封面故事：2050年前澳大利亞經(jīng)濟(jì)狀況的兩種情形 

　　本期封面圖片是對2050年前澳大利亞經(jīng)濟(jì)狀況兩種不同情形的圖示。一個(gè)發(fā)達(dá)國家要進(jìn)入一個(gè)具有可持續(xù)性的社會(huì)，就需要同時(shí)對經(jīng)濟(jì)、能源、農(nóng)業(yè)和行為重新進(jìn)行平衡。Steve Hatfield-Dodds 等人采用一個(gè)多模式框架來評估在澳大利亞這個(gè)只有一個(gè)國家的大陸內(nèi)做到這一點(diǎn)的能力。通過對氣候、水、糧食、能源和生物多樣性進(jìn)行分析，他們顯示，在生態(tài)環(huán)境不惡化的情況下改善經(jīng)濟(jì)狀況是有可能的，但需要作出特定的政治和經(jīng)濟(jì)選擇才能做到這一點(diǎn)。

　　基因控制中的相位調(diào)制 

　　很多基因調(diào)控蛋白都被發(fā)現(xiàn)是以脈沖形式被激活的，但細(xì)胞是否會(huì)將脈沖的相對時(shí)序用于不同轉(zhuǎn)錄因子此前一直沒有被研究過?，F(xiàn)在，Michael Elowitz及同事利用單細(xì)胞視頻顯示，酵母細(xì)胞通過調(diào)制脈沖轉(zhuǎn)錄因子Msn2和Mig1（二者分別為一個(gè)基因活化劑和一個(gè)基因抑制劑）之間的相對時(shí)序來響應(yīng)于多樣化的環(huán)境條件控制目標(biāo)基因的表達(dá)。他們還顯示，酵母細(xì)胞通過主動(dòng)調(diào)制重疊的Msn2和Mig1脈沖所占比例來對各種不同濃度的葡萄糖作出反應(yīng)，并相應(yīng)調(diào)控目標(biāo)基因表達(dá)。

　　細(xì)菌膜內(nèi)復(fù)雜的通信方式 

　　Gürol Suel及同事發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌生物膜（沒有已知功能）中的離子通道通過鉀離子的傳播來在生物膜群落內(nèi)傳導(dǎo)長程電信號。一種枯草桿菌生物膜內(nèi)空間分離的細(xì)胞之間的代謝協(xié)調(diào)被發(fā)現(xiàn)依賴于離子通道活性。代謝限制觸發(fā)YugO鉀通道（該通道也在這個(gè)生物膜內(nèi)傳播細(xì)胞外鉀信號）的激活，產(chǎn)生一個(gè)去極化波，后者協(xié)調(diào)這個(gè)生物膜內(nèi)部和周圍的細(xì)胞之間的代謝狀態(tài)。本文作者利用一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)模型顯示，YugO通道的門控足以促進(jìn)遠(yuǎn)距離細(xì)胞之間的高效電通信。

　　Piezo1通道的架構(gòu) 

　　機(jī)械敏感性陽離子通道通過一個(gè)被稱為“機(jī)械傳導(dǎo)”的過程將機(jī)械刺激與各種生物活動(dòng)（包括碰觸、聽覺和血液調(diào)控）相結(jié)合。壓電蛋白最近被發(fā)現(xiàn)是后生動(dòng)物機(jī)械敏感性陽離子通道的“成孔亞單元”，Piezo1感應(yīng)血流的剪應(yīng)力以確保正確的血管發(fā)育，調(diào)控紅血球功能，控制細(xì)胞遷移和分化。本文作者報(bào)告了全長度小鼠Piezo1的一個(gè)高分辨率低溫電子顯微鏡結(jié)構(gòu)，它顯示了這一膜蛋白類似螺旋槳的三聚、三葉架構(gòu)。他們提出，Piezo1可能將其周圍類似螺旋槳的“葉片”用作力傳感器來門控中央離子傳導(dǎo)孔。

　　約束狀態(tài)下的“Hong-Ou-Mandel效應(yīng)” 

　　“Hong-Ou-Mandel效應(yīng)”是涉及玻色粒子的干涉、顯示它們之間不可分辨性的一個(gè)量子現(xiàn)象。該效應(yīng)對光子和中性原子已有演示?，F(xiàn)在，Kenji Toyoda及同事演示了聲子的“Hong-Ou-Mandel效應(yīng)”。聲子是與一個(gè)系統(tǒng)中量子化的振動(dòng)模式相關(guān)的準(zhǔn)粒子。該演示是在由束縛的離子（它們有望成為量子計(jì)算機(jī)的構(gòu)造單元）組成的一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行的。另外，作者還試圖用聲子生成一個(gè)糾纏態(tài)。雖然聲子以前在用束縛的離子進(jìn)行的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)中只扮演一個(gè)輔助角色，但這一結(jié)果為將聲子本身作為量子信息載體提供了新視角。

　　能夠通過反彈自行清除的小水滴 

　　自清潔、防結(jié)冰和可控制冷凝的表面在自然界中和在廣泛的技術(shù)方面都很重要。Thomas Schutzius及同事現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，處在一個(gè)低壓環(huán)境中的質(zhì)地合適的超疏水性表面上的小水滴能夠通過自發(fā)的懸浮和類似蹦床的反彈“自行清除”，即便該表面是完全剛性的。這種行為似乎是違反熱力學(xué)第二定律的，但可以通過由于水滴的快速蒸發(fā)，同時(shí)該表面的基底附著和柱結(jié)構(gòu)限制蒸氣流動(dòng)而在水滴下面積累的一個(gè)過壓得到解釋。這種效應(yīng)（它甚至能在冰滴凝固時(shí)將它們清除）顯示了對液滴—表面相互作用的認(rèn)識何以能夠指導(dǎo)表面的合理設(shè)計(jì)、以將這樣的相互作用應(yīng)用到出人意料的用途上。