封面故事:
气候问题成为美澳大选中的重要问题

本期Nature杂志刊登了一组关于气候变化在澳大利亚和美国的政治影响的News Features文章。在澳大利亚,全球变暖正在成为11月24日大选中的一个重要竞选问题。拒绝签署关于气候变化的《京都议定书》的现任总理霍华德在民意测验中落后于竞选对手、劳动党的Kevin Rudd,后者已经表示,如果他当选,他将批准《京都议定书》。观察家把气候问题作为二者之间的一个决定性问题。澳大利亚目前正在发生的旱灾也许会继续促使选民比过去更多地去思考气候问题。在美国,总统竞选正在大张旗鼓地进行,虽然大选还有整整一年时间。领先的总统候选人都已发表了关于支持气候变化行动的不同程度的声明。但新总统在2009年1月就职后有什么样的权力来实现真正的变化呢?Nature杂志对美国总统所扮演的角色及在权力过渡之后预计会发生什么进行了分析。本期Nature还发表了工业界人士、立法专家和政策专家对当前正在美国国会进行的气候立法工作的看法,以及专栏作者、政策专家David Goldston对最终可能形成的法律所作的预测。
离子通道在膜电压作用下被打开的分子机制
依赖于电压的离子通道响应于膜电压的变化而打开,但发生这一过程的分子机制却不清楚。由MacKinnon及其同事在2003年所做的先驱性工作表明,该过程涉及一种类脂暴露的“桨”状结构的运动,但这种运动的性质仍然存在争议。在两篇互补性文章的第一篇中,Alabi等人通过证明这种“桨”状结构的功能在移植进关系较远的通道中时被忠实保留下来的事实,说明了这种结构特征的重要性。这项工作还强调了膜内这一结构的移动性。Long等人描述了被由类脂排列成的一个类似于双层的体系所包围的一个被改变了的Kv1.2钾通道的高分辨率结构。“桨”状结构中的临界正电荷被类脂和蛋白相互作用所稳定,这说明了该“桨”状结构可能会以某种方式响应于电压的变化而运动,将该通道孔打开。
最亮超新星诞生于恒星碰撞
SN 2006gy是一次极为明亮的超新星爆炸,也许比从一个巨型恒星核心坍缩所形成的一颗典型的超新星能量高100倍。目前的理论认为,它的前身是一颗质量是太阳100倍的恒星。这种结论与该超新星的光谱是相矛盾的,其光谱表明存在一个氢包裹层,这种包裹层对一颗巨型恒星来说早在爆炸之前就失去了。现在,两个研究小组提出了支持对该超新星作出其他解释的证据,它们都涉及到碰撞。Simon Portegies Zwart和Edward van den Heuvel发现,在一个致密的年轻星团中巨型恒星的碰撞频率足以说明SN 2006gy是有可能从这种大碰撞中形成的。Woosley等人提出了一个模型,该模型将这一最亮的超新星解释为由巨型恒星喷射出的物质壳之间所发生的碰撞的产物,这些巨型恒星因为电子—正电子对的产生而变得不稳定。
受海森堡测不准原理限制的极限测量精度已达到
在基础层面上,测量精度受限于所涉及的量子资源(如光子)的数量,而标准相测量方案导致一种不确定性(标准量子极限),该不确定性与这一数量成比例关系。理论上,应当有可能达到仅仅受限于海森堡测不准原理的一个精度。有少量实验已经打破了标准量子极限,但此前没有一个达到海森堡极限,主要是由于需要难以生成的奇异的量子纠缠状态。Higgins等人采用了另一种方法,该方法利用了没有纠缠的光子状态,允许它们实现受海森堡测不准原理限制的相。这标志着为实现量子增强的测量精度而进行的工作的复杂性有了极大降低。
一种关于超材料的理论架构
被称为超材料的含有具各种不同形状和排列的金属包容物的透明材料,能使光以不寻常的方式传播。Tsakmakidis等人介绍了一种关于超材料的理论架构,该架构能使光完全静止。与以前对光进行减速和储存的方法相比,这一新方法能够实现高耦合效率,同时允许宽带室温操作。在达到一个临界点时,光线就无法进一步传播;由于光波的每个频率成分(或颜色)是在稍微不同的地方被阻止的,所以这将导致一个“被束缚的彩虹”的形成。这项工作在两个重要的现代科学领域——超材料和慢光——之间架起了桥梁,并且还有可能导致在光数据处理和存储方面或在量子光学记忆装置的实现方面的应用。
细菌之间的信号欺骗
细菌之间通过小型可扩散分子的释放和感应(或群体感应)来进行的通信,被认为是在种群层面上协调合作行为的一种方式。演化理论预测,彼此进行沟通和合作的个体还能被“骗子”所利用,后者要么不发出信号,要么不对信号作出反应。现在,对病原体绿脓杆菌(它们在细胞之间通过信号进行联系来调控毒性因子表达)的种群所做的实验证实,信号和信号受体突变体(或称“欺骗信号”)的确都有一个适应优势。但对欺骗问题的解决办法的确以亲缘选择的形式而存在——近亲之间倾向于进行“诚实的”沟通。这些发现为在人体细菌感染中所观测到的欺骗信号的传播提供了一个解释。