1月17日《自然》雜志精選

　　波函數量子化學方法

　　對固體材料計算的應用前景

　　固體材料的計算描述目前主要采用基于“密度泛函理論”的方法。采用基于波函數的量子化學方法會更有吸引力，也可能會更準確，盡管后者由于所涉及到的復雜計算尚未引起很多關注。現在，George Booth及其同事介紹了有助于降低這類量子化學方法的計算成本和復雜性的最新進展如何為它們對各種真實固體材料的成功應用開辟了道路。

　　造成東非干旱的因素

　　東非最近發生的災難性干旱之所以嚴重，部分原因是，它是疊加在春季降雨量的一個持久的、十年尺度的下降過程之上的。試圖了解造成當地水文氣候變化的機制以及由此所引發的糧食安全問題的努力，因儀器記錄的短暫而受挫——短暫的儀器記錄使得研究人員難以梳理出它們在幾十年時間尺度上的影響。Jessica Tierney等人在這篇論文中發布了對過去數千年的一個古氣候合成研究結果及模型模擬結果，它們顯示：東印度洋(而不是太平洋)的海洋溫度變化是東非降雨量的支配性的長期影響因素。印度洋的較低溫度條件造成一個局部大氣環流，該環流有利于形成上升的條件和更多的降水。

　　深層地幔中存在富含鎳的橄欖巖

　　Claude Herzberg和該文的共同作者研究了來自巴芬島、西格陵蘭、翁通爪哇高原、高格納島和加拉帕戈斯群島中的菲爾南迪島的熔巖。這些地方的玄武巖(被認為來自深層地幔——地幔柱)被發現是從橄欖巖形成的，其中的鎳含量比形成海底山脈所在地方的現代海洋地殼的橄欖巖約高20%。他們提出，這種鎳含量豐富的地幔柱可能反映了一個由地核—地幔相互作用形成的、脫氣程度較小的、富含鎳的來源。

　　演化與環境的關系

　　化石記錄并不是活生物生生死死的簡單表現。生命過程與地球系統的過程之間存在相互作用，Shanan Peters等人在本文中介紹了板塊構造和氣候變化是怎樣從侏羅紀開始在大西洋海盆中的浮游有孔蟲的整個歷史中共同驅動其滅絕的。重大危機事件，如白堊紀末期的物種大滅絕事件，留下了疊加在這一背景之上的一個印記。然而，這些因素并沒有影響新有孔蟲物種的起源。

　　老鼠洞的基因聯系

　　人們對密切相關物種之間行為差別的遺傳基礎的了解沒有對形態差別的遺傳基礎的了解那么好。很多動物都構建精致的結構，如蜂巢、鳥巢和地洞等，它們是由于自然選擇作用于其“建設者”的行為之上而“演化”形成的。這項研究以這一現象為例來解決下面這個問題：復雜行為是通過一個基因變化或幾個基因變化(其中每個都影響行為的很多方面)演化形成的，還是通過只有在組合到一起時才會產生行為復雜性的幾個基因變化的積累演化形成的?Hopi Hoekstra及其同事發現，“老田鼠”(“海灘鼠”)打的復雜地洞由幾個基因模塊決定，每個模塊控制洞大小或形狀的一個方面。地洞結構中的這種模塊化表明，復雜行為可能是由隨時間推移所積累的、由基因決定的行為的組合形成的。

　　關于記憶機制的重新思考

　　“長時程增強效應”(LTP)，即神經細胞之間信號作用的持久增強，長期被認為是記憶的可能細胞關聯，但直到現在，決定LTP的維持的具體分子機制才開始浮出水面。一段時間以前，曾有人提出，“蛋白激酶M-” (PKM-)的持續活性可能是維持LTP的一個關鍵因素，依據主要是利用藥理性抑制因子所做的實驗。現在，兩個小組培育出缺失PKM-的小鼠，用它們來更直接地驗證PKM-在LTP和記憶中的作用。來自Richard Huganir 實驗室和 Robert Messing實驗室的研究發現，PKM-的缺失對LTP或記憶形成沒有影響。而且盡管沒有這種激酶，但PKM-的藥理性抑制因子仍然會破壞這些突變小鼠的記憶。這些數據向PKM-在LTP維持中的作用提出了質疑，并且重新開啟了尋找調控長期彈性的關鍵分子的工作。

　　Pol II TFIIB復合物

　　在自由狀態和結合狀態下的結構

　　“通用轉錄因子”TFIIB是RNA聚合酶(Pol)II啟動基因轉錄所必需的。在這篇論文中，Patrick Cramer及其同事報告了Pol II TFIIB復合物在自由狀態下和被DNA模板及一個短RNA產物結合的狀態下的高分辨率晶體結構。后一種狀態下的復合物代表一種剛開始轉錄的復合物，它是從轉錄啟動到伸長過程的通道中一個關鍵瞬時狀態。這些結構和相伴隨的功能數據使我們對轉錄啟動的機制有一個更全面的了解，也解釋了RNA和DNA聚合酶的性質之間的一些根本性差別。