封面故事: 地幔對流模型

本期封面所示為地球一個(gè)對流模型的黏度場(chǎng)和表面：紅色的低黏度區是板塊邊界，深藍色的高黏度區是大陸。內部用紅色表示熱點(diǎn)，用藍色表示消減帶。地球的亞表層以由各種不同大小和形狀的構造板塊或巖石圈板塊構成的一個(gè)連鎖網(wǎng)絡(luò )形式出現。地幔流動(dòng)與地質(zhì)構造之間之聯(lián)系的性質(zhì)以及板塊布局的起源在很大程度上仍不被知道。Claire Mallard等人建立了具有類(lèi)似板塊行為的地幔對流的電腦模型，并用它們生成了通過(guò)時(shí)間投射板塊邊界網(wǎng)絡(luò )的一系列“虛擬地球”。這些模型表明，大板塊的布局是由消減板塊之間的間距控制的，由溝槽的彎曲造成的應力將板塊分解成較小的碎片，這可解釋為什么小弧后板塊的迅速演變反映了在重大板塊構造重組期間板塊運動(dòng)的劇烈變化。

方向選擇性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )

視網(wǎng)膜的“星爆無(wú)長(cháng)突細胞”(SAC)樹(shù)突在計算運動(dòng)視覺(jué)刺激之檢測的方向選擇性中扮演一個(gè)必不可少的角色。過(guò)去關(guān)于SAC解剖情況的研究工作大多涉及野兔的視網(wǎng)膜。現在，Kevin Briggman及同事發(fā)表了在單突觸層面對小鼠視網(wǎng)膜所做的一次大規模重建，它顯示抑制性和激發(fā)性輸入突觸在SAC樹(shù)突上的分布存在明顯的非對稱(chēng)性。通過(guò)電腦模擬和進(jìn)一步的生理成像，本文作者發(fā)現，小鼠特定的視網(wǎng)膜回路適應了其與野兔相比較小的眼睛大小。如果沒(méi)有這種適應性，那么小鼠將看不見(jiàn)慢速運動(dòng)的物體。

英仙座星系團內氣體的安靜流動(dòng)

“Hitomi合作項目”報告了對英仙座星系團(天空中最亮的發(fā)射X射線(xiàn)的星系團)的核心所做的X射線(xiàn)觀(guān)測。這樣的星系團一般由幾十個(gè)到幾千個(gè)被引力集中到一起的星系組成，是被既作為小規模宇宙學(xué)，又作為大規模天體物理過(guò)程的模型來(lái)研究的。他們的數據顯示了一個(gè)相當安靜的大氣層，其中的氣體速度非常慢，在距中心核 30~60千秒差距的距離處具有一個(gè)大約164千米/秒的“視線(xiàn)速度彌散”。

籠狀石墨烯樣框架結構

這篇論文顯示，石墨烯樣的碳框架結構能夠在相對較低的溫度下、在無(wú)機沸石微孔模板內選擇性地形成，不需要在外表面進(jìn)行碳沉積，方法是，將鑭或其他能形成碳化物的金屬離子作為碳化催化劑置于沸石微孔內。Ryong Ryoo及同事進(jìn)而顯示，該合成反應的規模很容易擴大，這是鋰離子電池和沸石類(lèi)催化劑載體的生產(chǎn)等實(shí)際應用的一個(gè)重要要求。

二十面體納米籠的自組裝

二十面體蛋白結構在生物系統中被廣泛用于包裝和運輸，二十面體病毒如腺病毒也被廣泛改造成載體，來(lái)包裝疫苗和進(jìn)行治療藥物的定向輸送。在這項研究中，David Baker及同事通過(guò)計算設計來(lái)生成從三聚構造單元經(jīng)自組裝形成的二十面體納米籠顆粒。這些顆粒對于基因融合具有高度穩定性和可靠性。

埃博拉糖蛋白的結構

David Stuart 及同事發(fā)表了埃博拉病毒糖蛋白的第一個(gè)無(wú)配體結構。該糖蛋白是負責宿主細胞附著(zhù)和膜融合的唯一病毒蛋白，因此從邏輯上來(lái)說(shuō)也是抗病毒藥物研發(fā)的一個(gè)目標。他們還確定了該糖蛋白在與兩種以前被發(fā)現對埃博拉病毒復制有抑制作用的藥物所形成的復合物中的結構，從而有助于了解這些藥物是怎樣抑制病毒與核內體膜融合的。