12月17日《自然》杂志精选

封面故事:不同成熟年龄的雄性和雌性大西洋鲑鱼

本期封面图片是挪威阿尔塔北极光下的两只大西洋鲑鱼。雄性在左边，雌性在右边。它是用同一台相机在同一地点、同一晚上以双曝光模式拍摄的。克雷格·普里默(Craig Primmer)和他的同事利用对大西洋鲑鱼成熟年龄进行的全基因组关联研究表明，单一基因VGLL3强烈影响成熟年龄，因此也影响身体大小，这是一个重要渔业物种的关键特征。他们发现VGLL3基因座是性别依赖优势的一个例子，它分别促进雄性和雌性的早期和晚期成熟。这种机制为这种性别特征的性别冲突提供了解决方案——对于这种性别特征，两种不同的性别倾向于选择不同的生育年龄。雌性成熟较晚，所以它们的身体较大(5 ~ 15公斤)，在海里停留的时间较长，这对它们是有益的。雄性在身体很小(1 ~ 3公斤)时就成熟了，因此适应性更强。这一发现将对大西洋鲑鱼的种群管理产生重大影响。对这种鲑鱼来说，已经发现在许多群体中晚熟的频率正在下降。

学习过程中神经序列的形成

已经在导航、复杂运动、记忆形成和其他行为中观察到特定的神经活动序列，但是仍然不清楚它们是如何在学习过程中形成的。在这项研究中，米歇尔·费和他的同事通过记录幼鸟运动前区域的HVC活动，追踪了学习啁啾“音节”时神经序列的形成。他们观察到“原始”音节形成较早，随着学习过程的进展，许多新的和高度分化的神经序列从这个前音节形成和出现。作者提出了一个机制模型，其中多个神经序列可以由一个共同的前体序列的生长和分解形成。

光遗传学的复合效应

作为探索由遗传方法定义的神经回路在特定行为执行中的功能的特定工具，光遗传学的发展近年来已经成为神经科学中的一个有吸引力的领域。然而，这些研究中有许多没有考虑到神经回路操作对其他在不同功能中独立运行的下游回路的间接影响的可能性。在这项研究中，科学家揭示了为什么哺乳动物和鸣禽特定回路的短暂失活会严重影响特定任务的反应，这些反应在同一大脑区域受到永久性损伤后会自然恢复。这表明，当解释来自行为的瞬时循环操作的数据时，必须考虑更多的因素。

根和叶微生物分析

健康植物的根和叶环(根)中的微生物由分类结构的细菌群落组成。在这项研究中，作者从拟南芥叶和根中纯化了近8000个细菌菌株，它们代表了存在于这些叶和根中的主要细菌门。400个代表性菌株的基因组测序用于评估土壤、根和叶微生物种群之间的功能重叠，而无菌拟南芥系统用于重建类似于在自然环境中看到的细菌群落。总之，这些数据显示了根和叶微生物群落成员之间相互迁移的可能性以及细菌群落功能的重叠，但也有证据表明微生物群落分化为各自的生态位。

蛋白质A20的抗凋亡/抗炎作用

泛素编辑酶A20的功能受损导致各种炎症综合征和自身免疫疾病的发生，包括类风湿性关节炎、多发性硬化、克罗恩病和银屑病。在这项研究中，英格丽·沃茨(Ingrid Wertz)等人确定了A20不同区域帮助调节炎症和细胞死亡的分子机制。

作为超新星驱动力的强磁场

一些最具能量的天体物理学系统从磁流体动力扰动中获得能量。Philipp Msta等人报告了磁流体动力学扰动的全球三维广义-狭义模拟的结果。发现磁旋转不稳定性在驱动磁流体动力扰动方面非常有效。后者结合旋转导致反向级联，并产生大规模有序磁场。这些结果表明，快速旋转的大质量恒星很可能是Ic-bl型超新星和长伽马射线爆发的前兆，为磁星提供了一种可行的形成机制，也可能解释了由磁星提供能量的超亮超新星。

由纠缠粒子组成的混合系统

在量子计算架构中，并不是所有的物理系统对每项任务都一样好。例如，在一个受限的离子量子计算机中，一个特定的元素可能是一个极好的存储量子位，而另一个元素更适合在不同的节点之间传输信息。然而，利用这些优势的关键前提之一是不同原子的纠缠。现在，这两个小组已经独立完成了这项工作。丁瑞坦等人展示了不同元素之间的纠缠。克里斯托弗·巴伦和其他人已经实现了其他同位素之间的纠缠。这些研究代表了实现“混合物种量子逻辑”的第一步。与此同时，从基础物理学的角度来看，它们还表明，由许多内在性质区分的粒子实际上可以被纠缠，并且不符合贝尔不等式。

(田/请访问了解更多关于编译的信息)

《中国科学日报》(2015年12月28日，第二版国际版)