4月4日《科学》杂志精选

植物可崩解细胞壁的设计

由于科学家们非常渴望更容易地分解木质素，他们已经尝试了各种化学方法，现在一项新的研究报告了这一领域的一个重要进展。木质素可以保持植物直立，但它也使得植物在生物燃料生产或苜蓿消化等工业生产过程中难以分解。苜蓿是牛的重要饲料作物。提高木质素的消化率将减少许多过程中所需的能量输入。在世界范围内，对改进这一过程感兴趣的研究人员一直对木质素感到困惑。他们已经尝试了无数种方法来生产细胞壁更脆弱、更容易消化的植物(含有木质素)。先前的研究工作表明，木质素组装的自然过程，即从称为单体的单一分子池组装成更复杂的聚合物链的过程，可以被设计成结合那些不是木质素天然拥有的新单体。这种方法引起了相当大的兴趣，即用单体浸泡木质素树干可以提高其降解能力。被称为阿魏酸的酶似乎特别有前途，尽管只是在体外。现在，柯蒂斯·威尔克森领导的科学家小组首次在体内使用阿魏酸钠取得了真正的成功。为了在活的植物木质素中获得阿魏酸盐复合物，他们必须首先确认它已经被添加到木质素生物合成池中。首先，他们发现了编码阿魏酸酶的基因。然后，他们在杨树的木质素形成组织中表达它。利用木质素结构分析，他们观察到以这种方式设计的杨树样品可以产生新的单体，将这些单体输出到细胞壁，并最终吸收到木质素的主干中。在温室条件下，生成的杨树在生长习性上没有表现出任何差异，但是它们的木质素表现出改善的可消化性。设计可以在组装木质素时使用这种化合物的植物可能是一种生产“特别解构”植物的新方法。

将一只脚放在另一只脚后面

果蝇向后移动以避开一小块潮湿的香蕉的景象可能很奇怪，但果蝇可以做到。现在科学家发现，只需要两个神经元来控制这种消退能力。这一发现可以解释其他有腿的动物是如何在向后和向前运动之间做出选择的。将一只脚放在另一只脚后面的能力不仅限于人类。人类也可以向后行走，这种动作不仅与向前行走相反(向后行走时臀部肌肉实际上有不同的运动)，而且在这个过程中涉及的神经回路还没有被很好地理解。科学家们知道，大脑充当导体，向神经运动系统发送信号，而神经运动系统又选择性地激活相关肌肉。但是现在，通过对果蝇的研究，他们已经揭示了特定的神经回路。Salil Bidaye和他的同事首先创建了大约3500个果蝇谱系，每个谱系都有不同的神经系统表达模式，目的是为了识别激活后能够改变果蝇行走方向的神经元组合。在这些果蝇谱系中，他们发现了一个被称为“月行者”的谱系，其中向后行走是最明显的。他们把谱系放入一个特殊的小室，在那里被激活的神经元被沉默。这可以防止果蝇向后行走——即使这样做是有帮助的，比如当它们到达路的尽头时。在另一项实验中，研究人员发现，本月果蝇行走器中的七个独特的激活神经元中，只有一对神经元——一个在大脑中，另一个在果蝇腹部——需要被激活才能让果蝇向后行走。通过应用精确的遗传工具来确定哪个神经元在做什么，他们发现激活大脑中的一个神经元就足以诱导反向运动；激活第二个神经元不会引起反向运动。研究人员发现的神经元主要通过抑制向前运动来帮助整体退化过程。这些发现首次揭示了苍蝇和其他可能有腿的动物是如何控制它们的行走方向的。

微型移动设备监控健康状况

如果孕妇或慢性病患者可以带回家一些昂贵的用于监测其健康的医院设备，如心电图机，会发生什么？徐升和他的同事们采用的一种新方法非常接近这个想法。这种方法通过一个薄的弹性装置无线监测电生理数据，该装置可以舒适地附着在人体皮肤上。他们使用的新方法包括传感器、电路和悬浮在液体中的无线电微型结构。他们表示，这项技术有潜力在诊所外提供持续的、医院级的医疗监控。通过结合柔软的微流体和结构粘性表面以及受控的机械屈曲，徐和其他研究人员可以设计可拉伸的电路板，这些电路板具有通过弯曲互连网络连接在一起的微型电子元件。电路板悬浮在聚合物溶液中，并由硅橡胶薄膜约束。他们的新策略同时将这种医疗测试设备的可扩展性和机械顺应性提高了几个数量级，研究人员认为，这些柔软灵活的设备有朝一日将能够在舒适的家中为患者提供准确、实时的健康信息。

(这篇专栏文章由美国科学促进会独家提供)

中国科学新闻(2014-04-15，第二版国际)