Science (AAAS) June 6, 2003, Vol.300

Science June 6, 2003, Vol.300

引き離されて、そして、絡まって(Separate and Entangled)

超伝導状態の量子ビット(キュビット)は、現在、量子コンピュータを実装する上で、有望な候補として開発されている。単一のキュビットの特性は、、キュビットの状態操作が可能なほど十分長い干渉時間にまで改良されてきているが、量子コンピューティングを実現させるには、キュビットどうしを結び合わせる（相互作用させる）、つまり、絡ませることが必要である。Berkley たち (p.1548) は、巨視的な量子系である電流バイアスジョセフソン接合を絡ませた。この接合は、0.7mm 離れているが、キャパシターを介して結合されている。分光学的な検討によると、電子エネルギーレベルは、二つのキュビットの絡みあいから予想されるものに一致している。(Wt)

Entangled Macroscopic Quantum States in Two Superconducting Qubits
A. J. Berkley, H. Xu, R. C. Ramos, M. A. Gubrud, F. W. Strauch, P. R. Johnson, J. R. Anderson, A. J. Dragt, C. J. Lobb, and F. C. Wellstood
p. 1548-1550.

炭素溜めを追跡する(Tracking Carbon Sinks)

生態系による人為的なCO₂が焦点になっている2つの研究報告が寄せられた。ヨーロッパ陸上生態系は、正味の炭素溜め(net carbon sink)が北アメリカで見られるものと類似する系で構成されているのかも知れない。CO₂の流れに基づく逆大気圏モデルから摂取量が推測された。Janssensたち(p.1538)は、ヨーロッパにおける4つの主要な生態系タイプである、森林、牧草地、耕作地、ピート地帯のCO₂バランスの計量するために、大気の再構成(atmospheric reconstructions)と生態系調査記録(ecosystem inventory)アプローチとの2つから導いた見積もりを比較している。彼らによると、ヨーロッパの陸上生態系による固定化の割合(sequester)は、ヨーロッパの化石燃料からのCO₂放出の7% から13％に過ぎず、それは以前の推計の1/3であることがわかった。もちろん、双方の推計にあいまいさは多く残っているが、その違いは、おそらくメタンのような非 CO2化合物をどのように取り扱うかに拠る。植物の生長における雲の全般的な影響は、Nemaniたち(p.1560)により評価されてきた。彼らは、1980年から 1999年の期間における全世界的な記録を見積もった。彼らは、どこで大きな変化が起こってきたのかを推定するために、そのデータと、降水量と気温の関連情報とを比較した。彼らが記録した植物成長の増加のほとんどは熱帯地方、特に南アメリカで起こっていた。そこでは、雲による被覆量の減少が、光合成による一次生産量を増加させている。(TO)

Climate-Driven Increases in Global Terrestrial Net Primary Production from 1982 to 1999
Ramakrishna R. Nemani, Charles D. Keeling, Hirofumi Hashimoto, William M. Jolly, Stephen C. Piper, Compton J. Tucker, Ranga B. Myneni, and Steven W. Running
p. 1560-1563.

Europe's Terrestrial Biosphere Absorbs 7 to 12% of European Anthropogenic CO₂ Emissions
Ivan A. Janssens, Annette Freibauer, Philippe Ciais, Pete Smith, Gert-Jan Nabuurs, Gerd Folberth, Bernhard Schlamadinger, Ronald W. A. Hutjes, Reinhart Ceulemans, E.-Detlef Schulze, Riccardo Valentini, and A. Johannes Dolman
p. 1538-1542.

2次元 NMR（核磁気共鳴）に類似する光学的共鳴(Optical Analogs of Two-Dimensional NMR)

核磁気共鳴 (NMR)研究進展の鍵となったのは、厳密に決められた位相と持続時間をもつ継続的な磁化パルスのもとで、一つのNMRスペクトルの変化を解析する多次元フーリエ変換によるスペクトル解析法を導入したことであった。分光学における類似実験は位相マッチングによって実行される。その位相マッチングでは短パルスがコヒーレントな励起状態を作り出し、異なった方向から入る付加的パルスで摂動された短パルスがこの状態に摂動を加える。現在Tianたち（p.1553；Jonasによる展望記事参照）は、特定の非線形偏光状態を選択するために、特定のコヒーレント性を著しく高めるか弱めるための、特殊に整形された、幾何学的に同一直線上に形成された超高速光パルスが用いられることを示している。あるモデルシステム（ルビジウム蒸気）のクロスするピークにおけるこのような“位相循環効果”の観察によって、蛍光中の異なった励起状態がいかに共鳴し、かつ、非調和的に相互作用しているかについて知ることができる。(hk)

CHEMISTRY:
Optical Analogs of 2D NMR
David M. Jonas
p. 1515-1517.

Femtosecond Phase-Coherent Two-Dimensional Spectroscopy
Peifang Tian, Dorine Keusters, Yoshifumi Suzaki, and Warren S. Warren
p. 1553-1555.

あなたの彗星はどのように輝くの？(How Does Your Comet Glow?)

およそ８年前、Ｘ線衛星は、彗星がＸ線を放射していることを示したが、その放射を生み出す本質的メカニズムは、なかなか判明しがたいものとわかった。Beiersdorfer たち (p.1558) は、ASTRO-E 人工衛星計画で予定されていた予備のＸ線微少熱量分光計を用いて、気体中に捕獲されたイオンの高分解能スペクトルを得た。その実験室でのスペクトルは、電荷交換過程における電子の二重捕獲によって説明することができる。これらの実験室での測定を放射モデルに用いることにより、Chandra Ｘ線観測衛星によって得られた Linear C/1999 S4 彗星のスペクトルと一致させることができた。太陽風のイオンとコマの中性ガスとの間の電荷交換は、そのＸ線放射を説明するのに十分なものである。(Wt,Nk)

Laboratory Simulation of Charge Exchange-Produced X-ray Emission from Comets
P. Beiersdorfer, K. R. Boyce, G. V. Brown, H. Chen, S. M. Kahn, R. L. Kelley, M. May, R. E. Olson, F. S. Porter, C. K. Stahle, and W. A. Tillotson
p. 1558-1559.

ホットスポットから種のるつぼへ(From Hotspots to Melting Pots)

更新世時代の氷河期において、多くの生物の生息地は孤立したポケット地域や温度変化の少ない安全地帯である「退避地（refugia）」へと縮小した。これに対する一般的な仮説の一つは、後氷河期のコロニー形成の間に一連の浸水水没現象により、生物は退避地を去って種内部の多様性が減少したのだろうというものであった。Petitたち(p. 1563)は ,相当数のヨーロッパ植物種からのデータのメタ分析を行い、多様性に関する全体的なパターンがこの仮説と矛盾することを見出した。殆んどの種は、南方の退避地域（Hotspots）においては大きな遺伝的多様性を持っているが、最も多様性を持つ集団は、基本的にはより遠く離れた北方の緯度の地域に位置している。著者たちは、このようなパターンは様々な退避地からやってきた多様な系統の混合に起因する可能性が大であると論じている。（KU）

Glacial Refugia: Hotspots But Not Melting Pots of Genetic Diversity
Rémy J. Petit, Itziar Aguinagalde, Jacques-Louis de Beaulieu, Christiane Bittkau, Simon Brewer, Rachid Cheddadi, Richard Ennos, Silvia Fineschi, Delphine Grivet, Martin Lascoux, Aparajita Mohanty, Gerhard Müller-Starck, Brigitte Demesure-Musch, Anna Palmé, Juan Pedro Martín, Sarah Rendell, and Giovanni G. Vendramin
p. 1563-1565.

一本鎖DNAを探し出す(Seeking Out Single-Stranded DNA)

DNA損傷に応答して発生する細胞のチェックポイント信号はATRタンパク質キナーゼによって仲介され、ATRIPタンパク質との複合体中で機能する。Zou と Elledge (p. 1542;　Carrによる展望記事参照)は、複製タンパク質A (RPA)を欠く細胞中でDNA損傷個所にはATR-ATRIP複合体は補充されないことを見つけた。RPAは複製や組換えといったプロセスにおいて機能するが、一本鎖DNAに結合し、その後、ATR-ATRIP複合体と相互作用することによってチェックポイント信号を発生させるように見える。このATR-ATRIP複合体は損傷個所において基質タンパク質をリン酸化する。(Ej,hE)

MOLECULAR BIOLOGY:
Beginning at the End
Antony M. Carr
p. 1512-1513.

Sensing DNA Damage Through ATRIP Recognition of RPA-ssDNA Complexes
Lee Zou and Stephen J. Elledge
p. 1542-1548.

地中海の高含水含有マントル (Wet Mantle Below the Mediterranean)

沈み込んだスラブによりマントル内に水が取り込まれるが、このスラブがマントル遷移帯(深度410から660km)に移動した時に、どのくらいの水分が残存するは不確かである。Van der Meijdeたちは(p.1556)、深度410kmの不連続面における地震波の周波数依存性を測定し、地中海の遷移帯において予想以上の水分含有の証拠を発見した。複数の沈み込み帯から水分が運び込まれたものと思われる。深度410kmの不連続面におけるolivine(カンラン石)から、より多くの水分を含有できる構造をもつ wadsleyite(カンラン石のベータ相)への相変化が水分含有を増強させるようだ。(Na,Tk)

Seismic Evidence for Water Deep in Earth's Upper Mantle
Mark van der Meijde, Federica Marone, Domenico Giardini, and Suzan van der Lee
p. 1556-1558.

真中を切る(Cutting Down the Middle)

細胞分裂中2つの娘細胞は、2つの新しい娘の核の間にアクチン環が形成すると、物理的に分離することになる。PardoとNurse(p. 1569)は、分裂酵母の細胞分裂時のアクチン環局在化の制御における赤道微小管の構造の新規な予想外の役割について記述する。この構造の非存在下では、アクチン環は細胞の端へ劇的に遊走したが、2つの核は細胞の真中で一緒に崩壊する現象が頻繁に起こった。従って赤道の微小管の構造は、細胞分裂が遅れると、分裂平面の正確な位置決めを維持するのに必須なのかもしれない。(An)

Equatorial Retention of the Contractile Actin Ring by Microtubules During Cytokinesis
Mercedes Pardo and Paul Nurse
p. 1569-1574.

インシュリン情報伝達を崩壊するもの(A Disrupter of Insulin Signaling)

タンパク質リン酸化酵素Aktは、インシュリン情報伝達の重要な成分である。Duたち(p. 1574)は、Aktに直接に相互作用するタンパク質を探索し、TRB3というタンパク質を発見した。TRB3は、ショウジョウバエtribblesタンパク質の哺乳類の相同体であり、Aktキナーゼの阻害薬として機能する。野生型と比較すると、糖尿病性マウスの肝臓におけるTRB3のRNAの量は増加していた。マウスかラットのFAO肝細胞腫の細胞を、TRB3を発現するアデノウイルスで感染させると、高血糖を引き起こし、インシュリンへの応答を減少した。この結果によってTRB3は、インシュリンによる代謝制御の成分であることが明確になった。またTRB3は、II型糖尿病治療の治療標的となる可能性も示している。(An)

TRB3: A tribbles Homolog That Inhibits Akt/PKB Activation by Insulin in Liver
Keyong Du, Stephan Herzig, Rohit N. Kulkarni, and Marc Montminy
p. 1574-1577.

スパイク、学習、そして海馬ニューロン（Spikes, Learning, and Hippocampal Neurons）

脳の中で記憶が固定するときのニューロン活性のパターンはどんなものなのだろうか？この問題での重要なステップが、記憶の符号化と併合が行われる間に特異的に生じるニューロンの発火を同定することであろう。Wirthたち（p.1578）は、サルの海馬中の個々のニューロンから記録を取り、そして細胞の活動が、動物の位置-場面連合課題作業（location-scene association task）の学習と平行して変化することを見いだした。かなりの割合の細胞において、活性の変化は、動物が連合を学習した後でも維持されていたが、一方で他の細胞においては、変化はより一時的なものであった。これらの知見から、新しい連合学習が、海馬ニューロンの刺激-選択的反応特性での変化によりシグナル伝達されることが示される。（NF）

Single Neurons in the Monkey Hippocampus and Learning of New Associations
Sylvia Wirth, Marianna Yanike, Loren M. Frank, Anne C. Smith, Emery N. Brown, and Wendy A. Suzuki
p. 1578-1581.

それ以上のDNAは・・・（No More DNA, We're Full）

単細胞真核生物であるテトラヒメナは、生殖細胞系列小核および体細胞大核中にそのゲノムを含む。大核中のDNAは、実質的に再構成され、約15％までが欠失する。この欠失は小核によりプログラムされており、そしてRNA干渉（RNAi）機構に関与すると考えられている。Yaoたち（p. 1581；Selkerによる展望記事を参照）は、RNAiの基質である二本鎖RNAを直接注入すると、結果として相同ゲノム領域の特異的かつ効率的な欠失が生じることを示した。小核中に導入される外来性DNA配列は、娘体細胞大核から効率的に取り除かれる。このプロセスにより、栄養細胞におけるそれらの発現が阻害され、そしてこのRNA-指向性DNA欠失システムは侵入性DNAを機能できなくするように作用することが示唆される。(NF)

MOLECULAR BIOLOGY:
A Self-Help Guide for a Trim Genome
Eric U. Selker
p. 1517-1518.

Programmed DNA Deletion As an RNA-Guided System of Genome Defense
Meng-Chao Yao, Patrick Fuller, and Xiaohui Xi
p. 1581-1584.

コメの遺伝子数をより正確に(Polishing the Number of Rice Genes)

コメのゲノムはコメについて理解するのに役立つだけでなく、他の禾穀類を理解するのにも有益である。コメ染色体10番配列決定コンソーシアムは、このたび12個あるコメの染色体のうちもっとも小さい染色体10番のほぼ解読が完了した配列を提示している(p. 1566; またBevanによる展望記事参照のこと)。コメゲノムに関する以前のドラフト状態の配列と比べて、このより洗練された配列解析は、さまざまな統計情報に加えて、遺伝子の予測サイズの中央値が40%大きく、予測される遺伝子の総数が、従来の予測に比べておよそ倍である、ということを示すものである。(KF)

PLANT SCIENCE:
Surprises Inside a Green Grass Genome
Michael Bevan
p. 1514-1515.

In-Depth View of Structure, Activity, and Evolution of Rice Chromosome 10
The Rice Chromosome 10 Sequencing Consortium
p. 1566-1569.

隣接粒子の解放(Stressing Out the Neighbors)

幾つかの実験研究によると、より粗の粒子物質と比べてナノ結晶の金属は異なるメカニズムで変形し、大きな応力のもとでの塑性変形を妨げることを示している。ナノ金属は、また脆くなり易く、クラスター状のより大きな粒子の亀裂表面に「へこみ(Dimpling)」を生じやすい。Hasnaouiたち(p．1550)は大規模シミュレーションを用いて、この種の小さな粒子は協同的に動く傾向があることを示している。然しながら、応力下で本質的には動きを生じないある特殊な粒界、例えば双晶界面が存在すると、隣接粒子をピン止めして塑性変形の発生を妨げる。（KU）

Dimples on Nanocrystalline Fracture Surfaces As Evidence for Shear Plane Formation
A. Hasnaoui, H. Van Swygenhoven, and P. M. Derlet
p. 1550-1552.

病原体スクリーニングの詳細(The Ins and Outs on Pathogen Screening)

全ての多細胞性生命体は、病原体による攻撃に対する反応の早い段階で作用する複数の仕組みを共通にもっている。昆虫や哺乳動物についての研究で、Tollファミリーの役割と、同一ではないが類似した信号伝達経路の活性化におけるパターン認識分子Nod1およびNod2の役割とが明らかにされてきた。リポ多糖が生得的免疫系によって認識される唯一のパターンというわけではなく、Girardinたちは、グラム陰性菌のペプチドグリカンに由来する剥き出しのジアミノピメリン酸系アミノ酸をもつトリペプチドを、細胞内Nod1が特異的に検知する、ということを明らかにした(p. 1584)。これとは対照的に、Nod2は、単核細胞やマクロファージ、樹状細胞に存在しているものだが、全ての細菌に共通するペプチドグリカン・ジペプチド・モチーフを感知するのである(Nod2の非応答性変異体はクローン病に関わっている)。つまり、Nod1は細胞内のグラム陽性菌とグラム陰性菌の弁別を可能にし、引き続いて進む順応性免疫応答ができるのを助けているのである。(KF)

Nod1 Detects a Unique Muropeptide from Gram-Negative Bacterial Peptidoglycan
Stephen E. Girardin, Ivo G. Boneca, Leticia A. M. Carneiro, Aude Antignac, Muguette Jéhanno, Jérôme Viala, Karsten Tedin, Muhamed-Kheir Taha, Agnès Labigne, Ulrich Zäthringer, Anthony J. Coyle, Peter S. DiStefano, John Bertin, Philippe J. Sansonetti, and Dana J. Philpott
p. 1584-1587.