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（选自英国Nature杂志，2006年8月10日出版）

封面故事：5亿年前的动物胚胎化石？
Synchrotron X-ray tomographic microscopy of fossil embryos

Synchrotron X-ray tomographic microscopy of fossil embryos
Philip C. J. Donoghue1, Stefan Bengtson2, Xi-ping Dong3, Neil J. Gostling1, Therese Huldtgren2, John A. Cunningham1,4, Chongyu Yin5, Zhao Yue2,5, Fan Peng3 and Marco Stampanoni6

Top of pageFossilized embryos from the late Neoproterozoic and earliest Phanerozoic have caused much excitement because they preserve the earliest stages of embryology of animals that represent the initial diversification of metazoans1,2,3,4. However, the potential of this material has not been fully realized because of reliance on traditional, non-destructive methods that allow analysis of exposed surfaces only1,2,3,4, and destructive methods that preserve only a single two-dimensional view of the interior of the specimen5,6. Here, we have applied synchrotron-radiation X-ray tomographic microscopy (SRXTM)7, obtaining complete three-dimensional recordings at submicrometre resolution. The embryos are preserved by early diagenetic impregnation and encrustation with calcium phosphate, and differences in X-ray attenuation provide information about the distribution of these two diagenetic phases. Three-dimensional visualization of blastomere arrangement and diagenetic cement in cleavage embryos resolves outstanding questions about their nature, including the identity of the columnar blastomeres. The anterior and posterior anatomy of embryos of the bilaterian worm-like Markuelia confirms its position as a scalidophoran, providing new insights into body-plan assembly among constituent phyla. The structure of the developing germ band in another bilaterian, Pseudooides, indicates a unique mode of germ-band development. SRXTM provides a method of non-invasive analysis that rivals the resolution achieved even by destructive methods, probing the very limits of fossilization and providing insight into embryology during the emergence of metazoan phyla.

Top of pageDepartment of Earth Sciences, University of Bristol, Bristol BS8 1RJ, UK
Department of Palaeozoology, Swedish Museum of Natural History, Stockholm, Sweden
School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing, China
Department of Earth and Ocean Sciences, 4 Brownlow Street, Liverpool L69 3GP, UK
Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing, China
Swiss Light Source, Paul Scherrer Institut, CH-5232 Villigen, Switzerland
Correspondence to: Philip C. J. Donoghue1 Correspondence and requests for materials should be addressed to P.C.J.D. (Email: phil.donoghue@bristol.ac.uk) or M.S. (Email: marco.stampanoni@psi.ch).

保存非常好的、距今已有5亿年的动物胚胎化石（里面嵌入了磷酸钙，外面也包裹了一层磷酸钙）引起人们很大兴趣，因为它们可能含有关于动物演化一个关键阶段的发育过程的宝贵信息。 这些化石尺寸很小，这使得人们难以对它们进行研究，但一种新开发的方法可以让科学家恢复以前无法接触到的结构细节。这种新方法要用到利用一个同步加速器X-射线光源进行亚微米尺度的断层分析，它被用来解决化石形成过程中的一些极端问题。关于已知最早的两侧对称动物胚胎Markuelia 和 Pseudooides的微型化石的内部解剖结构的引人注目的数据，澄清了关于前者发展史的某些疑问，并且显示了关于后者发育过程的一个以前未知的模型。本期封面所示为一个Markuelia胚胎的一系列虚拟切片，它们既显示了这种动物的胚胎特征，也显示了其死后特征。（Letter p. 680）

小鼠鼻子中的第二套嗅觉受体（Make scents of pheromones）
A second class of chemosensory receptors in the olfactory epithelium
研究人员在小鼠鼻子中发现了第二套嗅觉受体，其中包括一些可能探测信息素、因而也许与交配有关的嗅觉受体。这些受体的基因也存在于鱼类和人类中，这让我们看到这样一个可能性：一种人类信息素受体可能很快将被发现。新发现的与痕量胺相关的受体（TAAR）存在于鼻腔内层中一组独特的细胞表面上，与探测气味的受体分子明显不同。 至少有三种不同的TAAR识别小鼠尿液中的不同化合物，这说明它们在探测个体间微妙的化学信息中可能扮演一个角色。（Article p. 645; News and Views）

Card9蛋白与先天免疫性的关系（A new line in immunity）
Card9 controls a non-TLR signalling pathway for innate anti-fungal immunity
我们很不了解的Card9蛋白（在结构上与先天免疫系统中所涉及的Carma蛋白相关）存在于包括血液淋巴细胞和脾脏在内的各种不同组织中。现在，Card9被发现控制一种以前不知道的、具有抗菌活性的先天免疫通道。Card9与Dectin-1发生相互作用，后者是哺乳动物先天免疫系统探测真菌的主要模式识别受体。该结果表明，先天和适应性免疫系统在演化上截然不同的ITAM受体，都通过对上游适应子的不同使用来选择性地结合保留下来的Bcl10/Malt1信号作用模块。（Article p. 651）

关于古老恒星中锂数量的矛盾被解决（Cosmic lithium: out of sight）
A probable stellar solution to the cosmological lithium discrepancy
对宇宙微波背景所做的精确测量，揭示了关于早期宇宙的性质及其膨胀过程的很多信息。然而，有一个长期未能解决的矛盾：在最古老恒星上所观测到的锂的量不到“大爆炸”中的核反应所产生的锂的一半。现在，Korn等人解决了这一矛盾。他们发现，其他元素的丰度变化趋势可由扩散性涡动混合过程来解释，这个过程将锂带到了恒星深层。（Letter p. 657; News and Views）

直径小于100米的海王星外天体（Solar System minnows）
Occultation of X-rays from Scorpius X-1 by small trans-neptunian
objects Scorpius X-1 (Sco X1)在天文学历史中具有重要地位，因为它曾经是除太阳以外第一个所探测到的宇宙X-射线源。现在，它有了一个新头衔：由“Rossi X-射线定时探测器”卫星所获得的关于该天体X-射线光曲线中小而显著的下降，可能代表着首次观测到的小型（直径小于100米）海王星外天体（TNO）。这些不规则性出现在毫秒尺度上，几乎可以肯定是由微型TNO的隐藏造成的。自从奎波带天体首次于1992年被发现以来， 迄今已经发现了超过1000个TNO。已经观测到的TNO 直径在数百公里至几千公里之间，但预计还存在很多更小的天体。(Letter p. 660; News and Views)

声子-偏振子波及相关X-射线衍射技术（Many ions make light work）
Tracking the motion of charges in a terahertz light field by femtosecond X-ray diffraction
通过空气传播的光的基本粒子是光子。但当光通过凝聚态物质传播时，它会与凝聚态物质的晶格产生耦合，生成复杂的粒子，被称为偏振子。一项新的研究工作，利用超快X-射线衍射来直接观测支持固体中这种光激发的原子位移。在这项研究中，穿过铁电性钽酸锂（LiTaO3）传播的太赫辐射与晶格振动产生耦合，生成声子-偏振子波。这种新的X-射线衍射技术使研究人员有可能去跟踪晶格中支持这种波的传播的离子的绝对位移。（Letter p. 664）

火山岩浆从地幔流出的机制（Magma goes up in the world）
The dynamics of melt and shear localization in partially molten aggregates
沿地球构造边界分布的火山的岩浆，是来自深层地幔中所产生的熔融物，但这些熔融物是怎样从地幔到达火山的却仍然不清楚。受到最近一些发现部分熔融的岩石中存在由应力驱动的分离现象的实验工作的启发，Katz等人提出了一个新理论，来解释这一系统的行为。该理论预测，在正在发生变形的、部分熔融的团块中，会自然出现成带状分布的集中的熔融物和剪切力。这说明，熔融的岩石从海洋中部山脊下面的地幔中的快速流出，可能是通过一个具有高度渗透性的、由富含熔融物的带状结构结成的网络发生的，而不是通过慢速流动的、统一分布的多孔流发生的。（Letter p. 676）

“刺胞动物”与两侧对称动物的Hox基因（Dividing line for Hox genes）
Minimal ProtoHox cluster inferred from bilaterian and cnidarian Hox complements
从昆虫到人类的两侧对称动物的身体主轴，是在名为Hox的同一组基因的指示下形成的。了解Hox基因的演化及相关的ParaHox基因，需要关于在更为古老的动物类别中的Hox基因的互补基因的知识。Chourrout等人研究了这样两种动物中的Hox基因，它们分别是“刺胞动物”Nematstella 和 Hydra， 是在距今6亿年前出现的。虽然这些生物具有与两侧对称动物的前部Hox基因群相应的基因，但这些Hox基因的其余部分却有独立起源的迹象。该研究还表明，假设中的ProtoHox 祖先基因群有一个简单的起源，即起源于仅仅两个基因。经过广泛的基因复制后，“刺胞动物”和两侧对称动物的Hox基因群遵从了独立的演化轨迹，得到了不同的结局。（Letter p. 684）

IT皮质中的神经活动与物体识别相关（Making faces）
Microstimulation of inferotemporal cortex influences face categorization
在灵长类动物大脑皮层中一个被称为下颞叶皮质(IT)的区域所进行的直接电生理记录和fMRI扫描实验表明，该区域选择性地对高度复杂的视觉刺激（如面部特征）做出响应，从而导致这样一个假设：大脑中这个区域与物体识别有关。现在，研究人员获得了该假设的直接证据，因为他们发现了面部选择神经元与面部识别之间的一个直接联系。 IT皮质中面部选择神经元的微弱电刺激，会导致猴子关于面部类别的决定发生一个严重偏差。除了将 IT皮质中的神经活动与物体识别联系起来外，这项研究工作还为今后进行关于物体形状的神经编码的研究搭建了舞台。（Letter p. 692; News and Views）

可提高水稻抗涝性能的基因（Not taken at the flood）
Sub1A is an ethylene-response-factor-like gene that confers submergence tolerance to rice
在很多亚洲国家，由于洪水损毁水稻作物而导致巨大的经济损失。大多数水稻栽培品种会在完全浸在水中后一周内死亡，但也有一些品种能在水下生存几个星期时间，这是由于它们有一个较大的定量特性基因位点，被称为Submergence 1(Sub1)，其位置在第9号染色体的着丝点附近。现在，对 Sub1基因所做的一项详细研究发现，其中的一个基因Sub1A是水稻抗浸没性能的主要决定因子。将Sub1A引入一种在亚洲广泛栽培的水稻品种中，可提高其在洪水条件下的存活率，而不需要以牺牲其高产量和其他优点为代价。（Letter p. 705; News and Views）

另外，Occultation of X-rays from Scorpius X-1 by small trans-neptunian objects
Hsiang-Kuang Chang1,2, Sun-Kun King3, Jau-Shian Liang1, Ping-Shien Wu2, Lupin Chun-Che Lin1 and Jeng-Lun Chiu1

Top of pageSince the discovery1 of the trans-neptunian objects (TNOs) in 1992, nearly one thousand new members have been added to our Solar System2,3, several of which are as big as—or even larger than—Pluto4,5. The properties of the population of TNOs, such as the size distribution and the total number, are valuable information for understanding the formation of the Solar System, but direct observation is only possible for larger objects with diameters above several tens of kilometres. Smaller objects, which are expected to be more abundant, might be found when they occult background stars6,7,8,9,10, but hitherto there have been no definite detections. Here we report the discovery of such occultation events at millisecond timescales in the X-ray light curve of Scorpius X-1. The estimated sizes of these occulting TNOs are 100 m. Their abundance is in line with an extrapolation of the distribution2 of sizes of larger TNOs.

Top of pageDepartment of Physics, National Tsing Hua University, Hsinchu 30013, Taiwan
Institute of Astronomy, National Tsing Hua University, Hsinchu 30013, Taiwan
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei 10617, Taiwan
Correspondence to: Hsiang-Kuang Chang1,2 Correspondence and requests for materials should be addressed to H.-K.C. (Email: hkchang@phys.nthu.edu.tw)


编辑：bluelove