Science Vol.346 no.6215，12 December 2014
Statistical binning enables an accurate coalescent-based estimation of the avian tree
统计方法对鸟类演化树进行精确评估
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1250463.abstract
DOI: 10.1126/science.1250463
不完全谱系分选（incomplete lineage sorting, ILS）导致的基因树不一致会物种树串联估计的准确性。尽管并联物种树估计方法在存在ILS时有较高的准确性，但他们对基因树估计的错误却十分敏感。本文提出使用字句发来评估两个基因是否可能得到同样的树，然后使用图论最优法将基因划分为集合，并在每个子集中对基因树进行串联估计，最后采用更好的并联方法从这些树中得到评估后的物种树。统计分箱方法提高了MP-EST的准确性。这是一种常用的并联方法，我们用它产生了第一个基因组尺度上的并联鸟类树。
Evidence for a single loss of mineralized teeth in the common avian ancestor
鸟类共同祖先缺失矿化牙齿
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1254390.abstract
DOI: 10.1126/science.1254390
缺齿化，即缺失牙齿的现象，在脊椎动物中出现多次趋同演化，包括鸟类、龟鳖类和哺乳动物的几个支系。现代鸟类（今鸟亚纲，Neornithes）以角质的喙（喙鞘，rhamhotheca）取代了牙齿，并用肌肉质的嗉囊获取和加工食物。本文对几乎所有现生鸟类的目进行了比较基因分析，并恢复了其他脊椎动物物种牙齿釉质和齿质基因表达中共享的失活性突变，发现现生鸟类的共同祖先缺乏矿化的牙齿。本文推测，牙齿的消失，至少是提供矿化牙齿外层的釉质层帽的消失，发生在大约1.16亿年前。
Three crocodilian genomes reveal ancestral patterns of evolution among archosaurs
三种鳄目基因组揭开初龙类祖先演化模型
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1254449.abstract
DOI: 10.1126/science.1254449
初龙类（archosaurs）包括鳄鱼、恐龙和鸟类。为了提供初龙类分异时的环境和背景，我们绘制了3种鳄鱼的基因组草图，包括美洲短吻鳄（Alligator mississippiensis），湾鳄（Crocodylus porosus）和长吻鳄（Gavialis gangeticus）。我们观察到鳄鱼在各个层面上的基因组演化速率都极低，包括核苷酸的替换、插入或缺失，转座因子的内容和移动，基因家族的演化，以及染色体共线性（chromosomal synteny）。当放入包括鸟类和龟鳖类等相关类群的大背景中时，我们发现这些生物的共同祖先也具有较慢的基因组演化速率，而相对较快的演化速率则是鸟类的进步特征。这些数据也提供了分析鳄鱼杂合性的机会，说明这3种鳄鱼在更新世时期可能都经历了种群规模的缩减。最后，将这些数据与新发表的鸟类基因组相结合可以让我们重建初龙类共同祖先的部分基因组，因此为研究鳄鱼、鸟类和恐龙的基因原材料提供了有力工具。
Superplastic nanofibrous slip zones control seismogenic fault friction
超塑性纳米纤维滑动带控制孕震断层摩擦
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1342.abstract
DOI: 10.1126/science.1259003
深入了解控制断层摩擦的内部机制对更好地理解活动断层的孕震滑动至关重要。这种断裂带中的位移通常发生在类似镜面的高反射滑动表面，表面覆盖有断层岩的纳米岩石颗粒薄膜。研究发现，实验模拟方解石断裂的镜面状滑动面由纳米级颗粒呈链状或纤维状整齐分布构成，且在室内温压条件下呈塑性。这些微组构及相应的摩擦实验数据表明：这种类似于经典Ashby-Verrall超塑性模型的滑动机制能够产生不稳定的滑动断层。实验显示，方解石断裂中，纳米级晶体扩散性质量转移的速度，已足够满足采用这种滑动机制来控制灰岩地区地震发生的要求。随着地壳断层中已识别出越来越多的这种纳米颗粒断层表面，本文提出的机制可能与地壳的地震发生普遍相关。
Quantum spin Hall effect in two-dimensional transition metal dichalcogenides
二维过渡金属二硫族化物的量子自旋霍尔效应
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1344.abstract
DOI: 10.1126/science.1256815
量子自旋霍尔效应（QSH）材料都有着能在拓扑上防止它们发生背向散射的边缘态。然而，QSH绝缘体中过窄的带隙限制了它们的应用。科学家使用第一性原理计算，预测了一类宽带隙的QSH绝缘体——它们是1T’结构的二维过渡金属二硫族化合物，即1T′-MX2，其中M代表钨或钼，X代表碲、硒或硫。结构上的扭曲导致这类化合物内部硫族元素的p能带与金属的d能带出现倒转，此外，自旋-轨道耦合打开了能隙，而这是可以通过垂直电场和张力进行调控的。科学家用1T′-MX2与二维介电层组成的范德瓦尔斯异质结构制成一种拓扑场效应管，可以用电场通过拓扑相转变来实现快速的开关，不用通过载流子耗尽来实现。
Attosecond band-gap dynamics in silicon
硅的阿秒带隙动力学
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1348.abstract
DOI: 10.1126/science.1260311
半导体中电子从价带到导带的转移是现代电子学的基础。而最近，科学家利用阿秒极紫外（XUV）光谱，可以实时观察硅中发生的此类电子动力学。通过周期量级脉冲注入导带中的电子改变了硅的XUV吸收谱，使之产生与激光电场振荡同步的陡阶跃。观察到的阶跃上升时间约为450阿秒，这为载流子诱导的带隙压缩与导带中电子-电子散射时间提供了上限。这一电子学过程与紧接着由晶格运动导致的带隙改变是分开的，后者的时间尺度为60 ± 10飞秒，这是最快的光学声子的特征时间。量子动力学模拟将载流子注入过程描述为光场诱导的电子隧穿。
Large-scale nanoshaping of ultrasmooth 3D crystalline metallic structures
用大面积纳米塑形制成超平滑的三维金属晶体结构
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1352.abstract
DOI: 10.1126/science.1260139
科学家最近发现了一种廉价而高通量的新方法，可以通过产生超高应变率的变形，在桌面上实现对金属薄层进行纳米量级精确度的塑形。激光冲击压印可以制造出10纳米左右这么小的三维晶体金属结构，且在室温条件下有着超平滑的表面。这一技术能够帮助我们制造出大面积且均一的纳米图案，纵横比可以高达5，加强了纳米结构的机械强度，也便于制造金属-石墨烯混合纳米器件，这在表面等离激元学与传感器方面有着极为广阔的应用。
Metal-organic framework nanosheets as building blocks for molecular sieving membranes
金属有机骨架纳米薄片作为分子筛膜的基本组分
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1356.abstract
DOI: 10.1126/science.1254227
剥离出的层状金属有机骨架（MOF）可以当做纳米厚度的分子筛，但如何保持它们形态与结构上的完整性则是个问题。科学家最近成功从层状MOF中制备出厚度为1 nm，大面积、结晶度良好的薄片，它们可组成超薄分子筛薄膜，使氢气(H2)的透过率超过几千GPU，氢气对二氧化碳的选择性也超过200。科学家发现，这种薄膜对氢气的透过率与选择性是成正比的，并通过抑制薄膜的层状叠加同时提高了氢气的透过率和选择性。
Extinctions of aculeate pollinators in Britain and the role of large-scale agricultural changes
大规模农业种植改变对英国有刺传粉昆虫灭绝的影响
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1360.abstract
DOI: 10.1126/science.1257259
传粉昆虫对维持生物多样性和农业生产率起着重要作用，但是栖息地破坏、花粉源减少，以及农药使用量增加都正在导致传粉昆虫的种类和数量减少。本文根据历史记录，对19世纪中期以来，英国蜜蜂和采花黄蜂的物种灭绝速率进行了评估。灭绝速率最快的时期似乎与农业政策与实施方法的转型有关，出现在二十世纪20年代，恰好处于受二战刺激而出现农业集约化种植之前，该时期也被认为是英国最重要的生物多样性损失时期。60年代以来，灭绝速率有所减缓，这或许是因为大多数敏感物种已经灭绝，或者由于采取了有效的保护措施，也可能是两者的共同作用。
When contact changes minds: An experiment on transmission of support for gay equality
交流改变态度：支持同性恋平等的传播实验
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1366.abstract
DOI：10.1126/ science.1256151
诸如同性婚姻等社会问题极易引发分歧，一次谈话能否改变人们的想法？一项随机安慰剂对照试验试图评估，不同性取向的调查员（同性恋22名，异性恋19名）是否能让受访者（共972人）支持同性婚姻并投出有效票数，以及这种态度改变是否能持续并扩展到受访者的社交网络中。结果表明，调查初期，同性恋和异性恋调查员都对受访者的态度产生了很大影响，但是，在随后3周、6周和9个月的随访中，只有与同性恋调查员谈话的实验组持续了这种效果。我们还发现了有力证据，证明这种态度转变会在同一居所内传播，但只有与同性恋调查员交谈后才产生了这样的效果。而且，与同性恋调查员接触还使人们对同性恋群体的支持率产生了更普遍的实质性变化。这些影响被后续的实验逐步证实，效果明显、持续性强，且影响面广。这说明人们与少数群体接触并讨论有关他们的问题后，会产生一连串的观念变化。
Accurate information transmission through dynamic biochemical signaling networks
动态生化信号转导的准确信息传递
http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1370.abstract
DOI: 10.1126/science.1254933
生化反应自身的随机性（固有噪声）和细胞状态的变化（外部噪声）可引起信号网络传导信息退化。本文对时间信号调制能力（即动态减噪原理）进行了分析，以减少噪声引起的信息丢失。与非动态反应相比，细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase, ERK）、钙离子（Ca2+），以及核因子κB（NF-κB）的信号通路内，动态反应造成信息传递显著增强。理论分析表明，信号动态在克服外部噪音方面起到了重要作用。不同的信号噪声水平下的ERK信号传递实验证实了该假设，显示出信号动态会减少外来噪音引起的信息丢失，甚至有可能完全消除。通过抑制细胞间差异引起的信息丢失效应，动态反应大幅增加了生化信号网络的准确性。
（来自science.com。翻译：江左其杲、张逸鹏、丁家琦、黄安娜、张文韬、逯丹；审校：程孙雪子）
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