9月3日《自然》杂志精选

封面故事:“数字天气预报”提高准确性

“数值天气预报”模式的输出在全社会是普遍的，现在人们可以提前一周熟练地预报未来的天气。回顾过去几十年，预测精度的提高是显著的，但这种提高是一个渐进的过程，相当于每十年增加一天的熟练预测。彼得·鲍尔(Peter Bauer)和他的同事回顾了许多推动NWP达到目前水平的科技进步，发现如果提高预测精度的历史速度继续下去，未来将会面临相当大的挑战。

细菌分解膦酸盐的机理

当磷酸盐供应不足时，一些细菌可以利用有机膦酸盐化合物，因为它们有特殊的酶机制，可以破坏稳定的碳-磷键。这其中的机制还不清楚。迪特列夫·布罗德森和他的同事们从大肠杆菌中确定了240千道尔顿c-p裂解酶复合物的晶体结构。该结构包含两个潜在的活性位点，这两个活性位点可能能够将有机膦酸酯化合物偶联到三磷酸腺苷上，然后水解C-P键。

土壤水的生态水文分离与利用

土壤中的水通常被认为在所有用途中都得到了同等程度的利用，例如植物蒸腾作用以及地下水和溪流的补充。在先前有限研究的基础上，Jaivime Evaristo等人编制了一套从广泛分布的地点获得的氢和氧同位素数据，并发现生态水文分离是控制土壤水利用的规则。植物使用的水的同位素通常与补充溪流的水完全不同，这表明降水输入的水文分离将产生完全不同的水资源池。这一发现意味着，通过引入生态水文分离，现有的植物生理过程和流的表面模型的参数化可以更符合实际情况。

植物物种的引进和出口

人类活动促进了外来植物物种在世界各地的传播，其中许多已经被移植到不同的大陆。Mark van Kleunen等人建立了一个关于外来植物引进的全球数据库，发现13，000多种植物已经移植到一个新的地方。北美是外来植物最多的地方，而太平洋岛屿正以最快的速度积累它们。北半球是外来物种的主要来源。

美国人的祖先来自哪里

大多数遗传学研究表明，美国最早的定居者是来自欧亚大陆的单一祖先群体，但形态学研究对此提出了质疑。大卫·赖克和他的同事分析了63个个体的全基因组数据，这些个体来自中美洲和南美洲的21个土著美国人群体和全球197个非美国人群体。他们发现证据表明，美国祖先人口的构成比以前接受的更加多样化。一些亚马逊土著美国人部分是起源于南半球的一个祖先群体的后裔，与澳大利亚、新几内亚和安达曼岛的土著人民有关系。这与北美和中美洲土著居民的祖先主要来自欧亚大陆的情况完全不同。

定向特异性DNA连接

抗体生产过程需要在免疫球蛋白重链(IgH)位点进行重排，并通过切掉所有剩余的片段将单个的V、D和J基因片段并置。原则上，实现这些删除的过程也可能导致逆转。现在，Frederick Alt和他的同事已经使用高通量全基因组测序来研究为什么这个位点的过程偏向于缺失而不是反转这个长期未解的问题。他们发现这涉及到免疫球蛋白位点本身的序列，由免疫球蛋白脱氨基酶引发的双链断裂，以及双链断裂修复因子53BP1和大气压。

甲烷氧化细菌的胞内铜储存

铜是许多酶和蛋白质的折叠和功能所需的催化剂。它对细胞也是有毒的，所以细胞中通常只有很少的“游离”铜。然而，由甲烷氧化细菌和膜结合的粒状甲烷单加氧酶(pMMO)需要大量的铜。这项研究提供了甲烷氧化细菌如何安全地积累铜用于甲烷氧化的图像。作者鉴定并表征了Csp1，一种不寻常的铜结合蛋白，其从甲基黑孢菌OB3b的胞质溶胶中运输以获得pMMO的铜离子。Csp1的x射线晶体结构表明，它可以在内壁带有半胱氨酸残基的大空腔中结合多达52个铜离子。

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《中国科学日报》(2015年9月14日，第二版国际版)