封面故事：來(lái)自火星的“黑美人”

Martian obsession

NWA7034或“黑美人”重239克 ，是一個(gè)來(lái)自火星的、已有44億年歷史的隕石。它的價(jià)值超過(guò)每克1萬(wàn)美元，是最古老的火星隕石之一。

黃瓜變甜的基因之路

Biosynthesis, regulation, and domestication of bitterness in cucumber

據(jù)一項(xiàng)新的研究報(bào)告，帶甜味的非野生黃瓜是如何從其苦味的野生祖先那兒演化而成的現(xiàn)在變得更清楚了。植物中的小分子會(huì)影響這些生物與其環(huán)境之間的重要關(guān)系。例如，在葫蘆科植物中——其中包括黃瓜——葫蘆素分子會(huì)表達(dá)一種苦味，它可幫助驅(qū)擋食草動(dòng)物。如今，葫蘆科植物中的某些成員通過(guò)一種家養(yǎng)過(guò)程已經(jīng)失去了它們的苦味，并成為人類常吃的食物。然而，人們對(duì)這一家養(yǎng)過(guò)程的分子層面的了解大體上仍不清楚。如今，通過(guò)對(duì)115個(gè)不同黃瓜品系進(jìn)行基因組學(xué)和生物化學(xué)分析，Yi Shang等人揭示了與黃瓜被家養(yǎng)成我們?nèi)缃裰赖膸鹞妒吖嘘P(guān)的生物合成通路。他們的結(jié)果指向幾個(gè)與葫蘆素產(chǎn)生有關(guān)的具影響力的基因，其中包括兩個(gè)主調(diào)控基因。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些調(diào)控基因之一的突變幫助產(chǎn)生了我們?nèi)缃袼缘牟豢嗟狞S瓜品種。在該調(diào)控葫蘆素產(chǎn)生的通路中的其它變異幫助創(chuàng)建了一種突變黃瓜品系，它能在接觸寒冷氣溫時(shí)保持甜味（而在某些黃瓜品系中，其瓜果會(huì)在這些應(yīng)激的情況下變苦）。總之，Shang等人的結(jié)果提示，黃瓜的家養(yǎng)過(guò)程可由葫蘆素調(diào)節(jié)因子功能喪失來(lái)解釋。（DOI:10.1126/science.1259215）

尋求已久的對(duì)真菌的觀察

Global diversity and geography of soil fungi

一項(xiàng)對(duì)全世界真菌的大規(guī)模的基因調(diào)查揭示了真菌分布和多樣性的全球模式。然而，這項(xiàng)研究還顯示了研究人員對(duì)這些微生物及人類活動(dòng)如何對(duì)它們?cè)斐捎绊懰赖氖侨绱酥?。Leho Tedersoo及其同事從世界各地365處收集了近1萬(wàn)5000個(gè)土壤樣品并用焦磷酸測(cè)序技術(shù)來(lái)研究其中所含的真菌基因。他們的結(jié)果提示，植物與真菌的演化并非如科學(xué)家們過(guò)去所認(rèn)為的那樣相互交織在一起，而導(dǎo)致如今真菌多樣化的主要驅(qū)動(dòng)因子與氣候有關(guān)。他們說(shuō)，每年的降雨量似乎是真菌物種豐富程度的最強(qiáng)驅(qū)動(dòng)因素，盡管像pH值和鈣濃度等因子也會(huì)對(duì)它們的生物多樣性有著明顯的作用。與植物和動(dòng)物一樣，真菌似乎集中在地球的赤道附近。但Tedersoo和同事發(fā)現(xiàn)了某些主要的真菌種類違背了這種模式，其中包括某些外生菌根真菌物種--它們最為豐富并處于中-高北緯地區(qū)，而其它某些品種則越近地球的極地?cái)?shù)目越有所增加。據(jù)研究人員披露，外生菌根真菌需要有眾多的植物品種以及土壤的高pH值才能興盛發(fā)展，腐生性真菌則喜歡雨水豐沛的環(huán)境，而病原體則會(huì)避免高緯度地區(qū)，但它們會(huì)趨向富含氮的地方。一般來(lái)說(shuō)，真菌物種的豐富程度不會(huì)像植物物種多樣性那樣隨著緯度的上升而急劇下降，表明真菌在影響地球上的生命中起著一種主要的作用，尤其是在氣候較為惡劣的較高緯度地區(qū)。即使如此，真菌的豐富程度會(huì)在更高北緯地區(qū)下降，表明目前的假設(shè)真菌在地球各處恒定分布的預(yù)測(cè)實(shí)際上高估了真菌的豐富程度。總之，這些發(fā)現(xiàn)較好地描繪了世界各地土壤真菌類群落及它是如何影響人類健康的。一篇由 David Wardle 和 Bj?rn Lindahl 撰寫的《視角》文章更為詳細(xì)地解釋了這一研究。（DOI:10.1126/science.1256688）

幫助某些蚊蟲散播瘧疾的基因

Extensive introgression in a malaria vector species complex revealed by phylogenomics

兩項(xiàng)比較蚊蟲基因組的研究開始為一個(gè)百年之謎提供了答案：為什么只有某些吸血的按蚊屬會(huì)傳播人類的瘧疾。按蚊有400多種，但只有大約60種會(huì)傳播在人類中引起瘧疾的寄生蟲。因?yàn)榭茖W(xué)家們?cè)?個(gè)多世紀(jì)之前就發(fā)現(xiàn)了這一選擇性能力，因此其生物學(xué)基礎(chǔ)受到人們積極的探索。為了調(diào)查其背后的基因組學(xué)，一個(gè)由Daniel Neafsey領(lǐng)導(dǎo)的小組對(duì)16個(gè)按蚊基因組進(jìn)行了測(cè)序。通過(guò)在這些物種和果蠅（它是對(duì)按蚊來(lái)說(shuō)最密切相關(guān)的生物屬之一，其存在有等同基因組資源）中進(jìn)行比較基因組學(xué)分析，他們揭示了使得某些按蚊物種特別擅于造成危及生命感染的顯著基因差異。在Michael Fontaine等人所做的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)了更多的差異，這些差異也利用了16個(gè)參考序列。研究人員發(fā)現(xiàn)，在按蚊中的基因流動(dòng)比在果蠅中要更為廣泛，這主要是因?yàn)橐环N被稱作基因滲入的過(guò)程，在這一過(guò)程中，來(lái)自某一物種的一個(gè)基因進(jìn)入到了另一物種的基因池中。該過(guò)程能夠產(chǎn)生比只是等待新突變發(fā)生要快得多的基因轉(zhuǎn)移。研究人員發(fā)現(xiàn)的按蚊基因的高度流動(dòng)提供了一個(gè)基因變異的豐富來(lái)源，而自然選擇可對(duì)其產(chǎn)生作用--從而為將讓蚊子成為高效瘧疾載體的特征（如對(duì)殺蟲劑有抵抗力或能耐受更多瘧原蟲）在某些種類按蚊中得到糾正鋪平了道路。研究人員所制備的16個(gè)新的參考基因組對(duì)蚊蟲生物學(xué)的不同方面提供了重要的見解，這不但能幫助研究人員對(duì)遺傳學(xué)和演化生物學(xué)的基本理解，而且還能幫助他們探索如何更好地控制瘧疾傳播。（DOI:10.1126/science.1258524）

忘了它吧

Forgetting the presidents

為什么人們能回憶某些歷史事件，但卻無(wú)法回憶另外一些事件？例如，所有美國(guó)成年人曾經(jīng)知道的美國(guó)總統(tǒng)--菲爾莫爾、布坎南和麥金利，僅舉數(shù)例--現(xiàn)在已經(jīng)鮮有人記得了。Henry Roediger 和 K. Andrew DeSoto在此證明，對(duì)文化知識(shí)的記憶是基于包括“新近性”和過(guò)去接觸次數(shù)等因素的。他們的結(jié)果揭示了對(duì)文化事件的記憶是如何能被客觀地加以研究的。研究人員對(duì)抽樣的美國(guó)公民隨著時(shí)間推移而忘卻美國(guó)總統(tǒng)的速度進(jìn)行了評(píng)估，他們聚焦于2個(gè)群體：分別在1974、1991和2009年接受測(cè)試的三個(gè)世代的大學(xué)生，以及在2014年進(jìn)行測(cè)試的不同年齡的577位成年人——他們被選來(lái)代表當(dāng)代的大學(xué)生群組團(tuán)體（嬰兒潮一代、X世代和千禧世代）。這些人被要求回憶盡可能多的美國(guó)總統(tǒng)并將他們以其正確的順序排位。研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管這三個(gè)學(xué)生組是在一個(gè)為期35年的階段中接受測(cè)試的，但他們卻以同樣的方式遺忘：他們能回憶最早的幾位總統(tǒng)（首因效應(yīng)）和最后幾位總統(tǒng)（近因效應(yīng)），但不能記住位于中間的那些總統(tǒng)。例如，每個(gè)群組都能記住華盛頓（第一位總統(tǒng)），也能記住大多數(shù)最近的總統(tǒng)（如1974年時(shí)的福特、1991年時(shí)的布什及2009年時(shí)的奧巴馬），但在這之間的總統(tǒng)--包括在接受測(cè)試時(shí)擔(dān)任總統(tǒng)之前第8位或第9位總統(tǒng)--則被人們忘卻。每一組人也都記住了林肯，這大概是因?yàn)樗敲绹?guó)內(nèi)戰(zhàn)時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵人物。被測(cè)試的577位成年人中也出現(xiàn)了類似的結(jié)果?；谶@些數(shù)據(jù)，研究人員預(yù)測(cè)，隨著更多總統(tǒng)被添加到美國(guó)總統(tǒng)的名冊(cè)之中，對(duì)近來(lái)總統(tǒng)的回憶將會(huì)到達(dá)對(duì)菲爾莫爾、布坎南和麥金利總統(tǒng)的水平（人們不太能記住他們）。由David Rubin撰寫的一篇《視角》文章提出了更多的見解。（DOI:10.1126/science.1259627）

表面結(jié)構(gòu)成為超級(jí)排斥性的秘密

Turning a surface superrepellent even to completely wetting liquids

研究人員設(shè)計(jì)出了一種能夠排斥任何液體——包括氟化溶劑這類潮濕度最大的液體——的表面，且他們是在不用涂層的情況下實(shí)現(xiàn)這種超級(jí)排斥性的。Tingyi Liu 和 Chang-Jin Kim 描繪了這種技術(shù)——只通過(guò)改變材料表面的粗糙度而賦予許多不同材料對(duì)油和水的超級(jí)排斥性。（在1960年代研發(fā)的第一類防水材料同樣只依賴于表面的粗糙度。）但在1990年代后期首創(chuàng)的超級(jí)疏水材料則是將這種粗糙性與防水多聚物涂層結(jié)合來(lái)產(chǎn)生其作用的。Liu和Kim用硅石作為開始，并在其表面蝕刻上一種“釘床”結(jié)構(gòu)，后者已知能賦予某些材料以耐水性。研究人員接著將其釘頭切掉以制造類似傘或高爾夫球座樣的突起；他們發(fā)現(xiàn)，這種新的結(jié)構(gòu)使得液體與二氧化硅表面之間幾乎很少有接觸。他們?cè)诮饘俸投嗑畚锷蠝y(cè)試了這種超級(jí)排斥表面結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)，即使是能量最低的液體也會(huì)在這些材料上形成液珠并滾落。據(jù)研究人員披露，在沒有疏水多聚物涂層的情況下，該超級(jí)排斥性硅石可承受的溫度超過(guò)1000攝氏度。他們說(shuō)，他們的不含多聚物的超級(jí)排斥性材料預(yù)計(jì)會(huì)在戶外環(huán)境和工業(yè)環(huán)境中比傳統(tǒng)的超級(jí)排斥材料持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。（DOI:10.1126/science.1254787）