封面故事：神經系統受傷后的再生

在線蟲的神經系統受傷后，一個軸突會朝向其脫離的部分長出新芽。在封面圖片上，固定在細胞膜上的一個熒光團用藍色表示，細胞質用洋紅色表示，同時為了能讓讀者看清楚，各片段的位置也稍微動了一下。Massimo Hilliard及同事對線蟲神經系統中一個再生方式做了詳細分析， 這個再生方式被稱為“軸突融合"，即分離的軸突各部分能夠自發地重新連接和融合，以恢復zui初的線路連接方式。這種情況下的融合可防止脫離的軸突部分分解，而且只需要通過再生就可以將受損區域橋接起來。作者對這一再生過程所需的分子機制進行了研究，發現它從軸突膜的磷脂組成的改變開始，接著是從重新生長的軸突中以及從周圍組織中吸引特定的分子。引人矚目的是，這一過程中所發現的分子和機制與吞噬細胞對凋亡細胞的識別和吞噬中所涉及的分子和機制相似。封面設計：Nick Valmas。封面圖片：Casey Linton。（doi: 10.1038/nature14102）

酵母α-甘露糖的代謝模式

Harry Gilbert及同事發現，多形擬桿菌(Bacteroides thetaiotaomicron，人腸道微生物群中占主導地位的一個成員)能將來自宿主糖蛋白和來自飲食中源于酵母之多糖的含α-甘露糖的復雜碳水化合物用作一個可行的食物來源。作者識別出了編碼使多形擬桿菌能通過大型寡糖代謝α-甘露糖(這些大型寡糖隨后又會通過周質酶的作用被解聚成甘露糖)的機制的基因位點。共培養研究顯示了α-甘露糖代謝的一個“自私"模式，該模式與認為腸道微生物群的多個成員參加并受益于多糖分解代謝的普遍假設是相反的。這項研究為了解人腸道微生物群中聚糖降解的演化如何反映人類演化過程中的飲食變化提供了見解，因為酵母α-甘露糖只是從現代人類飲食的獲取以來才成為我們飲食中一個普遍成分。（doi: 10.1038/nature13995）

谷胱甘肽信號促進李斯特菌的致病性

為了在其宿主身上成功定植，細胞內病原體必須能夠感應它們的環境和調制它們的毒性基因表達。例如，當“單核細胞增生性李斯特菌"感染宿主細胞時，它會通過對主調控因子PrfA的激活來重塑其轉錄程序。以前的研究工作表明，PrfA是被宿主細胞內環境特定的一個小分子活化劑變構調控的，但這一小分子的身份卻一直難以確定。在這項研究中，Daniel Portnoy及其同事發現，細菌的和來自宿主的谷胱甘肽是“單核細胞增生性李斯特菌"致病所必需的，但并不是通過其在氧化還原動態平衡中所起經典作用來產生致病性的。實際情況是，谷胱甘肽通過充當以前所預測出的變構調制因子來激活PrfA。（doi: 10.1038/nature14029）

蝙蝠的神經羅盤

很多哺乳動物能夠在復雜環境中把握方向，這是由于它們能夠對三維空間進行準確的神經表征，其中涉及那些編碼空間、距離、邊界和頭部方向的細胞的協調。通過頭部方向細胞把握方向是這一導航系統的一個關鍵組成部分，但我們對這一羅盤的性質卻知之甚少。在對自由運動的埃及果蝠(它們要么在飛、要么在爬，以尋找食物)所做的一項研究中，Arseny Finkelstein等人為大腦怎樣編碼其神經羅盤提供了新見解。利用來自大腦(具體說是來自名為“前下托"的區域)的神經記錄，本文作者識別出了編碼頭部三個歐拉轉動角度(方位角、俯仰角和橫搖角)的神經元。來自這些頭部方向細胞的記錄，顯示了關于空間取向的一個環形模型，它由根據兩個環形變量(方位角和俯仰角)變化的細胞標繪出。（doi: 10.1038/nature14031 & doi: 10.1038/nature14076）

ICOL在T/B細胞相互作用中所起作用

ICOSL (inducible T-cell co-stimulator ligand)由B淋巴細胞大量表達，對增殖中心的形成及高親和性抗體的生成(其機制還不是*了解)至關重要。由Dan Liu等人所做的這項研究采用成像技術(它們能顯示各個細胞之間怎樣彼此發生相互作用)顯示，B細胞對 ICOSL 的表達調控增殖中心內的T-B細胞信號交換，促使合適的B細胞成為骨髓漿細胞腔中的抗體生產者。這項研究說明了保護性抗體是怎樣在免疫反應中產生的，對于疫苗設計可能會有意義。（doi: 10.1038/nature13803）

化石燃料與氣候變暖之間的區域選擇

如果變暖程度在本世紀限于讓氣溫跟工業化前水平相比上升2 °C(這個已經宣傳很多)，那么化石燃料使用和與之相關的溫室氣體排放將需要受到嚴格限制。這便提出了關于可以安全開采使用的油、氣和煤的具體數量和地點的問題。Christophe McGlade 和 Paul Ekins采用一個綜合評估模型來探討2 °C這個變暖極限對于不同地區化石燃料生產的意義。他們發現，從來講，1/3的石油儲藏、一半的天然氣儲藏和超過80%的當前煤炭儲藏在今后40年都應當保持不用才能實現2 °C這個目標，而且北極的資源開發和非傳統石油生產的任何增加都是與限制氣候變化的努力不相容的。（doi: 10.1038/nature14016 & doi: 10.1038/517150a）

量子糾纏時間達到6小時

量子糾纏在幾百公里以外的分布(正如一個世界范圍的量子通信網絡將會要求的那樣)是被在傳播過程中積累的損失所禁止的。這個局限性利用一個涉及量子信息存儲的轉發器協議也許可以克服，假如能夠實現壽命足夠長的糾纏的話。目前的相干時間記錄是3小時，是在由硅-28內的磷供體組成的一個系統中實現的。在這項研究中，Manjin Zhong等人打破了這一記錄，在銪摻雜的正硅酸釔材料中實現了6小時的相干時間，而這種材料中以前的相干時間只限于幾十毫秒。這一系統的關鍵優勢是，所涉及的轉變是可以光尋址的(optically addressable)，這使得該發現對于長壽命量子記憶應用尤其充滿希望。（doi: 10.1038/nature14025 & doi: 10.1038/517153a）

癌癥干細胞在化療抵抗力中所起作用

zui近有研究顯示，癌癥干細胞(CSCs)針對化療有存活優勢。在這篇論文中，Antonina Kurtova及同事對以下觀點進行了研究：CSCs也許能響應于由化療誘導的損傷積極增殖，其方式與組織修復過程中在傷口處所看到的干細胞動員(stem cell mobilization)方式相似。作者通過膀胱癌的小鼠模型(其中包括來自患者的異種移植物)顯示，在連續的化療周期中，類似干細胞的CK14+ 細胞發生富集，并在治療周期之間重新占據腫瘤。 這是由 prostaglandin E2 (PGE2)從正在死亡的腫瘤細胞的釋放驅動的，其方式與由PGE2誘導的傷口修復相似。與一種能夠中和PGE2的抗體結合使用會減輕對化療的抵抗力，這為膀胱癌提出了一個可能的治療策略。（doi: 10.1038/nature14034 & doi: 10.1038/nature14075）

催化反應中釋放的熱量對酶的影響

酶通過降低化學轉化反應的活化能來催化這些反應。人們傳統上假設，一次催化事件(一次“周轉"事件)中所釋放的熱量不會以任何方式對酶產生擾動。在這篇論文中，作者利用“單分子熒光關聯光譜"顯示，對于催化具有大反應焓值的化學反應的酶(如過氧化氫酶或堿性磷酸酶)來說，催化過程中在蛋白活性點上所釋放出的熱量會瞬時轉移蛋白的質量中心，實質上相當于產生一個推動酶前進的反沖效應。這項研究可幫助解釋zui近獲得的以下發現：酶的擴散性在催化過程中會以依賴于基質的方式提高。（doi: 10.1038/nature14043 & doi:10.1038/nature14079）

S-型星中的核合成

Sophie Van Eck 及同事發表了從一組23個主序后星(其中包括17個“S-型"和6個“M-型")獲得的高分辨率光譜。S-型星是紅色，在其中“慢中子捕捉"或“S-過程"正在合成重元素；M-型星是類似的、但沒有“S-過程"增強現象的巨型恒星。利用新的光譜數據和專門的模型大氣，本文作者獲得了锝、鋯和鈮的準確豐度。與從的恒星演化和核合成計算得出的預測所做比較顯示，S-型星中的合成溫度不到大約2.5億K，同時也支持認為碳-13是“S-過程"中子源的觀點，并且表明重元素合成開始于100萬到300萬年前。（doi:10.1038/nature14050）