究

　　Measurement of parity violation in electron–quark scattering

　　宇稱對稱（或鏡像對稱）意味著，擺布互換不改變物理定律。在弱核力感化下宇稱守恒的是在上個世紀50年代中期被發覺的，電子散射中宇稱的（破缺）過去在確定粒子物理的尺度模子中是主要的，此刻也被用來驗證該模子。這項研究演講了一個高精度電子-夸克散射嘗試，它以比以前通過這一散射過程所進行的惟不斷接研究高五倍的精度供給了對宇稱不守恒的一個測定成果。該研究的成果了電弱彼此感化粒子物理學理論的預測，同時也對尺度模子以外的宇稱破缺彼此感化供給了束縛。（doi:10.1038/nature12964& doi:10.1038/506043a）

　　

　　

　　封面故事：《2013國際科學與工程可視化挑戰賽》獲者揭曉

　　獲作品將刊載于2014年2月7日出書的《科學》上

　　顯示來自太陽的粒子和能量對地球天氣與氣候影響的有目共睹的視頻是《2013國際科學與工程可視化挑戰賽》的甲等贏家之一，這一挑戰賽是由《科學》和美國國度科學基金會（NSF）結合主辦的。

　　“動態地球”是該片子動畫項目標名稱，美國航空航天局（NASA）戈達德太空飛翔核心的Horace Mitchell與其合作者配合構想了這一4分鐘的視頻片段；他說，這一視頻“描述了從太陽風的流動粒子及日冕物質獰惡的拋射到由太陽對大氣和海洋的加熱所驅動的風及洋流等太陽對地球的龐大規模的影響。” “觀眾能夠通過以上這些動態系統感遭到各類流動給人帶來的有序與無序的絢麗感受。”來自NASA的科學可視化工作室的視覺設想師制造的這一視頻片段是一個更長的由Liam Neeson進行講解的高分辯率片子的一部門。該完整的片子此刻正界各地60多個天文館內放映，估量的旁觀人數達50萬之多。

　　《科學》施行編纂Monica M. Bradford說：“這些獲者在讓觀眾沉浸在科學傍邊的同時，也讓科學數據變得斑斕起來，并且也使新變得活潑活躍”；《科學》是由AAAS這一非營利的國際科學協會出書的。“該項旨在表揚獲者制造的視頻及視覺畫面的杰出才能。”

　　“看不見的珊瑚流”是一幅照片，它展示了由建立礁石的珊瑚所發生的微觀標準的流動之美；它將成為2014年2月7日刊《科學》的封面照片。來自麻省理工學院的Vicente Fernandez注釋說：“珊瑚依托襯在其概況的極小的毛發或纖毛的擺動從而斷根殘渣并促進珊瑚與四周海水的養分及氣體互換，而流動就在這個過程中發生了。” 這一能讓在社交上分享他們出格喜好的作品的年度競賽收到了1983份“之選”的投票。這些得的參賽作品之一是“可穿戴的能源”，它描述了一個將電源內置于衣服織物內的產物。它可被用于醫療、軍事及活動服裝業。德雷克塞爾大學的Kristy Yost說：“[它]就這一手藝最終將若何被用于日常糊口進行了展現。我們正在研發可被完全編織并被整合到儲能面料內的紗線，以給未代的電子服裝供給能源。”

　　該國際競賽目前曾經進行了11個歲首了，它所表揚的是那些用視覺向通俗公共傳達科學研究及的獲者。來自NSF及《科學》的工作人員對來自12個國度——此中包羅17個美國的州及地域的227個參賽作品進行了篩選。評判的尺度包羅視覺沖擊力、無效的溝通、新穎感及原創性。

　　該年度挑戰賽展示了互動視頻及宏偉的視覺畫面，此中的一些亮點包羅：

　　給腦畫圖:一個被稱作“EyeWire:給大腦畫圖的游戲（A Game to Map the Brain）”是一項供公共參與的神經科學游戲，這款游戲可讓玩家繪制大腦中神經元的3維布局。以麻省理工學院為工作的Sebastian Seung說：“繪制人的整個毗連組歷來都是最巨手藝挑戰性的。”該小組Amy Robinson說：“來自135個國度的10萬多人在EyeWire.org開通的第一年里參與了這個項目。”

　　通過人體的腸道之旅:由Arkitek Studios制造的3D動畫演示“腸粘膜免疫”摸索了人體免疫系統若何對胃腸道系統內的細菌做出反映--即它是若何機體免受食源性致病菌及它是若何對細菌入侵做出反映的--該動畫演示從宏觀按比例縮小至亞細胞程度并就身體內部的運轉體例是若何取得其均衡的進行了察看。

　　目睹納米粒子之美:“之選”視頻“球形核酸”是由Seagull Company及西北大學制造的別的一個動畫演示片，它給觀眾供給了第一手的機遇以察看將SNAs標為醫治具有遺傳根本疾病的潛在方式的屬性。源Mirkin博士所做的研究，其內容概述了這些屬性若何使其本身在生物醫學范疇對醫治方式有益。

　　其它的獲作品包羅一個吸引STEM范疇的學生處理科學問題的互動使用軟件；一幅遭到日本木成品的照片，它顯示了葉片茸毛的精微布局。一幅數字繪制的插圖對一只凍暈海龜所履歷的4個階段的輪回進行了描述；一幅在具有多層顏色編碼暗碼的棉織被子上以數字體例打印的圖像，表白有幾多人會選擇不異的暗碼。一個對世界海洋深度進行摸索的3D游戲；一種在某個手雕像上實施的新鮮的生物膜成像手藝以比一般分辯率高400倍的體例向人們傳達細菌發展的消息；一種可以或許讓利用者通過上下挪動時間軸而目睹地球從一個熔融體改變到我們此刻所知的的東西；以及更多的內容。（DOI:10.1126/science.343.6171.600）

　　降低氯離子以恢復轉換功能

　　據一則新的演講顯示，一種藥物可防止自閉癥模子的懷孕小鼠的兒女呈現自閉癥行為，雖然無法在產前將該藥物賜與人類妊婦（由于沒有法子篩檢人類胎兒的自閉癥），但在之后的發育過程中賜與該藥物，即將這種藥物賜與曾經呈現自閉癥癥狀的小童，如許的臨床試驗正在取得進展。自閉癥譜系妨礙或ASD的成因是復雜的。腦神經元持久的興奮似乎是其部門肇因。因而，GABA -- 它是大腦中次要的性神經遞質 -- 遭到了關心；對一個發展中的胎兒而言，GABA凡是會激發其大腦內神經元并接著在其出生時讓這些神經元安靜下來，這一轉換是由來自母體的催產素介導的，它具有性的功能。但在自閉癥中，這一轉換沒有發生。其神經元仍然處于激發形態，由于氯離子--這是一種環節的信號傳導 – 的儲蓄積累濃度要高于其應有的濃度。在先前提到的臨床試驗中，一種叫做布美他尼的可降低氯離子的藥物似乎可以或許在有ASD的兒童中恢復GABA的轉換功能，同時削減自閉癥和阿斯伯格分析征的嚴峻程度。為了更好地輿解布美他尼能否會以他們認為的感化體例影響（即通過降低氯離子的程度）作為GABA轉換根本的細胞過程，并確定僅恢復該轉換本身能否就能減輕自閉癥的癥狀，Roman Tyzio及其同事（他們中無數人參與了臨床試驗）對2個嚙齒類的自閉癥動物模子進行了研究。研究人員發覺，在懷胎小鼠中的催產素沒有從母體向胎兒發送信號，而其成果是氯離子會在胎兒神經元內儲蓄積累，其濃度比應有的濃度要高。然而，通過給母體打針布美他尼，研究人員可以或許將氯離子濃度降至其得當的濃度--并因此恢復了GABA的轉換功能。至關主要的是，接觸這種醫治的小鼠的兒女沒有自閉癥的特征。這項研究為在那些正在參與臨床嘗試的并曾經呈現了自閉癥癥狀的小童利用布美他尼供給了支撐。由 Andrew W. Zimmerman 和 Susan L. Connors 所撰寫的一篇《概念欄目》提出了更多的看法。這項研究獲得了來自Neurochlore的贊助；Neurochlore是一家專注于醫治發育妨礙的公司。（DOI:10.1126/science.1247190）

　　轉移抗體留意力的卵白會協助病原體

　　一項新的研究顯示，通過與其的抗體結歸并此中的大大都，一種新發覺的卵白可抗體行使其本能機能。這種被稱作卵白M的卵白質的活性代表了細菌免疫系統的一種新體例。卵白M的可與無數抗體連系的能力還使它成為一種主要的用于工業規模抗體純化的可能的東西。抗體是由免疫系統用來發覺并中和像細菌及病毒等異物的大卵白。大大都抗體味與特定的抗原連系。然而，在研究作為慢染根本的細胞過程時，Rajesh Grover及其同事發覺了一種由支原體菌發生的能與很多分歧抗體連系的奇特的膜卵白，其無效地了它們用于鎖定抗原的空間。通過一系列的嘗試，研究人員顯示，卵白M會強力地與人、小鼠、大鼠、兔子、山羊及牛的抗體連系，從而降低了抗體與它們預期的病原體的連系能力。他們認為，卵白M的大號尺寸（它看來是迄今發覺的最大的抗體連系卵白）可協助它達到這一抗體的效應。并且正如其它的抗體連系卵白已經協助科學家們提純抗體以用于各類研究一樣，這一卵白也很可能會供給如許的協助。（DOI:10.1126/science.1246135）

　　當醫治會促使腫瘤轉移時

　　β1 Integrin Inhibition Elicits a Prometastatic Switch Through the TGFβ–miR-200–ZEB Network in E-Cadherin–Positive Triple-Negative Breast Cancer

　　一項新的研究顯示，一項旨在醫治原發性腫瘤的策略可能會促使身體其它部位腫瘤細胞的擴散。在癌癥病人中，醫治的目標是為了原發性腫瘤并防止其擴散。當很多細胞與其細胞外基質分手時，它們就會滅亡；一個正在進行傍邊的臨床乳腺癌研究的療法可阻斷β1整合素，后者是一種在細胞粘附中起感化的出格卵白。現在，Hoa Truong 等人演講說，阻斷β1整合素的療法可能會在特定的患者中惹起腫瘤轉移性疾病。在體外研究中——研究人員在這些研究中阻斷了被稱作TNBC細胞系的乳腺癌細胞系中的β1整合素的功能，這些癌細胞獲得了零丁遷徙的能力；在培育的環境下，它們可挪動并侵入一個三維的膠原基質。當被打針到斑馬魚體內時，缺乏β1整合素的TNBC細胞會比其親本的TNBC細胞播散得更遠；當這些細胞被植入到小鼠體內時，這些細胞會構成更多的非轉移性腫瘤，雖然其與植入的親本細胞所發生的原發性腫瘤比擬會發生較小的原發性腫瘤。由Truong等人所做的研究提醒，β1整合素節制著一個可癌癥細胞擴散的信號傳送收集，并且更進一步地說，以β1整合素作為標靶的療法可能不適合于某些乳腺癌患者。

　　南半球反復性的大氣輪回

　　研究人員說，在地球的南半球，每隔20至30天，大氣就會以反復的模式進行輪回。他們的發覺令人感應不測，這不只由于這一大規模的輪回模式在如斯長的時間中不斷未被留意到，并且由于所有的有記實的主要周期性大氣輪回模式大多集中在熱帶地域。David Thompson 和 Elizabeth Barnes現在演講，這些反復性的輪回模式，像ENSO——麥儒季候內振蕩（Madden-Julian Oscillation）和準兩年振蕩——能夠同樣地在中緯度發生--且他們的發覺可協助改善景象形象預告，并且能協助科學家們理解驅動地球天氣變化的物理過程。研究人員提醒，這一范疇普遍的大氣過程與斜壓性或密度對南半球溫度與壓力的依賴性相關；他們說，它可作為半球標準的熱漩渦、降水量及動能而被察看到。Thompson 和 Barnes 創制了一個簡單的模子來申明這一過程，并發覺它可精確地展示南半球的這一周期性行為。他們還發覺，分歧復雜程度的全球性輪回的尺度模子展示了這一周期性的行為。據研究人員披露，這一事務的周期性的性質可能與在斜壓性和盤旋的熱通量之間的雙向反饋相關。他們說，這種反復性輪回模式簡直認應能協助研究人員理解并更好地預測南半球天氣的可變性。（DOI:10.1126/science.1247660）