封面故事：

 

“整體適應度”方法并不普遍適用

 

包括螞蟻和很多黃蜂及蜜蜂物種在內的真社會性昆蟲形成等級社會，由能夠生育的蜂王（蟻王）和不能生育的工蜂（工蟻）組成。這意味著，一些個體需要犧牲它們自己的生殖潛力來養育其他個體的后代，這是達爾文認為對進化論構成挑戰的一個事實。對于這一現象，最為人們接受的解釋所依賴的是親緣選擇理論，而該理論則以“整體適應度”為依據，它指的是通過增加其親戚的后代的生存機會所獲得的個體適應度。在本期的一篇“分析”文章中，Martin Nowak、Corina Tarnita 和Edward O. Wilson指出，這種方法有其局限性。他們用數學手段表明，“整體適應度”只有對于嚴格定義的一個小類別的條件來說，才是標準自然選擇（理論所采用）的直接適應度的一個可行的替代指標，它不是普遍適用的。標準自然選擇理論在精確種群結構模型的背景下為此提供了一個簡單的解釋。本期封面所示名為“Formica obscuripes”的螞蟻的工蟻，它們正在進行“交哺”，即共同分享液體食物。

 

超大質量黑洞的形成條件

 

以前發表的有關超大質量黑洞形成的模型試圖解釋這樣一個事實：根據對遙遠類星體的觀測結果，超大質量黑洞在“大爆炸”之后不到10億年就已經形成了。一系列新的數值模擬表明，直接坍縮成超大質量黑洞的條件可以在這個時間尺度上從大質量原始星系的合并而出現。多尺度氣體流入產生了一個不穩定的、大質量的核氣體盤(nuclear gas disk)，這個盤在僅僅100年內擴大形成一個亞秒差距尺度的氣體云。這個云發生引力坍縮，導致一個超大質量黑洞的形成。

 

小行星對的形成機制

 

近年來人們對觀測主帶小行星興趣日濃，并因此而識別出了數十個小行星對，它們沿近乎相同的軌道繞太陽運行，盡管實際上并沒有結合在一起。人們曾假設，更大天體的轉動分裂是形成它們的一個機制，這一觀點得到了一些新觀測結果的支持。理論預測，一對中的兩個小行星的質量比例將超過約0.2，而且當其質量比例接近這個上限時，其中更大一個小行星的旋轉周期將會延長。相應地，35個小行星對的光度觀測結果顯示，其中沒有一個小行星對的質量比例超過0.2，而且當質量比例接近0.2時，初級周期將會變長。這表明，小行星對是由一個母小行星通過轉動融合成一個短壽命的原始雙星體系形成的。

 

多體“激子”的上限被確定

 

半導體中帶電粒子（電子和空穴）之間的長程關聯導致“多體效應”，該效應不僅具有基本理論上的重要性，而且對于光電子應用也很重要。“激子”狀態（一個電子和空穴構成一對的狀態）已受到廣泛研究，但涉及三個或更多帶電粒子的“多激子”狀態的性質在很大程度上是不知道的，因為它們難以通過實驗來觀測。Daniel Turner 和 Keith Nelson延伸了一種被稱為“多維傅立葉轉換光譜”的光譜方法的應用，演示了該方法在一種砷化鎵納米結構中產生和定性“雙激子”、“三激子”及其他未束縛關聯的能力。這個實驗涉及同時控制多達7個“光場”的幾何、時間延遲和光相位。這些發現具有基本理論上的重要性，因為以前人們連 “三激子”（涉及六個粒子之間的關聯）是否能存在都不知道。本文作者們還提出明確證據證明，“四激子”狀態不存在，從而為這種類型的半導體體系中的多體關聯指出了一個上限。

 

海洋生物多樣性普查

 

在長達10年的“海洋生物普查”項目基礎上，對來自13個分類群（包括浮游動物、植物、無脊椎動物、魚類和哺乳動物）的11567個海洋物種的分布數據所作的一項全球分析顯示，溫度是各種分類類別的生物多樣性的一個主要關聯因子，較溫暖的水域中多樣性較高。該分析還顯示了另外兩個截然不同的趨勢：沿海物種在西太平洋多樣性最高，而海洋物種在中緯度地區多樣性最高。這與陸地物種形成對比：陸地物種在熱帶地區多樣性最高。

 

對混沌生態系統進行統計對比的方法

 

很多生態系統都有混沌的或近乎混沌的動態。在這種情況下，難以驗證相關數據是否符合具體模型，因為噪音使得與模型進行統計對比不可能進行。現在，Simon Wood設計了一個進行這種推斷的統計模型，其所依據的是從原始數據提取對相位變化不敏感的匯總統計，并與從該模型模擬出的數據進行對比。研究人員通過對一個著名問題的應用演示了該方法，這個問題是：John Nicholson關于銅綠蠅(Lucilia cuprina)種群規模的經典生態實驗中的周期的性質。

 

SIRT1在記憶中所起的一個作用

 

SIRT1是在DNA修復和基因組穩定性中所涉及的一種脫乙酰酶，最初是在非哺乳動物模型系統中作為壽命的一個調控因子被識別出的。雖然人們認為它在正常腦生理中發揮功能，但過去并不知道SIRT1是否參與高等腦功能。現在，Gao等人演示了SIRT1的這樣一個作用：其激發能增強突觸強度和記憶形成。這些依賴于SIRT1的效應是通過一個“轉錄后”機制調控的，該機制涉及CREB激發和miR-134生成。SIRT1激發、 miR-134水平和突觸蛋白之間的這種互動構成彈性調控的一個以前未被識別出的機制，并且表明，SIRT1激發對于涉及認知損傷的神經退行性疾病可能具有治療潛力。

 

(田天/編譯，更多信息請訪問www.naturechina.com/st)