封面故事：摩尔定律2020年后将不再适用

    计算能力的提高在过去15年里使科学家的工作方式发生了迅速变化。指出电脑功能每18个月将提高一倍的摩尔定律，对于计算能力及其所能处理的软件的预测也许只在2020年以前有效。本期Nature的News Features and Commentaries栏目，辟专辑讨论了科学家们应对挑战的方式，以及我们从现在到2020年间所面临的挑战。

    人类第11号染色体的分析结果

    本期Nature上发表了“人类基因组项目”组对11号染色体的分析结果。该染色体是人类基因组中基因和疾病最丰富的染色体之一，含有超过40%的嗅觉受体基因（所有后生动物基因组中最大的多基因家族），还是Beckwith-Wiedemann综合症区域（被研究最多的印记区域之一）所在的染色体和贝塔-球蛋白基因团（该基因团是包括镰刀形细胞贫血在内的几种疾病的致病基因）所在的染色体。

    “阿尔茨海默氏症”的病理研究

    阿尔茨海默氏症的病理特点是，存在由淀粉质贝塔—肽组成的斑块和由tau—蛋白组成的神经原纤维团块。脯氨酸异构酶已知能恢复有缺陷tau—蛋白的功能，现在研究人员发现Pin1是蛋白团块与淀粉质斑块病理之间的一个可能的联系。新的研究工作表明，淀粉质前体蛋白是Pin1的一个目标（这为了解该疾病的病理过程提供了线索），也是将来可能问世的新药的一个可能的来源。

    超新星的形状

    超新星多年来受到广泛研究，尤其是自发现它们与伽马射线暴有关以来。但仍有一些关于它们的基本问题尚未得到回答，例如它们的形状是什么？爆炸几何一直是个难题，因为其他星系中的超新星太遥远，在我们的夜空中它们看起来仍然只像一个点。现在，对SN 2004dj（迄今所观测到的最近的正常II-P型超新星）所做的观测表明，正在扩展的喷发物的最里面的区域严重变形，这可能是严重非球形的爆炸机制所产生的结果。这种性质可能是所有类型超新星的核坍缩过程所固有的。

    从南极冰芯看气候变化

    在南极洲Dome C钻探出的长度超过3公里的冰芯，代表着74万年的记录，或者说是8个冰川周期的记录。这将是今后若干年内可以获得的最长的气候记录，所以从该冰芯收集到的信息将成为南极气候研究的一个基准。对该冰芯中所含代表海洋生产力和铁通量的化学物质所做的一项分析表明，南极周围海冰的消长在千年时间尺度上是与气候的升降一致的，但在较短的时间尺度上二者之间的一致性则较差。在寒冷的时期，从较干的巴塔哥尼亚产生大量尘埃，降落在南大洋，在那里，它们可能对海洋生产力产生影响。但硫化合物在海洋中的生产（可能会影响到云的成核过程）在整个时期都保持得非常稳定。虽然气候模式在44万年前发生了变化，但没有发现内部气候反馈机制中有明显变化。

    由光驱动的分子机器

    人们研制出若干“分子机器”，来做正常大小的镊子、转子和刹车所做的同样的工作。本期Nature报告了人们朝研制更复杂分子机器方向所迈出的重要一步，即能够操纵第二个分子的由光驱动的“分子踏板”。由光诱导的发生在分子一端的构象变化，会转动分子的中心，在分子的另一端诱导踏板产生像剪刀一样的运动。这种由程序控制的、完全可逆的转动和踏板动作，被转化成一个转动的“客体”分子的扭动，这个“客体”分子通过非共价相互作用被束缚在踏板之间。将这一概念进行延伸，也许就可以实现在更大的、连锁的分子体系中对分子事件进行遥控。

    关于“产烷生物”的最古老证据
      
　　能产生甲烷的微生物被认为是古生物，但科学家不能肯定它们最早是在什么时候出现在地球上的。现在，新的结果表明，从西澳大利亚Pilbara克拉通采集的距今35亿年的岩石样品中所发现的液体包容物是由微生物产生的。这是证明“产烷生物”存在的最古老的证据，超过以前的地化证据约七亿年。该结果代表着在地质记录中所发现的最早的微生物过程之一，它表明，“产烷生物”在调控远古地球上的气候中可能曾扮演过一个角色。

    亚马逊热带雨林的保护问题

    随着牛群和大豆种植面积的扩大，亚马逊流域的森林砍伐还在继续。当地的主要森林保护政策涉及到“保护区”，即国家政府指定的、不许人类扰动、让自然植被发展的区域。但仅有这一政策，也许不能保护当地的热带雨林不被彻底破坏。利用SimAmazionia 1计算机模型对森林面积减少所作的新的估计显示，到2050年，农业发展将使5大流域和10大生态区的森林覆盖面积减少2/3。所研究的4个哺乳动物物种中的一个将失去其森林生境的40%。虽然改善的保护区网络将使预计要丢失的森林中近1/3避免丢失，但要保持亚马逊地区的景观和水域，私人土地上的森林保护将是非常重要的。

    植物物种是否存在

    一些植物学家认为，植物物种并不真的存在，它们只是人类的想象。橡树、黑莓和蒲公英等植物之间广泛杂交这样的植物“恐怖故事”更使人们相信，所谓存在一个一个的、彼此不相关的物种的观点根本就是胡说八道。动物学家大体上对动物物种的概念还是满意的。现在，通过对超过400个属的动、植物的表现型和/或生殖特点进行分析，研究人员验证了关于物种的观点。结果表明，对物种进行分类中所存在的困难，其原因更多的可能是由于无性生殖、多倍体（多个染色体集）和分类学家分类过细，而不是由于截然不同的、有性生殖的物种之间的杂交。事实上，植物物种比动物物种更有可能代表在生殖上具有独立性的种系。

    有丝分裂中染色体运动的机制

    有丝分裂研究中一个长期存在的未解之谜是在细胞分裂后期将染色体运输到核纺锤体杆上的机制问题。染色体似乎是通过黏附在着丝点微管聚合物上达到其目标的，尽管它们在那时会分解。现在，实时荧光显微镜被用来生成影片和电子显微图片，后者可以反映这一过程是怎样进行的。微管聚合物通过一个构象变化来分解，该构象变化推动Dam1环状复合物（芽殖酵母着丝点中的一个重要微管结合元素）沿其晶格运动。这一巧妙的机制可能是由微管解聚作用所产生的力转化为有丝分裂所特有的染色体运动的关键。