封面故事:火星南北半球差異成因研究

火星上有一條南北分界線。約占火星面積60%的南部高地有很多隕石坑,而北部低地隕石坑較少,且地質年齡較輕,地殼較薄。對火星南北兩半球的這種差異,有兩種人們樂于接受的解釋:地幔對流或巨大撞擊,但幾乎沒有證據來區分這兩種理論解釋。本期Nature上有三篇Letters論文,為“巨大撞擊”模型提供了支持。Marinova等人對形成南北半球之分的撞擊進行了動態模擬,其結果表明,這種南北半球差異的形成源于一次巨大撞擊的可能性是存在的。對研究人員認為最有可能出現的撞擊條件所作的一次模擬圖片發布在本期Nature封面上:該圖片是撞擊后大約30分鐘的情形,圖上的顏色代表內部能量。Andrews-Hanna等人利用引力和地形數據對Tharsis火山下面的南北半球分界線進行了測繪,發現了一個橢圓形邊界,這與南北半球之分源于一次傾斜的巨大撞擊的推斷是一致的。Nimmo等人利用數值模擬發現,一次垂直撞擊以及一個大小正合適的地殼空腔的形成,可以解釋所觀察到的地殼破壞及北半球低地地殼的形成。
晚泥盆紀魚類向四足動物的過渡
在晚泥盆紀(距今大約3.60億年前)動物從水里向陸地的過渡,以著名的早期四足動物Ichthyostega 和Acanthostega以及與四足動物一樣的魚類Tiktaalik為標志。但很多其他形式的動物也已被發現,只是因為它們比較零碎而不太為人們所知。來自拉脫維亞晚泥盆紀的Ventastega curonica就是其中之一。對最近發現的材料所作的一項新的分析顯示,Ventastega像Tiktaalik和Acanthostega之間的一種簡單的中間體,其顱骨形狀像一種早期的四足動物,但比例卻更像一種魚類。但是,問題并不那么簡單,這是由于早期四足動物具有意想不到的形態多樣性,也是由于它們最初的分化要早于人們過去所認為的這樣一個事實。
天然產物cyanthiwigin F的合成
一種新型雙催化對映選擇性反應的有效性,因在無保護性官能團的情況下diterpenoid cyanthiwigin F(一種海洋天然產物,最初是從海綿Myrmekioderma styx中分離出來的)的快速合成而得到驗證。雙催化對映選擇性反應,有可能通過在同一分子框架內不同點上創建幾個立體中心,來在一個反應步驟中合成具有立體化學性質的復雜分子。Cyanthiwigin F的9個合成步驟中關鍵的一步是,將外消旋和內消旋非對映體轉換成具有極好的對映體過量值的一種在合成上有用的中間體。
熱帶海洋邊界層的
臭氧光化學破壞
對流層臭氧是一種重要的溫室氣體,同時還影響空氣質量、大氣化學成分的光化學處理及生態系統的維持能力。過去150年間,對流層臭氧含量的增加導致了顯著的氣候波動,所以我們需要對控制對流層臭氧預算的因素有一個全面了解。熱帶海洋邊界層是全球最重要的臭氧損失區域,這是由于該區域具有很高的水蒸氣含量、很高的太陽輻射水平和很大的地理范圍。對該區域的表面大氣觀測工作極少,因此,來自熱帶北大西洋佛得角天文臺的一組新的全年觀測數據集就顯得非常重要。這些觀測數據顯示,熱帶海洋邊界層的臭氧光化學破壞速度比當前的全球模型所預測的結果大約大50%,而且這種破壞是由鹵素化學反應引起的。
昆蟲也具有“空間工作記憶”功能
一個復雜環境中視覺方向的確定,需要對環境中所存在的不同目標的位置有一個記憶,以防它們暫時到了視線之外。脊椎動物具有這種功能,被稱為“空間工作記憶”,這是一種至少持續幾秒鐘的工作記憶形式。Neuser等人通過利用一種虛擬現實環境向走動的果蠅呈現虛擬目標發現,昆蟲也具有這種功能。將正在前往一個隱藏目標的果蠅引開,它們能在一個目標被移走之后幾秒鐘記住該目標的位置。這個過程中所涉及的神經元是GABAergic環神經元。
獎勵學習中的神經變化
一些個體在完成有具體目標的任務時能夠比其他個體更成功地獲得獎勵,但有可能調控這種以獎勵為目的的學習活動的神經變化卻不是很清楚。Tye等人訓練大鼠來自己管理一種蔗糖獎勵,發現獎勵學習依賴于杏仁核(大腦中一個對情緒學習很重要的區域)中增加的活動及突觸力量。不同動物所達到的學習水平與突觸力量增強的程度有很強的關聯。增強對獎勵學習過程中大腦變化的了解,將有助于為自然獎勵學習缺陷或失常的獎勵學習癥狀如藥物上癮或飲食失調等制定治療干預方案。