封面故事：
核孔復合物的結構
核孔復合物在細胞中起關鍵作用，它是細胞質與細胞核內物質輸送活動的看護者。它是一種大型超級分子復合物，由多個版本的大約30種不同蛋白組成——總共至少有450個蛋白分子。細胞生物學家非常想知道這些分子中的每一個是怎樣放置到各自的位置而構成核孔的，但迄今為止，傳統的結構研究卻未能弄清這一點。不過現在，一種復雜的、基于蛋白組學的新方法為酵母核孔復合物的結構提供了一個詳細的視圖。該復合物的一半是由一個核心腳手架組成的，它形成一個覆蓋在核包裹膜表面上的網絡，該復合物就潛入在這層膜之內。這一具有選擇性的輸送障礙機構由大量貼在該腳手架內面的蛋白組成。盡管這種復合物很大，但其中卻只有少數幾個結構模塊。這種結構上的簡單性為了解其演化起源提供了可能的線索：它可能起源于一種“原始的”核孔復合物。
中孔材料中分子擴散運動的觀測
具有中等孔（即直徑在幾百納米的孔）的材料有很多潛在應用，包括存儲、分離和催化轉換等，其中大多數應用都依賴于外來分子通過這些孔所進行的擴散。然而，尚沒有方法將外來分子的運動與材料的結構關聯起來。隨著一種將電子顯微鏡與光學單分子跟蹤結合起來在一種中孔材料中對分子擴散進行觀測的方法的開發成功，這種情況將會改變。研究人員首次能夠“看到”外來分子（在本研究中進行了染色）響應于主體的結構特征而在納米尺度上改變運動速度或方向。這一結果為更深地了解中孔固體的性質創造了條件。
細菌毒素進入細胞內過程的成像研究
對細菌毒素吸收進細胞中的一個早期階段（膜內折的形成）所進行的一項成像研究，顯示了一個由貨物誘導的機制，該機制也許還適用于其他病原體，如病毒等，并且更普遍地適用于其他細胞內吞事件。研究人員觀測到，志賀氏毒素（由疾志賀氏菌產生）的B-亞單元通過狹窄的管狀膜內折進入細胞。該毒素在管狀內折形成之前誘導膜重組。在細胞上，內折獨立于被認為與膜變形能力有關的蛋白復合物（如clathrin和caveolin）而形成，并且還是在細胞能量耗盡時形成的。所以，膜內折依賴于物理原理，能夠自然地出現，而不需要復雜的細胞機器，但隨后的分離需要細胞因素的參與。
用STEM/EELS方法對原子進行二維觀測
微結構定性對于復合物材料的研究很重要。例如，半導體裝置由納米尺度的部件組成，它們的性能表現取決于原子尺度的微結構。雖然電子顯微鏡能夠分辨單個原子，但它不能區分它們的化學類型。將掃描透射電子顯微鏡（STEM）與電子能量損失光譜（EELS）結合起來，應能分析各列原子的化學組成，但實際存在的困難意味著完全的二維分析一直不可能進行。現在，這些問題中的其中一些已經被克服，STEM/EELS成像已被用來對層狀水錳礦中的鑭、錳和氧以二維圖像方式進行觀測。
地核—地幔之間物質混合的機制
曾經有人提出，地球的地核外層材料在地核形成之后回到地幔中去的過程，可能要對上層地幔巖石中所觀測到的元素比例負責，但這種情況發生的可能機制仍不清楚。Leslie Hayden和Bruce Watson報告了對喜鐵元素通過多晶MgO在顆粒邊界層的擴散所進行的一項研究工作的實驗結果。喜鐵元素在地核中極為豐富，因而是地核對地幔中這些元素所作貢獻的很好的指示器。他們發現，這些元素的擴散率非常高，按照地球的年齡來說，在具有地質意義的距離之上（如幾十公里），這種擴散率高到足以說明顆粒邊界層擴散是喜鐵元素沿地核—地幔邊界輸送中的一個潛在的重要機制。
p53的正常功能
轉錄因子p53作為一種腫瘤抑制因子已經受到廣泛研究，但人們對其正常生理作用卻知之甚少。現在，用小鼠所作的一項研究將p53的正常功能與繁殖和生育聯系了起來。p53缺乏導致雌性小鼠胚胎著床較差、受孕率較低和后代身材較小。p53是通過調控LIF來發揮這一功能的。LIF是一種細胞因子，參與囊胚的著床。這項工作讓我們看到這樣一個可能性：p53的正常功能對于著床的成功很重要，尤其是對經歷體外授精或胚胎轉移的婦女來說；同時這一結果也讓我們看到了提高習慣性著床失敗婦女的著床效率的一個潛在策略。
運動蛋白kinesin與微管的結合狀態
研究人員對普遍存在的運動蛋白kinesin已經進行了廣泛研究，但一個基本的機制問題仍然沒有得到回答：當kinesin在每8納米的步長之間等待時它是兩頭都與微管結合在一起的還是只有一頭與微管結合？現在，Mori等人研制出單分子熒光共振能量轉移傳感器（smFRET），用來在該運動蛋白沿微管運動時對其進行跟蹤。他們發現，在生理濃度的ATP中，kinesin是以一種雙頭結合狀態在兩個步長之間等待的，而在低濃度的ATP中，它主要以單頭結合狀態出現。
紀念夏威夷大氣二氧化碳測量工作50周年
近50年前的1958年3月，似乎一切都跟平常一樣，但Charles Keeling及其同事在夏威夷的冒納羅亞火山上開始了對大氣中二氧化碳的一系列測量活動。他們獲得的結果現在終于引起了世界的注意。本期Nature封面上刊登的是根據他們的測量結果繪制出的“Keeling曲線”。冒納羅亞火山測量結果是世界上關于大氣中二氧化碳濃度的最長的連續記錄。他們所記錄的二氧化碳濃度的持續上升現在構成氣候科學及經濟和政治決策方面被人們接受的背景。冒納羅亞火山測量記錄除了其本身就是一個重要資源外，還凸顯了地球監測研究計劃的至關重要性。本期Nature發表了一系列關于今天正在進行的地球監測工作的新聞特寫文章以及關于冒納羅亞火山數據的歷史文章，以紀念這項工作開始50周年。
心臟病細胞療法的新希望
細胞療法被認為對治療心肌疾病有很大潛力。當前的臨床實驗目標是通過移植衰竭心臟中的自體骨骼肌或骨髓細胞來恢復收縮力，但這種方法迄今為止只取得有限的成功。現在，用患有實驗誘導的心肌梗塞的小鼠所作的研究獲得的發現表明，植入胎兒心肌細胞可很好地防止發生“室性心律失常”（心臟病患者的一個常見死因）。植入的細胞被心臟正常活動勢激活，這些電耦合的細胞的植入為增加向梗塞心臟中的導入建立了通道。另外，conexin 43——一種在相鄰細胞之間的“間隙部”所發現的蛋白也被發現與這種保護作用有關。令人吃驚的是，現在這種蛋白在骨骼肌細胞中的表達也能產生與胎兒心肌細胞相似的性質。這些結果讓我們看到了基于細胞來治療心臟病的一個新方法。
地球為什么未能完全變成一個雪球
“雪球地球”假說提出，地球在“新遠古紀III”期間是完全被冰覆蓋的。人們曾提出另一種假說，即“融雪球”假說，該假說將允許赤道地區的海洋狀態與其他地區的雪球狀態共存的情形描述為“融雪球”，但這個問題仍然有爭議。Peltier等人利用模型對碳周期與氣候系統在“新遠古紀III”期間的耦合演化進行了研究。他們發現，當表面溫度下降時，大氣中的氧被吸收進海洋，加快了大量溶解的有機碳的重新礦化速度。這將導致大氣中二氧化碳增加和溫室變暖效應增強，使一個完全的雪球狀態不能形成。
信息素如何影響哺乳動物的行為
我們關于信息素怎樣影響動物行為的知識主要是基于對昆蟲所做的研究工作。哺乳動物的行為要復雜得多，對它們來說信息素的作用仍不清楚。但在小鼠中，有證據表明，幼崽吃奶的行為、侵略性行為和交配行為等都受鼻腔中的神經元所探測到的信息素的影響，而現在Chamero等人報告說，他們發現“主要尿蛋白復合物”的蛋白成分是一個潛在的信息素配體，通過輔助嗅覺神經通道調控雄性之間的侵略行為。這項工作是在了解哺乳動物種內溝通方面和對這種行為所涉及的神經回路進行定性方面所取得的一項重要進展。
早期月球的火山活動
月球的起源和演化仍然是一個有爭議的問題，一個引人注目的爭議點是月海玄武巖火山活動開始和結束的時間。過去30年的研究工作表明，月海火山主要是在39億年前結束的狂轟濫炸（隕石對月球的）之后出現的，因為多數已知的月海玄武巖（來自月球的隕石及返回的阿波羅和月球探測器樣品）及遙感數據都表明，它們結晶的時間晚于39億年前。但對月球隕石Kalahari 009中的礦物所進行的新的U-Pb測年研究給出月球玄武巖的年齡大致為43.5億年。這表明火山活動早在43.5億年前就開始了，相對來說是在月球形成和分化后不久，而Kalahari 009是我們的第一塊來自月球的“cryptomare”的樣品。
宿主和寄生蟲之間的“僵局”
Lewis Carroll的作品Through The Looking Glass中的“紅色女王”說，人必須跑得盡可能快才能呆在同一個地方。Leigh Van Valen將這一概念應用到宿主—寄生蟲和捕食者—獵物互動關系中，在這些關系中，每個參與者都在以超過另一方所需速度盡可能快地演化。但怎樣才能對這種所謂的“紅色女王”動態隨時間的變化進行跟蹤呢？通過攪動一個池底的稀泥，研究人員找到了答案。水蚤Daphnia和它的一種微生物寄生蟲都能在湖里的泥中以休眠狀態存活很多年。在一項研究中，研究人員對來自比利時Heverlee的一個池塘底部沉積物中從休眠階段蘇醒的宿主和寄生蟲與它們今天的后代進行了對比，發現寄生蟲毒性隨時間不斷增強；但總體效應幾乎沒變：宿主和它們寄生蟲的當今個體之間的感染率基本上是一樣的。如同在很多“軍備競賽”中一樣，結果是一個僵局。
抑制霍亂病原體致病作用的新分子
在一個被稱為“群體感應”的過程中，某些細菌能用化學信號分子在彼此之間進行溝通，使它們能夠對基因表達進行同步，以便它們能夠幾乎像多細胞生物那樣來行動。霍亂病原體Vibrio cholerae利用“群體感應”來控制毒性和組織生物膜，后者是造成其感染難以治療的原因之一。現在，霍亂病原體主要“群體感應”分子（一種被稱為CAI-1的自誘導分子）已經被識別出來并定性為(S)-3-hydroxytridecan-4-one，它在生物學上是一個新分子。給細菌提供這個分子，可以中止致病所需因子的生成，這為我們對付這種世界上的主要病原體提供了一種可能的新療法。
