Nature 434: 7030
10 March 2005
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[自然要覽]
（選自英國Nature雜誌，2005年3月10日出版）
封面故事：來自“土衛六”的新消息
土星最大的衛星“土衛六”（Titan）是太陽系中有實質性大氣層的唯一衛星，對
負責在“卡西尼”飛船上搭載的成像實驗的研究小組來說是一個誘人的目標。在接
近土星體系過程中、以及在2004年7月、10月和12月掠過土星期間拍攝的圖像，顯
示了一系列薄霧層、被風吹動的雲、以及分辨率達到1公里的地表特徵（包括可能
是較大渠道的雕刻線和可能是碰撞坑的圓形地貌）。表面反照率（亮度）模式與被
風、被地質構造和被液體改造過的特徵是一致的，儘管沒有直接證據表明“土衛
六”表面上今天存在液體。在本期Nature上，“卡西尼成像科學子課題”課題組對
他們的研究結果做了詳細分析。2004年12月16日拍攝的“土衛六”夜晚一面的圖像
表明，在赤道以南、緊靠赤道的上層大氣中約有12個明顯的薄霧層。（colorized
UV, from NASA/JPL/Space Science Institute）
（Article, p. 159）
單向量子計算首次實現（One way to quantum computing）
2001年，Robert Raussendorf和Hans Briegel提出了量子計算的一種新方法。在此
之前，大多數實驗都涉及由量子邏輯門構成的一個序列網絡中單個粒子（量子位）
之間的一系列相互作用。Robert Raussendorf和Hans Briegel設想出基於一組特定
糾纏態（即“團簇狀態”）的計算方法。按照這種方法，一台量子計算機在一個
“團簇狀態”被啟動，然後計算過程通過在該“團簇”中各個量子位上進行單粒子
測量來進行。測量結果在這個狀態上“烙出”一個量子邏輯電路，該電路會破壞其
糾纏狀態，使這一過程不可逆轉。於是，這一體系被叫做“單向量子計算”。
Walther等人現在報告了一個重要的實驗進展：首次實現了“團簇狀態”和“團簇
狀態”的量子計算。該“團簇”是在四個光子的偏振狀態實現的，計算過程通過一
組一位或兩位的運算進行。
（Article, p. 169; News and Views）
甲烷單氧酵素的結構（Methane oxidation: life coach）
甲烷是天然氣主要成分，所以人們對將其轉化成如甲醇等液體來替代汽油的方法非
常感興趣。但甲烷也是最惰性的烴類物質之一，尚未開發出實用的催化劑來解決這
一問題。然而，吃甲烷的細菌卻解決了這個問題，它們大多數都是用甲烷單氧酵素
來幫忙的。現在，研究人員已以2.8埃的分辨率確定了這種酵素的結構，它顯示該
蛋白含有三個單體和三個金屬中心。今後要進行的研究工作是，確定這三個金屬中
心中哪個是有催化作用的，以及氧化甲烷所需的電子是怎樣輸送的。這些工作可幫
助開發合成催化劑，來將甲烷轉化成甲醇。
（Article, p. 177; News and Views）
最大的恆星應多大（Golden Arches）
在我們銀河系中心附近的一個致密的、大質量年輕星團，包含回答一個有趣問題的
線索：可以形成的最大質量的恆星是什麼？Arches星團的大小是散布在銀河系中的
典型星團的10倍，大到足以容納有500個或更多太陽質量的恆星（如果它們存在的
話）。理論認為，該星團應包含18個恆星，其大小超過130個太陽質量。但“哈伯
太空望遠鏡”的觀測結果表明，沒有恆星在這個大小範圍內，150個太陽質量是一
個恆星的最大質量。
（Letter, p. 192; News and Views）
水的記憶力（The memory of water）
水有很多獨特之處，這些特徵可將其與其他液體區分開來。這些性能的一個關鍵
是，將高度極化的水分子連接在一起的動態氫鍵網絡。羥基（OH）伸展振動的紅外
線光譜非常適合用來研究這一網絡的動態和結構，但是，技術上的局限性使得研究
人員一直需要使用同位素取代的水的混合物，來觀察正常水中的重氫氧鍵（OD）。
現在，通過使用一種超薄樣本細胞，研究人員在純水中對氫鍵網絡的行為做了研
究，所獲得的結果是令人吃驚的：水在50飛秒（10的負15次方秒）內失去其關於結
構關聯的記憶，比以前所看到的速度快得多。這有利於基本激發態的迅速鬆弛，從
而可能有助於與周圍的水有強烈相互作用的生物體系的穩定。
（Letter, p. 199）
海洋動物分類的古生物學研究（The 62-million-year question）
Jack Sepkoski以其去世後出版的“A Compendium of Fossil Marine Animal
Genera”一書，掀起了古生物學上的一個新浪潮：即根據所編篡的分類數據來研究
生命史上的主要模式。該數據庫（它記錄了超過36000個海洋動物屬在地層中最早
和最後的出現）已按照最新地層時間尺度被重新分析，顯示出在化石屬多樣性中存
在一個以前沒有被發現的6200萬年的周期。目前對此尚沒有解釋，但涉及氣候、環
境、地質和天體物理因素的各種不同模型，應能提供可以驗證的預測，來幫助解開
這個祕密。
（Letter, p. 208; News and Views）
海洋中的死亡區（Field events: blooming oceans）
營養物從農業地區和城市的流失，是對世界海洋的一個越來越大的威脅，正如在
“Pew Oceans Commission”報告（www.pewoceans.org）中和在“聯合國環境規劃
署”的《全球環境展望年鑒2004》中所突出反映的那樣。“聯合國環境規劃署”的
年鑒列出了150個缺氧的海洋“死亡區”。對美國加州海灣所做的一項為期5年的研
究，反映了海洋中缺氮區域對氮污染有多麼脆弱。在這些區域，在向田間施肥幾天
時間內，因徑流帶到海洋中的營養物就會促使浮游植物非常繁茂地生長。這些海藻
處在海洋食物鏈的根部，能在很遠距離內影響海洋生態系統。氮肥的使用量在發展
中國家正在增加，由於這些發展中國家很多在熱帶和亞熱帶地區，那裡的海洋一般
都缺氮，所以氮肥用量的增加對海洋生命的影響很可能是嚴重的。
（Letters, p. 211）
瘧疾的全球分布圖（Malaria: a map of the world）
一個新的“瘧疾圖”顯示，該疾病遠不像過去人們所想的那麼普遍。關於瘧疾造成
的公共衛生壓力在全球的分布仍然沒有可靠的估計數字，這使得人們沒有可能根據
客觀證據來分配用於瘧疾控制的資源。Snow等人為了改變這種狀況，開發出一個由
鐮刀形瘧原蟲引起的瘧疾臨床發病情況的全球分布圖，其中採用了流行病學、地理
學和人口統計學數據。最低發病數量在2002年總共約5億例，比世界衛生組織（WHO
）的數字高50%。對非洲以外的地區，新的估計數字是WHO數字的兩倍，這反映了某
些國家在報告程序上存在缺陷。
（Letter, p. 214）
苦味和甜味到底是什麼（Leaving a bitter taste）
幾乎每種自然出現的毒素都有苦味，所以感受苦味的能力對於動物避免毒性物質來
說是至關重要的。舌頭與上齶上皮細胞中的T2R受體家族與對苦味的感覺有關。現
在，遺傳學、行為學和生理學綜合研究結果証實，T2R受體對於有苦味的化合物的
探測和感覺來說是必要的，也是足夠的。有趣的是，這一體系可被顛倒過來，即苦
味可以重新成為甜味。通過基因工程方法使小鼠在通常的“甜味”細胞中表達一種
苦味受體，這樣的小鼠對這一家族的苦味化合物表現出強烈吸引力。所以一種甜味
或苦味化合物的“味道”，是特定受體之間怎樣聯系的一種反映，而不是受體性質
的一種反映，甚至也不是發出味道的分子本身的一種反映。
（Letters, p. 225）
第一個與精子相關的精卵融合因子被發現（Fertilization: joint effort）
使得哺乳動物精子和卵子能夠相互認識、然後融合形成一個胚胎的分子事件正在逐
漸被揭示出來。卵細胞膜上的一種分子，即與Integrin相關的蛋白CD9，最近被發
現對於精子和卵子的融合來說是非常重要的，而現在研究人員已在小鼠身上發現了
第一個與精子相關的融合因子。該分子是免疫球蛋白這一超級蛋白家族的一個成
員，是在NCBI數據庫中被發現的。這種被命名為Izumo（該名稱源自Izumo
Taisha，它是日本的一個與婚姻有關的神社）的蛋白也存在於人精子中，在那裡抗
Izumo的抗體阻止精卵融合。隨著與精卵融合有關的更多分子被發現，研究人員有
可能找到受孕和治療不育症的新方法。
（Letter, p. 234）
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News and Views
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Biodiversity: Fossils make waves
James W. Kirchner and Anne Weil
Page 147
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434147a_fs.html>
Astronomy: Stellar mass limited
Pavel Kroupa
Page 148
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434148a_fs.html>
100 and 50 years ago
Page 149
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434149a_fs.html>
Epigenetics: Surveillance team against cancer
George Klein
Page 150
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434150a_fs.html>
Semiconductor technology: Negatively successful
Ananth Dodabalapur
Page 151
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434151a_fs.html>
Structural biology: Methanol maker
Joshua Finkelstein
Page 151
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434151b_fs.html>
Developmental biology: Sperm-egg fusion unscrambled
Richard Schultz and Carmen Williams
Page 152
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434152a_fs.html>
Planetary sciences: A smashing pair
Jay Melosh
Page 153
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434153a_fs.html>
Animal behaviour: Meals sized up
Rory Howlett
Page 154
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434154a_fs.html>
Palaeobiology: Dating earliest life
Stephen Moorbath
Page 155
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/full/434155a_fs.html>
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Brief Communications
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Planetary science: Meteor Crater formed by low-velocity impact
H. J. Melosh and G. S. Collins
Page 157
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/434157a_fs.html>
Musical imagery: Sound of silence activates auditory cortex
David J. M. Kraemer, C. Neil Macrae, Adam E. Green & William M. Kelley
Page 158
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/434158a_fs.html>
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Articles
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Imaging of Titan from the Cassini spacecraft
Carolyn C. Porco et al.
Page 159
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03436_fs.html>
Experimental one-way quantum computing
P. Walther, K. J. Resch, T. Rudolph, E. Schenck, H. Weinfurter, V.
Vedral, M. Aspelmeyer & A. Zeilinger
Page 169
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03347_fs.html>
Crystal structure of a membrane-bound metalloenzyme that catalyses the
biological oxidation of methane
Raquel L. Lieberman and Amy C. Rosenzweig
Page 177
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03311_fs.html>
Structural basis of HutP-mediated anti-termination and roles of the Mg2+
ion and L-histidine ligand
Thirumananseri Kumarevel, Hiroshi Mizuno & Penmetcha K. R. Kumar
Page 183
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03355_fs.html>
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Letters to Nature
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An upper limit to the masses of stars
Donald F. Figer
Page 192
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03293_fs.html>
General observation of n-type field-effect behaviour in organic
semiconductors
Lay-Lay Chua, Jana Zaumseil, Jui-Fen Chang, Eric C.-W. Ou, Peter K.-H.
Ho, Henning Sirringhaus & Richard H. Friend
Page 194
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03376_fs.html>
Ultrafast memory loss and energy redistribution in the hydrogen bond
network of liquid H2O
M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J.
Nibbering, T. Elsaesser & R. J. D. Miller
Page 199
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03383_fs.html>
The formation of cubic ice under conditions relevant to Earth's
atmosphere
Benjamin J. Murray, Daniel A. Knopf & Allan K. Bertram
Page 202
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03403_fs.html>
Measuring the onset of locking in the Peru-Chile trench with GPS and
acoustic measurements
Katie Gagnon, C. David Chadwell & Edmundo Norabuena
Page 205
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03412_fs.html>
Cycles in fossil diversity
Robert A. Rohde and Richard A. Muller
Page 208
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03339_fs.html>
Agricultural runoff fuels large phytoplankton blooms in vulnerable areas
of the ocean
J. Michael Beman, Kevin R. Arrigo & Pamela A. Matson
Page 211
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03370_fs.html>
The global distribution of clinical episodes of Plasmodium falciparum
malaria
Robert W. Snow, Carlos A. Guerra, Abdisalan M. Noor, Hla Y. Myint &
Simon I. Hay
Page 214
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03342_fs.html>
Mediation of pathogen resistance by exudation of antimicrobials from
roots
Harsh P. Bais, Balakrishnan Prithiviraj, Ajay K. Jha, Frederick M.
Ausubel & Jorge M. Vivanco
Page 217
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03356_fs.html>
Spike-timing-dependent synaptic plasticity depends on dendritic location
Robert C. Froemke, Mu-ming Poo & Yang Dan
Page 221
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03366_fs.html>
The receptors and coding logic for bitter taste
Ken L. Mueller, Mark A. Hoon, Isolde Erlenbach, Jayaram Chandrashekar,
Charles S. Zuker & Nicholas J. P. Ryba
Page 225
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03352_fs.html>
Spatial bistability of Dpp-receptor interactions during Drosophila
dorsal-ventral patterning
Yu-Chiun Wang and Edwin L. Ferguson
Page 229
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03318_fs.html>
The immunoglobulin superfamily protein Izumo is required for sperm to
fuse with eggs
Naokazu Inoue, Masahito Ikawa, Ayako Isotani & Masaru Okabe
Page 234
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03362_fs.html>
Agonist/endogenous peptide-MHC heterodimers drive T cell activation and
sensitivity
Michelle Krogsgaard, Qi-jing Li, Cenk Sumen, Johannes B. Huppa, Morgan
Huse & Mark M. Davis
Page 238
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03391_fs.html>
Integral role of IRF-5 in the gene induction programme activated by
Toll-like receptors
Akinori Takaoka, Hideyuki Yanai, Seiji Kondo, Gordon Duncan, Hideo
Negishi, Tatsuaki Mizutani, Shin-ichi Kano, Kenya Honda, Yusuke Ohba,
Tak W. Mak & Tadatsugu Taniguchi
Page 243
<http://www.nature.com/nlink/v434/n7030/abs/nature03308_fs.html>
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If crying could make you feel better,just cry loudly!
If saying out is better for you, why not speak out?!
It's unnecessary to look at the world through someone's eye.
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◆ From: 140.112.193.157