12月21日Science杂志生物学精选

2012-12-22 23:59 · pobee

12月21日Science杂志生物学精选:2种蝙蝠基因组的故事;世界脊椎动物地图更新了19世纪的经典;新的太空岩石属罕见陨石类型;《科学》杂志年度突破,希格斯玻色子的发现。

2种蝙蝠基因组的故事

蝙蝠——它们是唯一能够持续飞行的哺乳动物,且它们身上还寄生着一些在世界范围内有着最高致病性的病毒——其中包括埃博拉病毒和SARS病毒。现在,一个对2种关系遥远的蝙蝠物种的基因组的比较让人们了解到了在进化的过程当中塑造这些独特哺乳动物的基因变异。Guojie Zhang及其同事对果蝠Pteropus alecto及吃昆虫的蝙蝠Myotis davidii 的基因组进行了测序以发现很可能伴随了它们各自演化进程的改变。研究人员发现,在两个基因组上的、在选择之下的令人惊讶的大量的DNA修复基因,且他们提出,这些突变有助于这些蝙蝠将其代谢最大化及进行飞行。Zhang及其他研究人员还发现了已经丢失的——或目前在选择之下的——与免疫系统有关的基因,它们也许还可帮助解释为什么蝙蝠会是这些疾病的宿主。

世界脊椎动物地图更新了19世纪的经典

一个显示了主要脊椎动物类群是如何在世界各地迁移的新地图更新了其在1876年的经典版本。该较早的图是由博物学家和探险家Alfred Russel Wallace制作的,它是现代生物地理学的基石及生物多元性和保护科学的一个关键性的参考。如今,Ben Holt及在欧洲和美国的团队将2万多个脊椎动物物种的地理分布和进化关系的数据集合在一起,以描述它们的自然的生物地理格局。该新地图将世界划分为34个独特的动物地理区域,而这些区域又被分组成为13个更大的动物地理界。它在许多方面与先前的、完全来自地理数据的图形成了对比,先前的图没有有关这些物种相互进化关系的系统发生资讯。该新图与Wallace原来的分类有某些有趣的相似之处,同时也存在着重要的差异。例如,尽管Wallace在他的图中将婆罗洲和巴厘岛以东的岛屿归类到澳大利亚地区,但Holt及其同事发现这些岛屿中至少有部分属于他们的东洋界——它跨越了巽他大陆、印度支那半岛和印度。这些新的成果应该对全球生物多元性的战略保护规划有益处。

新的太空岩石属罕见陨石类型

2012年4月22日,数个多普勒气象雷达发现了一个快速移动的火球,许多观察者在加利福尼亚和内华达州大多数的天空中也看到了它。一项新的研究描述了对这一陨石的快速重获并且这项研究报告说,这一太空岩石是一种罕见陨石——叫做碳质球粒陨石——的异常复杂的实例。该陨石被称作Sutter’s Mill陨石,这是根据其碎片被发现的地方而命名的。研究人员用雷达资料加上照相和视频图像及目击者的报告快速追踪到了这些陨石碎片。有些碎片是在大雨降临该地区之前被发现的,因此它们处于一个非比寻常的未受损的状态。Peter Jenniskens及其同事如今对这一重获过程及随后的分析进行了描述。这些碎片以一个创纪录的每秒28.6公里的高速进入并保存了下来,且它们可能来自一个靠近木族彗星的轨道。该陨石属于一种叫做碳质球粒陨石的罕见且原始的陨石类型。这些碎片的矿物学和其它地质化学特征的多样性和复杂性是出人意料的,提示产生这些陨石的小行星的表面比先前认为的要更为复杂。

《科学》杂志年度突破:希格斯玻色子的发现

一种被称作希格斯玻色子的难以捉摸的亚原子粒子被《科学》杂志宣布为2012年最重要的科学发现。这种在40多年前第一次被假设的粒子是解释其它诸如电子和夸克等基本粒子(即那些不是由更小的粒子所组成的粒子)如何获取其质量的关键。

除了确认这一粒子的发现是2012年的年度突破之外,《科学》杂志及其非营利性的发行机构AAAS确认了过去1年的其它9个开创性的科学成就并将其编撰纳入一个在12月21日刊上发表的前十名的榜单当中。

研究人员在7月4日公布了希格斯玻色子的证据,从而将一个物理学家称之为粒子物理标准模型拼图中的最后一块填充到位。这一理论解释了粒子为了组成宇宙中的物质是如何通过电磁力、弱核力和强核力相互作用的。然而,在今年之前,研究人员无法解释这些有关的基本粒子是如何获得它们的质量的。

《科学》新闻通讯员Adrian Cho撰写了该杂志的年度突破特写文章,他解释道:“简单地给这些粒子指定质量会令该理论在数学上出毛病。因此,质量必须以某种方式来自于在其它场合不具备质量的粒子的相互作用。这就是希格斯派上用场的地方。”

如Cho所解释的,物理学家假设空间是由一个与电场类似的“希格斯场”所填充的。粒子与这一希格斯场相互作用以获取能量以及质量——多亏有爱因斯坦著名的质能等价理论。他解释说:“正如电场是由被称作光子的粒子组成的,希格斯场是由织入真空的希格斯玻色子组成的。物理学家现在将它们从真空中轰了出来并进入短暂的存在状态。”

但是,看到希格斯玻色子是来之不易甚或代价不菲的。在瑞士的日内瓦附近的CERN粒子物理实验室中操作一个55亿美元的原子加速器的数千位研究人员用了2个被称作ATLAS和CMS的巨型粒子探测器来发现这一被长期寻找的玻色子。

虽然不清楚这一发现在未来会引领粒子物理领域至何处,但其在今年对物理学界的重大影响是不可否认的,这就是为什么《科学》杂志称希格斯玻色子的发现为2012年年度突破的原因。