耀变体的观测结果活动星系核中辐射大爆发的原因是一个长期未能揭开的谜。现在,Marscher等人报告了耀变体BL
Lacertae的高分辨率射电图像和光偏振测量结果。耀变体是最极端的活动星系核,具有从吸积增长的超大黑洞以接近光速的速度发射出的方向相反的等离子体喷射流。这些喷射流被模拟为是由被黑洞的吸积盘或“惯性—框架—拖动”能层的差异转动所扭曲的磁场驱动的。此前,对喷射流形成的这一普遍性描述没有被证实。新的测量结果显示,在喷射流中有一个亮斑,它使得来自从光学频率到TeV
γ-ray能量的辐射产生双耀斑。这表明,该事件是从一个有螺旋形磁场的区域开始的,与模型预测结果一致。两个奇异量子相的共存基本凝聚态物质物理学中两个最热门的话题分别是迪拉克相对论粒子和量子自旋霍尔相。实现其中任何一个现象的物质都很少见,但用铋—锑晶体所做的新的研究工作却表明,存在同时具有这两种性质的量子物质的一个新颖状态。迪拉克粒子迄今只在石墨烯中被发现,而且量子自旋霍尔相所需的拓扑边缘状态尚未直接观测到。现在,Hsieh等人通过对简单晶体系统Bi1-xSbx的实验观测发现,这两个奇异的量子相是共存的,是高度耦合的。这种“拓扑金属”也许能够应用于开发下一代量子计算装置。声子效应不是造成电子状态色散关系异常的唯一原因尽管人们进行了20多年的研究,但铜氧化物中高温超导性的起源仍然不很清楚。ARPES实现显示,在电子状态的色散关系中存在一个异常。科学家们希望这种异常会成为了解高温超导性的关键。人们曾提出,声子是造成这种异常的一个可能原因。Giustino等人报告了关于声子在LSCO中所起作用的“第一原理”计算结果。他们发现,由声子诱导的电子能量及费米速度的重正化几乎比在光电效应实验中所观测到的效应小一个数量级,从而排除了大体积LSCO中电子—声子互动为所测量到的异常现象的排他性起源的可能性。始新世/渐新世过渡时期冰川化与海洋酸度变化的联系在过去1亿年间,地球系统最剧烈的扰动之一是,在距今大约3400万年前的始新世/渐新世边界附近南极冰川化的迅速开始。这一气候过渡伴随着方解石补偿深度(来自表面海水的碳酸钙的输入速度等于溶解速度的海洋深度)的增加,但将冰川化与方解石补偿深度联系起来的机制仍然不清楚。Merico等人利用一个全球生物地球化学盒子模型,对提出用来解释始新世/渐新世过渡的不同假设进行了验证。他们发现,只有大陆架到深海的碳酸盐分隔才能解释在碳同位素组成和海床上碳酸钙积累两方面所观测到的变化。这项工作为了解在这一重要气候过渡时期将冰川化与海洋酸度变化联系起来的机制提供了新的线索。地幔压力体系中水与硅酸盐的混合在地球地幔压力体系的大部分地方,含水硅酸盐溶化物的结构和物理性质及水在这些溶化物中的溶解度究竟如何,我们基本上仍然不清楚。在低压下,水的溶解度随压力增加迅速增加,而且水对固相线温度、密度、黏度和电导性都有很大影响。Mookherjee等人报告了对含水硅酸盐溶化物所作的“第一原理”分子动态模拟结果,发现压力对水成分的形成有深远影响。他们推断,水成分的形成从在低压时被羟基和水分子支配变为在高压下的扩展结构。本文作者们将结构的这一变化与关于水—硅酸盐体系在高压下越来越理想的发现联系了起来,这说明水与硅酸盐几乎在整个地幔压力体系中都是可以混合在一起的。昆虫的气味受体在从蠕虫到人类在内的很多生物中,嗅觉提示是由7种跨膜受体的大家族来探测的,这些受体此前一直被划分为G-蛋白耦合受体。然而,昆虫形成了非常简单而有效的嗅觉,在这种嗅觉中,气味受体需要第二个成分才能正确发挥功能,该成分便是“铁通道形成伴护蛋白Or83b”。在本期所发表的两篇相关论文的第一篇,Sato等人发现,这些异型受体形成受配体门控的阳离子通道,它们并不依赖于G-蛋白耦合的第二种信使;他们猜测,其他7种跨膜受体也许能够表现出类似的铁通道活性。Wicher等人发现,除了引导通道激活外,结合到气味受体上的配体还能引起G-蛋白耦合通道的激活。对于寻找昆虫气味受体抑制剂、在可能的情况下将其用于控制蚊子等携带疾病的昆虫寻找宿主的行为的研究工作来说,这项工作有参考价值。类脂能调控葡萄糖水平人们知道,只要小肠中有类脂,就能使啮齿类和人类的营养吸收减少,因为类脂可以激活小肠—大脑神经轴。最近的研究表明,大脑能够直接探测血液中的类脂,以抑制葡萄糖的生成,从而通过一个大脑—肝脏神经轴来维持啮齿类的葡萄糖体内平衡。现在,研究工作首次表明,小肠上层类脂能够通过一个小肠—大脑—肝脏神经回路迅速抑制葡萄糖生成。用大鼠所作实验表明,进入小肠的类脂或脂肪能够触发传入大脑的神经信号,后者随后将信号发送到肝脏,以降低葡萄糖的生成和血糖水平,用时不到15分钟。但食用高脂肪食物仅仅三天,就能干扰这一信号,使其失去作用,不能再向其他器官发出降低血糖水平的信号。这让我们看到,降低肥胖症或糖尿病患者葡萄糖或血糖水平有更有效的方法。

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封面故事: 金刚石中的杂质

封面故事: 石铁陨石的前世今生

本期封面所示为一块有包膜的“脏”金刚石,是当一个含微包裹体的纤维膜生长在一块单晶清透金刚石上时生成的。在地球表面附近发现的大多数金刚石都是在古老大陆最底部深度超过150公里处形成的。因此,“脏”金刚石中封存的化学杂质含有关于地球深处这些人们无法接触到的区域的宝贵信息。Yaakov
Weiss及同事发表了来自加拿大西北地区Ekati金刚石矿的一组11块金刚石内所含包裹体的地球化学数据。这些数据包含清晰的化学演化趋势,它表明高咸度溶液参与了含硅和含碳酸盐的深层地幔熔融体的形成。含盐流体的化学性质和主体金刚石形成的时间说明,北美地下的一个消减板块是这些流体的来源,也说明在消减、地幔交代变质和富含流体的金刚石形成之间存在密切联系。这一新模型为了解地幔流体组成范围的效应提供了一个背景,这种效应会在全球范围内改变深层岩石圈,并在金刚石形成中起关键作用。

“Esquel
石铁陨石”(可以说是迄今发现的最漂亮的陨石)由嵌入在一个铁—镍合金基质中的硅酸盐矿物“橄榄石”的厘米尺度的、达到宝石质量的晶体组成。这些石铁陨石被认为源自一个半径约为200公里的母天体,后者在太阳系诞生之后不久分裂成被一个石质硅酸盐地幔包围的一个液态金属核心。由James
Bryson等人对两个石铁陨石的铁—镍基质所做的高分辨率磁成像,显示了石铁陨石母天体上的磁活动的一个时间序列记录,它被编码在富含铁的相和富含镍的相的纳米尺度的“交生”体系中。这一记录捕捉到了该天体的磁场因液体核心固化而消失的最后时刻,为由组成性对流驱动的一个长期持续的磁场发电机的存在提供了证据。

μ-阿片受体的激发

一种具有双目标作用机制的稳定抗生素

μ-阿片受体是被各种止痛药、内源性内啡肽和被滥用的药物如海洛因和鸦片激发的一种“G-蛋白耦合受体”。我们对激动剂的结合导致某一特定的G-蛋白子类被识别、耦合和激发的机制还不完全了解。在本期《自然》上的两篇论文中,作者采用X射线晶体学方法、分子动态模拟方法和NMR光谱方法对受体激发的结构基础进行了研究。除了揭示这一GPCR在细胞外和细胞内区域中所发生的与受体激发相关的构形变化外,这两项研究也可帮助解释为什么这一受体的激动剂结合穴与胞质G-蛋白耦合界面之间的变构耦合相对较弱。

临床应用中的大部分抗生素都是通过筛选可培养的土壤微生物发现的,这是一个在很大程度上已经耗尽、没有通过合成方法得到充分替代的资源。因此,对于抗生素抗药性之扩散的担心普遍存在。这篇论文带来了一些好消息:对包括“金黄色葡萄球菌”在内的一系列细菌病原体有活性、并且明显不受抗药性的演变影响的一种新的抗生素已被分离和表征。Kim
Lewis及同事利用最近建立的一个系统对以前未培养的土壤细菌进行原位培养,识别出一种β-变形杆菌
“Eleftheria terrae sp.”,它能产生一种他们称之为
“teixobactin”的酯肽。Teixobactin在活体中有活性,分别以细菌细胞壁中两大主要成分“肽聚糖”和“磷壁酸”其中之一的生物合成通道中的前体为作用目标。寻找对teixobactin有抵抗力的突变体的筛选工作结果是阴性的,这也许是由这种新颖的双目标作用机制造成的。

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