封面故事：
核孔复合物的结构
核孔复合物在细胞中起关键作用，它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。它是一种大型超级分子复合物，由多个版本的大约30种不同蛋白组成——总共至少有450个蛋白分子。细胞生物学家非常想知道这些分子中的每一个是怎样放置到各自的位置而构成核孔的，但迄今为止，传统的结构研究却未能弄清这一点。不过现在，一种复杂的、基于蛋白组学的新方法为酵母核孔复合物的结构提供了一个详细的视图。该复合物的一半是由一个核心脚手架组成的，它形成一个覆盖在核包裹膜表面上的网络，该复合物就潜入在这层膜之内。这一具有选择性的输送障碍机构由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成。尽管这种复合物很大，但其中却只有少数几个结构模块。这种结构上的简单性为了解其演化起源提供了可能的线索：它可能起源于一种“原始的”核孔复合物。
中孔材料中分子扩散运动的观测
具有中等孔（即直径在几百纳米的孔）的材料有很多潜在应用，包括存储、分离和催化转换等，其中大多数应用都依赖于外来分子通过这些孔所进行的扩散。然而，尚没有方法将外来分子的运动与材料的结构关联起来。随着一种将电子显微镜与光学单分子跟踪结合起来在一种中孔材料中对分子扩散进行观测的方法的开发成功，这种情况将会改变。研究人员首次能够“看到”外来分子（在本研究中进行了染色）响应于主体的结构特征而在纳米尺度上改变运动速度或方向。这一结果为更深地了解中孔固体的性质创造了条件。
细菌毒素进入细胞内过程的成像研究
对细菌毒素吸收进细胞中的一个早期阶段（膜内折的形成）所进行的一项成像研究，显示了一个由货物诱导的机制，该机制也许还适用于其他病原体，如病毒等，并且更普遍地适用于其他细胞内吞事件。研究人员观测到，志贺氏毒素（由疾志贺氏菌产生）的B-亚单元通过狭窄的管状膜内折进入细胞。该毒素在管状内折形成之前诱导膜重组。在细胞上，内折独立于被认为与膜变形能力有关的蛋白复合物（如clathrin和caveolin）而形成，并且还是在细胞能量耗尽时形成的。所以，膜内折依赖于物理原理，能够自然地出现，而不需要复杂的细胞机器，但随后的分离需要细胞因素的参与。
用STEM/EELS方法对原子进行二维观测
微结构定性对于复合物材料的研究很重要。例如，半导体装置由纳米尺度的部件组成，它们的性能表现取决于原子尺度的微结构。虽然电子显微镜能够分辨单个原子，但它不能区分它们的化学类型。将扫描透射电子显微镜（STEM）与电子能量损失光谱（EELS）结合起来，应能分析各列原子的化学组成，但实际存在的困难意味着完全的二维分析一直不可能进行。现在，这些问题中的其中一些已经被克服，STEM/EELS成像已被用来对层状水锰矿中的镧、锰和氧以二维图像方式进行观测。
地核—地幔之间物质混合的机制
曾经有人提出，地球的地核外层材料在地核形成之后回到地幔中去的过程，可能要对上层地幔岩石中所观测到的元素比例负责，但这种情况发生的可能机制仍不清楚。Leslie Hayden和Bruce Watson报告了对喜铁元素通过多晶MgO在颗粒边界层的扩散所进行的一项研究工作的实验结果。喜铁元素在地核中极为丰富，因而是地核对地幔中这些元素所作贡献的很好的指示器。他们发现，这些元素的扩散率非常高，按照地球的年龄来说，在具有地质意义的距离之上（如几十公里），这种扩散率高到足以说明颗粒边界层扩散是喜铁元素沿地核—地幔边界输送中的一个潜在的重要机制。
p53的正常功能
转录因子p53作为一种肿瘤抑制因子已经受到广泛研究，但人们对其正常生理作用却知之甚少。现在，用小鼠所作的一项研究将p53的正常功能与繁殖和生育联系了起来。p53缺乏导致雌性小鼠胚胎着床较差、受孕率较低和后代身材较小。p53是通过调控LIF来发挥这一功能的。LIF是一种细胞因子，参与囊胚的着床。这项工作让我们看到这样一个可能性：p53的正常功能对于着床的成功很重要，尤其是对经历体外授精或胚胎转移的妇女来说；同时这一结果也让我们看到了提高习惯性着床失败妇女的着床效率的一个潜在策略。
运动蛋白kinesin与微管的结合状态
研究人员对普遍存在的运动蛋白kinesin已经进行了广泛研究，但一个基本的机制问题仍然没有得到回答：当kinesin在每8纳米的步长之间等待时它是两头都与微管结合在一起的还是只有一头与微管结合？现在，Mori等人研制出单分子荧光共振能量转移传感器（smFRET），用来在该运动蛋白沿微管运动时对其进行跟踪。他们发现，在生理浓度的ATP中，kinesin是以一种双头结合状态在两个步长之间等待的，而在低浓度的ATP中，它主要以单头结合状态出现。
纪念夏威夷大气二氧化碳测量工作50周年
近50年前的1958年3月，似乎一切都跟平常一样，但Charles Keeling及其同事在夏威夷的冒纳罗亚火山上开始了对大气中二氧化碳的一系列测量活动。他们获得的结果现在终于引起了世界的注意。本期Nature封面上刊登的是根据他们的测量结果绘制出的“Keeling曲线”。冒纳罗亚火山测量结果是世界上关于大气中二氧化碳浓度的最长的连续记录。他们所记录的二氧化碳浓度的持续上升现在构成气候科学及经济和政治决策方面被人们接受的背景。冒纳罗亚火山测量记录除了其本身就是一个重要资源外，还凸显了地球监测研究计划的至关重要性。本期Nature发表了一系列关于今天正在进行的地球监测工作的新闻特写文章以及关于冒纳罗亚火山数据的历史文章，以纪念这项工作开始50周年。
心脏病细胞疗法的新希望
细胞疗法被认为对治疗心肌疾病有很大潜力。当前的临床实验目标是通过移植衰竭心脏中的自体骨骼肌或骨髓细胞来恢复收缩力，但这种方法迄今为止只取得有限的成功。现在，用患有实验诱导的心肌梗塞的小鼠所作的研究获得的发现表明，植入胎儿心肌细胞可很好地防止发生“室性心律失常”（心脏病患者的一个常见死因）。植入的细胞被心脏正常活动势激活，这些电耦合的细胞的植入为增加向梗塞心脏中的导入建立了通道。另外，conexin 43——一种在相邻细胞之间的“间隙部”所发现的蛋白也被发现与这种保护作用有关。令人吃惊的是，现在这种蛋白在骨骼肌细胞中的表达也能产生与胎儿心肌细胞相似的性质。这些结果让我们看到了基于细胞来治疗心脏病的一个新方法。
地球为什么未能完全变成一个雪球
“雪球地球”假说提出，地球在“新远古纪III”期间是完全被冰覆盖的。人们曾提出另一种假说，即“融雪球”假说，该假说将允许赤道地区的海洋状态与其他地区的雪球状态共存的情形描述为“融雪球”，但这个问题仍然有争议。Peltier等人利用模型对碳周期与气候系统在“新远古纪III”期间的耦合演化进行了研究。他们发现，当表面温度下降时，大气中的氧被吸收进海洋，加快了大量溶解的有机碳的重新矿化速度。这将导致大气中二氧化碳增加和温室变暖效应增强，使一个完全的雪球状态不能形成。
信息素如何影响哺乳动物的行为
我们关于信息素怎样影响动物行为的知识主要是基于对昆虫所做的研究工作。哺乳动物的行为要复杂得多，对它们来说信息素的作用仍不清楚。但在小鼠中，有证据表明，幼崽吃奶的行为、侵略性行为和交配行为等都受鼻腔中的神经元所探测到的信息素的影响，而现在Chamero等人报告说，他们发现“主要尿蛋白复合物”的蛋白成分是一个潜在的信息素配体，通过辅助嗅觉神经通道调控雄性之间的侵略行为。这项工作是在了解哺乳动物种内沟通方面和对这种行为所涉及的神经回路进行定性方面所取得的一项重要进展。
早期月球的火山活动
月球的起源和演化仍然是一个有争议的问题，一个引人注目的争议点是月海玄武岩火山活动开始和结束的时间。过去30年的研究工作表明，月海火山主要是在39亿年前结束的狂轰滥炸（陨石对月球的）之后出现的，因为多数已知的月海玄武岩（来自月球的陨石及返回的阿波罗和月球探测器样品）及遥感数据都表明，它们结晶的时间晚于39亿年前。但对月球陨石Kalahari 009中的矿物所进行的新的U-Pb测年研究给出月球玄武岩的年龄大致为43.5亿年。这表明火山活动早在43.5亿年前就开始了，相对来说是在月球形成和分化后不久，而Kalahari 009是我们的第一块来自月球的“cryptomare”的样品。
宿主和寄生虫之间的“僵局”
Lewis Carroll的作品Through The Looking Glass中的“红色女王”说，人必须跑得尽可能快才能呆在同一个地方。Leigh Van Valen将这一概念应用到宿主—寄生虫和捕食者—猎物互动关系中，在这些关系中，每个参与者都在以超过另一方所需速度尽可能快地演化。但怎样才能对这种所谓的“红色女王”动态随时间的变化进行跟踪呢？通过搅动一个池底的稀泥，研究人员找到了答案。水蚤Daphnia和它的一种微生物寄生虫都能在湖里的泥中以休眠状态存活很多年。在一项研究中，研究人员对来自比利时Heverlee的一个池塘底部沉积物中从休眠阶段苏醒的宿主和寄生虫与它们今天的后代进行了对比，发现寄生虫毒性随时间不断增强；但总体效应几乎没变：宿主和它们寄生虫的当今个体之间的感染率基本上是一样的。如同在很多“军备竞赛”中一样，结果是一个僵局。
抑制霍乱病原体致病作用的新分子
在一个被称为“群体感应”的过程中，某些细菌能用化学信号分子在彼此之间进行沟通，使它们能够对基因表达进行同步，以便它们能够几乎像多细胞生物那样来行动。霍乱病原体Vibrio cholerae利用“群体感应”来控制毒性和组织生物膜，后者是造成其感染难以治疗的原因之一。现在，霍乱病原体主要“群体感应”分子（一种被称为CAI-1的自诱导分子）已经被识别出来并定性为(S)-3-hydroxytridecan-4-one，它在生物学上是一个新分子。给细菌提供这个分子，可以中止致病所需因子的生成，这为我们对付这种世界上的主要病原体提供了一种可能的新疗法。
