1月17日《科学》杂志精选

古代信息素让女王保持统治地位

当涉及到群居昆虫时，其中的蚁后和蚁后通过发出化学信号来保持它们对繁殖的垄断，这种化学信号会使它们忠实的工蚁不育。今天，安妮特·范·奥伊斯塔耶恩和她的同事发现了一种特殊的具有蜂王特异性的结构相似的碳氢化合物，它能抑制蚂蚁、黄蜂和大黄蜂等工蜂的繁殖。研究人员认为，这些信息素已经存在了将近1.5亿年，它们是群居昆虫繁殖的信号。研究人员研究了沙漠蚂蚁、普通黄蜂和黄色尾巴大黄蜂的外骨骼或表皮的化学特征，发现了几种过量的化合物，尤其是在蜂王和蜂王中。然后，他们在工人中测试了这些化学物质，发现饱和烃的存在会使工人保持无菌，即使他们的女王不在场。然而，与此同时，在没有蜂王和蚁后的情况下，这些昆虫的对照组会迅速发育出卵巢。Van Oystaeyen和她的同事将他们的发现与其他90项发表的研究进行了比较，并调查了女王在所有64种不同物种中产生的过量化学物质。他们的发现揭示了饱和烃是蜜蜂和蜂王在群居昆虫中产生的最常见的过量化学物质。事实上，他们的研究表明，类似的碳氢化合物在数百万年前被蚂蚁、黄蜂和大黄蜂的独居祖先用来指示它们的生殖状态。总而言之，研究人员的发现意味着蜂王和蜂王的信息素是它们繁殖力的真正标志，工人们会服从这些信号。

新西兰山区的土壤风化没有速度限制。

在新西兰山区工作的科学家报告了非常高的土壤风化率，这与以前的研究相矛盾，以前的研究认为在山区土壤风化有速度限制。因为风化可以从大气中提取二氧化碳，这一发现对于科学家理解山脉是碳汇具有重要意义。山区是否扮演碳汇的角色一直是争论的焦点。这在很大程度上是因为科学家们对化学风化过程没有一个清晰的认识，在这一过程中，空气中的二氧化碳与地球表面的化学化合物发生反应并被锁定在其中，这一过程发生在山区，尤其是那些经常被板块抬升的地区。隆起过程将暴露新的岩石和土壤以供风化。为了理解这个问题，艾萨克·拉森和他的同事们从新西兰的南阿尔卑斯山西部采集了土壤样本，那里有世界上海拔最高的山脉。为了测量一段时间内的风化速度，研究人员评估了土壤中某些特定元素的去除情况，如玻璃元素。研究人员说，与以前的研究相反，以前的研究认为土壤风化会随着隆起活动引起的侵蚀的增加而减少，而土壤风化会随着这里侵蚀的增加而增加。这可能是因为推挤的山体表面没有像预期的那样完全从土壤中剥离。相反，更潮湿的气候会使它们保持原位，并导致风化。研究人员将他们的土壤风化率与世界数据收集进行了比较，发现他们的土壤风化率是迄今为止最高的。拉森等人的工作帮助量化了板块活动和侵蚀作为全球风化和环流驱动因素的重要性，最终成为大气二氧化碳的控制因素。这也对当前关于山脉是否对全球气候变暖、二氧化碳循环和气候有“重要影响”的争论产生了重要影响。

科学家发现植物型三磷酸腺苷受体

根据一项新的研究报告，长期以来难以追踪的植物型三磷酸腺苷受体终于被发现，它与动物型三磷酸腺苷受体大不相同。三磷酸腺苷是一种常见于所有生物体内的化合物。众所周知，三磷酸腺苷是细胞内的一种能量来源，但它在细胞外还有另一种未知功能:它可以协助信号传递，并发出对生长和发育很重要的信号。植物对三磷酸腺苷有特殊的反应:一是细胞内钙浓度的增加。然而，为了使这种反应发生，三磷酸腺苷必须首先与它的受体结合，这是科学家们无法发现的。相比之下，动物体内的三磷酸腺苷结合受体描述得很好。现在，郑敏财和他的同事在发现植物受体方面取得了进展。当研究开花植物拟南芥时，他们对拟南芥变异体进行了基因筛选，这些变异体在三磷酸腺苷存在时不会引发预期的钙内流。当在这些变异中寻找削弱三磷酸腺苷识别的基因时，他们发现了两个基因:dorn1和dorn2。关键是，这些基因编码的受体在结构上不同于动物体内的三磷酸腺苷受体。研究人员发现，表达正常受体的基因dorn1的表达能够恢复经三磷酸腺苷处理的植物中正常的钙内流。这反过来可以帮助这些植物从身体伤害中恢复过来。该文章的作者认为，dorn1是植物中被长期追求的三磷酸腺苷受体，对细胞外三磷酸腺苷的感知至关重要，并可能在植物的抗逆中发挥多种作用。

糖诱导促进生物燃料的发展

根据一份新的研究报告，由于一种从干植物物质中提取糖分的新技术，用生物燃料替代日益减少的石油燃料可能会更容易。由于油价上涨，生物燃料等替代能源越来越受欢迎。生物燃料是由稳定植物细胞壁的纤维素中的糖发酵而成的，但是这些糖必须首先被释放出来，这是非常困难的。特定的酶可以帮助这个过程，但是科学家需要想出更多的方法将纤维素分解成糖。现在杰里米·卢特尔巴赫和他的同事已经做到了这一点。他们报道说，葡萄糖可以有效地从玉米秸秆、硬木和软木中的纤维素和半纤维素中产生。为了实现这一壮举，他们将这些来源的干燥植物材料放入GVL。他们只是向GVL加入适量的水和酸，将这些化合物分解成葡萄糖。至关重要的是，葡萄糖没有降解，但在发酵过程中保持完整。该集团的经济模型显示，就成本而言，整个过程可以与目前从生物质生产乙醇的方法竞争。

(这篇专栏文章由美国科学促进会独家提供)

中国科学新闻(2014-021，第二版国际)