封面故事：

 

解決糧食安全問題的辦法到底在哪里？

 

聯合國糧農組織估計，世界糧食產量到2050年需要增加70%。本期Nature上一系列文章分析了植物科學家和生物技術專家能為實現這一目標所作的貢獻。這個問題的嚴重程度在第546頁介紹，其中包括這樣一個事實：今天挨餓的10億多人之所以挨餓，不是因為沒有足夠多的糧食，而是因為他們太窮、買不起糧食。所以，我們需要更好地治理。但如果對本期封面上所刊登問題的答案為“是”，那么主要農業生物技術公司可能將不得不對增加糧食產量作出很大貢獻。正如Natasha Gilbert所報告的那樣，它將意味著我們的工作重點從關注對殺蟲劑和除草劑的抗藥性向培育能夠應對干旱和營養缺乏的作物的轉變。從上個世紀40年代起推進綠色革命的高產作物品種傾向于優化作物在地面之上的性狀——比如說在能量投入上要讓作物產生更多糧食和更少秸稈。

 

太陽系的故事——過去、現在和將來

 

行星科學是從伽利略關于行星和它們的衛星的研究才真正開始的。350年來，我們關于太陽系的觀點通過地基望遠鏡去偽存真、通過理論模型提升改進。太陽系探索時代的到來（“水手2號”1962年掠過金星是第一次成功地對行星金星造訪）在過去50年使近距離觀測、甚至實驗成為現實，改變了我們關于太陽系的知識。在本期的一篇文章中，Joseph Burns分析了空間時代之前的行星科學的歷史，進而討論了最近一些最有趣的發現，凸顯了太陽系天體的多樣性以及混沌在太陽系演化中所起作用。

 

“新馬德里”地震帶再次發生地震的風險

 

位于當今美國中部一個人口稠密地區的“新馬德里”地震帶，是造成1811~1812年“新馬德里”地震（震級為7級或以上）的原因。這個地區目前地震風險的程度存在激烈爭論。Eric Calais及其同事提供的證據表明，這個地區從地質上來說屬于最近時期的系列大地震是由上個冰期末密西西比河北部河灣的河流快速沖走沉積物觸發的。模型研究表明，已經斷裂的斷層帶不大可能很快再次斷裂，但由沉積物流失和以前地震所造成的應力變化也許最終將足以使尚未斷裂的附近其他斷層斷裂，這表明地震的風險可能比以前人們所認為的范圍要大。

 

性染色體的巨大變化

 

鳥類和哺乳動物有鮮明的性染色體。在鳥類中，雄性個體有一對Z染色體，而雌性個體有一個Z染色體和一個W染色體。在哺乳動物中，雄性個體的染色體是XY，雌性是XX。人們長期假設，性染色體演化涉及性特異性染色體（即W染色體和Y染色體）的巨大改變，但兩性都有的Z染色體和X染色體只發生較小的改變。但根據一項新的研究，事實并不是這樣的。這項研究報告了雞的Z染色體的序列，并將其與已完成測序的人X染色體序列進行了比較。Z染色體和X染色體與產生它們的常染色體（非性染色體）相比發生了巨大變化。而且Z染色體和X染色體似乎是遵從收斂的演化軌跡，包括由睪丸所表達的基因家族的獲得和放大，盡管它們是從先祖基因組的不同部分獨立形成的。

 

生物節律與糖尿病的關系

 

在進食期間，胰島分泌胰島素來維持葡萄糖體內平衡，這個有節奏的過程在糖尿病患者體內被擾亂了。現在，用小鼠所做實驗表明，胰島有它們自己的生物鐘，在睡眠—清醒周期中來組織和安排胰島素的分泌。轉錄因子Clock和Bmal1對這一過程很關鍵，攜帶Clock和Bmal1基因的缺陷版本的小鼠會患“hypoinsulinaemia”（胰島素水平過低癥）和糖尿病。這項工作證明了一個局部組織的生物時鐘能夠在胰腺貝塔細胞中將生物節律信號和新陳代謝信號整合起來，它說明生物節律分析是更深入了解代謝表現型以及治療2型糖尿病等代謝疾病的關鍵。

 

微RNA在帕金森氏癥中的作用

 

“富含亮氨酸的重復段激酶-2”(LRRK2)所發生的突變已被與家族性和偶發性帕金森氏癥聯系在一起，但其生化功能卻一直不清楚。現在，LRRK2的一個生化功能已被發現。果蠅和人類的LRRK2都被發現拮抗由微RNA調控的對E2F1和DP轉錄因子的翻譯抑制。LRRK2與由RNA誘導的沉寂復合物組分Argonaute發生相互作用，來拮抗其對蛋白翻譯的抑制效應。活體遺傳研究表明，E2F1/DP上調在調控突變體LRRK2的發病機理中扮演一個關鍵角色。

 

（田天/編譯，更多信息請訪問www.naturechina.com/st）