3月10日《自然》杂志精选

封面故事:CRISPR Cas9基因编辑工具

CRISPR Cas9基因编辑工具的发展已经彻底改变了分子生物学。该工具用于改变病毒、细菌、动物和植物的基因组，有可能揭示基因组组织的秘密、抗击疾病、改良作物和培育定制宠物，以及许多其他方面。所有这些都给监管者带来了可怕的道德问题，而这一问题又因这种方法被用于改变人类胚胎基因组的消息而变得更加复杂。本期《自然》杂志调查了CRISPR Cas9的现状，并提出了一个问题:我们想要一个基因被编辑过的世界是什么？

大脑导航功能即使在睡眠中也不会停止。

几十年的研究表明，哺乳动物的导航系统(基于海马的内部和周围)在运动中跟踪动物的位置。然而，过去不清楚当动物停止运动时，大脑是否以及如何跟踪。这项研究表明，无论是在运动还是休息时，大脑都会跟踪位置。罗兰·弗兰克和他的同事在海马CA2区发现了一种完全不同类型的海马神经元，它不仅在清醒时传递关于当前位置的信号，在睡眠时也是如此。

马略纳模型的新证据

费米子有三种已知的基本类型:狄拉克、维勒和马略纳。后两者以前没有被观察到，但是在凝聚态物质系统中已经发现了维勒和马略纳模型存在的证据。特别是，在半导体-超导体纳米线器件中，马略那模式的特征已经被识别，这引起了极大的兴趣，因为“非摩擦学”的拓扑性质在过去已经被预测。查尔斯·马库斯(Charles Marcus)和他的同事提供了下一个必要的证据来证明这些器件中马略纳模式的可靠存在，即通过增加纳米线长度以“能量分裂”抑制的形式对马略纳模式进行指数保护。这些发现为下一步控制马略那模型和确定拓扑性质开辟了道路。

二氧化碳被用作化学原料

温室气体二氧化碳可以用作化学原料的想法很吸引人，但通常是不切实际的——尽管它很容易与以碳为中心的亲核试剂反应，产生亲核试剂需要高能量输入。但是现在，受鲁比斯科酶(催化植物的固碳反应)的启发，阿南代塔·班纳吉(Aanindeeta Banerjee)等人证明，在中等温度下熔融含碱金属的盐可以在碳酸盐的帮助下使非常弱的酸碳氢键有效地羧化。这种化学反应的潜力是通过将2-呋喃甲酸(很容易从不可食用的生物质中制备)转化为有用的生物化学原料“呋喃-2，5-二羧酸”来证明的。

发现气候敏感生态系统

气候变化研究中的一个关键问题是如何识别对气候变化最敏感的生态系统。这项研究利用2000年2月至2013年12月期间收集的MODIS卫星数据，建立了一个新的评估指数，即"植被敏感度指数"，该指数衡量生态系统对三个关键气候变量(温度、水可用性和云)的外力的反应。该指数可用于在全球范围内以高空间分辨率识别生态系统的恢复状态(或弹性状态)。对气候变化高度敏感的地区在中亚、北美洲和南美洲的北极苔原、北部雨林和热带雨林、高山地区、稀树草原和稀树草原地区、南美洲东部的卡廷加落叶森林和澳大利亚东部地区都很明显。

性别使自然选择更加有效

在进化生物学中，解释有性生殖尽管成本很高但却很普遍是一个长期没有解决的著名问题。理论和实验研究都提出了各种机制，如减少克隆干扰或减少“搭便车”有害突变的能力。迈克尔·德赛和他的同事将酿酒酵母的实验进化作为一个模型系统，在序列水平上比较了有性种群和无性种群的适应性动态。他们发现有性生殖通过减少有益突变之间的克隆干扰和改变自然选择固定的突变类型来提高适应性。这样做的净效果是，有性生殖将加快适应过程，允许自然选择更有效地将有益突变与有害突变区分开来。

(田甜/请访问www.naturechina.com/st了解更多关于汇编的信息)

中国科学新闻(2016-03-21，第二版国际)