封面故事: 鳁鲸“冲刺进食”的奥秘
鳁鲸包括已知现存或灭绝的最大脊椎动物。它们的自然史已众所周知（它们已经被捕猎几个世纪了），但它们生物力学和形态学的很多细节问题仍然比较模糊。它们已形成了所谓的“冲刺进食”能力，这是脊椎动物独有的一种进食方式，即在高速游动的同时吞下大量含有鱼、磷虾或其他猎物的水。现在，一个多学科研究小组报告，他们在长须鲸、小须鲸和其他鳁鲸的颌骨中发现了一个以前人们不知道的传感器官，该器官在协调“冲刺进食”中起关键作用。这个器官是从源自先祖的、最靠前的牙槽的维管组织和神经组织形成的，含有机械性刺激感受器，后者能记录一次冲刺中颌骨位置的剧烈变化及“喉袋”（throat-pouch）的扩张。本期封面所示为一头“布氏鲸”正在墨西哥下加利福尼亚沿海进食沙丁鱼。[查看论文]
从结合蛋白形成的一种酶
在维管植物中，查耳酮异构酶在类黄酮生物合成的一个关键步骤中将查耳酮转化成(S)- 黄烷酮。这篇论文报告了查耳酮异构酶家族中几个没有催化活性的成员的晶体结构、配体结合性质以及活体功能——它们似乎只起“脂肪酸结合蛋白”(FAPs)的作用。剔除FAP的拟南芥植物表现出α-亚麻酸水平升高和明显的生殖缺陷，说明查耳酮异构酶是来自非酶先祖的酶的出现和演化的一个罕见例子。[查看论文]
所有生命形式在生物节律方面的共同特点
大部分活生物都有一个将它们的代谢与24小时的昼夜循环联系起来的生物钟。“时钟基因”已在很多生物中得到研究，而且根据它们的种类，人们认为，每个生物钟都是独立演化的。但也有一个统一因素：研究人员已在人的红细胞和藻类中发现了一个非转录形式的节律振荡，即“过氧化物还原酶蛋白”的还原周期。这项研究表明，这些氧化还原周期在包括细菌、古生菌和真核生物在内的所有生命类别中都被保留了下来，因此存在这样一个可能性：这种类型的细胞计时方式数十亿年来在所有类型的生物中都是与氧化还原的活体体内平衡机制一起演化的。这种联系也许可追溯到25亿年前的“大氧化事件”，该事件在进化史上将厌氧代谢方式置于了边缘地位。[查看论文]
Rab5是活体中的 “内涵体”组织者
细胞器大小和数量的调控是生物学中一个基本问题。小GTP酶 Rab5曾被提出是“内涵体”（它们是内吞作用中所涉及的与膜相关的液泡）的生物生成的一个主调控因子。在这项研究中，Marino Zerial及其同事将数学模拟与活体RNA干涉分析方法结合起来，来降低小鼠肝脏中Rab5的水平。他们发现，Rab5是“内涵体”在活体的生物生成中的一个主要成分。与Rab5水平被降低到一个关键点之下后“内涵体”就会消失的事实相一致的是，由于内吞作用的降低，动物血清中低密度脂蛋白的水平会升高。[查看论文]
单细胞层面上的神经活动
技术进步使神经科学家能够去破解行为与特定神经回路中的活动之间的关系。然而，在一个斑马鱼这样的模型体系中，还有可能在一个要大得多的尺度上去跟踪回路中的神经活动。利用一个基于虚拟现实的成像系统，Florian Engert及其同事以单个神经元的分辨率对游动的鱼的适应性运动的动态进行跟踪，以寻找驱动运动学习的功能元素的候选对象。[查看论文]
植物对气候变化的反应
植物生命周期中关键事件的发生时间是随气候变化而变化的，但相关研究在其对这种变化的程度的判断上是不同的。研究人员采用两种主要方法（植物的实验变暖以及有关开花和叶子生成对年际变化的反应的长期记录）来估计和预测植物的反应，所依据的假设是：植物的反应在这两种方法上是一致的。为了验证这一假设，Wolkovich等人对相关文献进行了一次“元分析”。他们发现，总体上来说，实验研究对开花时间和叶子生成时间的提前量的预测，要比在观测研究中所看到的结果分别低估8.5倍和4.0倍。这表明，对植物会怎样随全球变暖程度的增加而变化所做预测具有很大不确定性，所发生的变化可能要比我们过去认为的大。[查看论文]
“血-脑屏障”的恢复
在阿尔茨海默氏症相关基因APOE4与脑血管完整性之间存在已知联系。然而，在啮齿类动物模型中和在与APOE4相关的神经疾病中驱动已知的“血-脑屏障”功能失常的机制都不清楚。在这项研究中，Berislav Zlokovic及其同事报告，APOE4激发形成小鼠“血-脑屏障”的细胞中一个基质金属蛋白酶通道，导致该通道分解和来自血液的神经毒素蛋白被神经元吸收。反过来，这样又会使微管和脑血流减少。这些缺陷综合起来，会诱发啮齿类动物发生神经退化变化。作者提出，“亲环蛋白-A” (即CypA，它是APOE4激发的通道的一部分)是治疗APOE4调控的神经功能失常的一个潜在目标。用CypA抑制因子“环孢霉素-A”治疗，可恢复APOE4小鼠的“血-脑屏障”。[查看论文]
