目次

Editorials

イタリアの政治家は、科学に対してしかるべき敬意を払い、その自律性を尊重すべきだ。

Murky manoeuvres

doi: 10.1038/491007a

エリトリアの例が示すように、国家の再建には、学界の独立性の維持が不可欠である。

Fight the power

doi: 10.1038/491008a

科学報道には、警戒心、地道な確認、国際的視野が重要であり、疑惑のiPS治療騒動では、日本のメディアの責任も大きい。

Bad press

doi: 10.1038/491007b

Natureでは、被引用数やニュース、SNSでの言及数などの指標について、リアルタイムでの提供を開始。

Nature metrics

doi: 10.1038/491008b

News

シーメンス社の撤退で、サハラ太陽光発電計画の今後に不安が。

Sahara solar plan loses its shine

doi: 10.1038/491016a

重力ゆらぎに対して粒子がどのように振る舞うかを説明する新しい数理モデルが。

Theorists bridge space-time rips

doi: 10.1038/491019a

欧州で、食品中のアクリルアミド含有量が、依然として高いことが明らかに。

Bid to curb fried-food chemical goes cold

doi: 10.1038/491022a

ラクイラ地震をめぐる有罪判決に対し、各国の科学者から反発が。

L’Aquila verdict row grows

doi: 10.1038/491015a

実験用チンパンジーの「余生」の地探しが、NIHの悩みの種に。

NIH faces chimp housing quandary

doi: 10.1038/491018a

中国の産学協同が実を結び、世界初のE型肝炎ワクチンが。

Hepatitis E vaccine debuts

doi: 10.1038/491021a

News Features

発展途上国:荒廃したエリトリアの科学

Eritrea's shattered science

アフリカの貧困国エリトリアの医学が急速な進歩を見せたが、国際協力に対する政府の厳しい締め付けが、それを打ち砕いた。

doi: 10.1038/491024a

ゲノミクス:1個の生命

The single life

個々の細胞のDNAを解読するという方法により、ヒトを全体像としてとらえる見方に変化が生じている。

doi: 10.1038/491027a

News & Views

材料科学:自己集合で新しい方向へ展開

Materials science: Self-assembly gets new direction p.42

粒子表面上の「くっつく」パッチの位置を制御してやれば、分子内の原子間結合を模倣した集合体を形成することができる。この方法は、より小さな構成要素を使って組み立て可能な構造のレパートリーを大きく広げることになる。

doi: 10.1038/491042a

生態学:マルハナバチと殺虫剤

Ecology: Bumblebees and pesticides p.43

2種類の農業用殺虫剤のマルハナバチへの影響を明らかにした研究は、こうした影響が複数種の生物に及ぶことことや、昆虫の化学物質への暴露の度合いを決める因子の複雑な連鎖を考慮するリスク評価の必要性をはっきりと示している。

doi: 10.1038/nature11637

小惑星:暗くて嵐をはらんだ天候

Asteroids: Dark and stormy weather p.45

小惑星表面に見られる経年変化の一部が、太陽系の炭素に富んだ破片が惑星間に雨のように降り注いでいることが原因である可能性はあるだろうか。Dawn宇宙探査機による観測で、この答えはイエスであることが示された。

doi: 10.1038/491045a

神経科学:睡眠から無意識状態へ

Neuroscience: Sleep to oblivion p.46

麻酔薬がどうやって催眠効果をもたらすのかは、正確にはわかっていない。マウスでの研究で、こうした薬剤の1つであるイソフルランが脳内の睡眠を促進するニューロンの活性化によって機能していることが示唆された。

doi: 10.1038/491046a

光学:ナノチューブを使ったホログラム

Optics: Nanotube holograms p.47

カーボンナノチューブは光と強く相互作用する性質があり、そのためにホログラムデバイスの理想的な構成要素となる。こうしたデバイスが実現したことは、ホログラフィーに新しい機会を開くものとなろう。

doi: 10.1038/491047a

生命の起源:協力する遺伝子が出現するまで

Origins of life: The cooperative gene p.48

地球上の生命の起源は、まだ解明されていない大きな謎の1つである。新たな研究で、分子間の協力が、無生物である化学的物質が生物学的物質へ変わったことの一因となった可能性が示唆された。

doi: 10.1038/nature11635

Articles

材料:原子価と指向性結合を示すコロイド

Colloids with valence and specific directional bonding p.51

The ability to design and assemble three-dimensional structures from colloidal particles is limited by the absence of specific directional bonds. As a result, complex or low-coordination structures, common in atomic and molecular systems, are rare in the colloidal domain. Here we demonstrate a general method for creating the colloidal analogues of atoms with valence: colloidal particles with chemically distinct surface patches that imitate hybridized atomic orbitals, including sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2 and sp3d3. Functionalized with DNA with single-stranded sticky ends, patches on different particles can form highly directional bonds through programmable, specific and reversible DNA hybridization. These features allow the particles to self-assemble into ‘colloidal molecules’ with triangular, tetrahedral and other bonding symmetries, and should also give access to a rich variety of new microstructured colloidal materials.

doi: 10.1038/nature11564

遺伝:1,092例のヒトゲノムから得た遺伝的多様性の包括的マップ

An integrated map of genetic variation from 1,092 human genomes p.56

By characterizing the geographic and functional spectrum of human genetic variation, the 1000 Genomes Project aims to build a resource to help to understand the genetic contribution to disease. Here we describe the genomes of 1,092 individuals from 14 populations, constructed using a combination of low-coverage whole-genome and exome sequencing. By developing methods to integrate information across several algorithms and diverse data sources, we provide a validated haplotype map of 38 million single nucleotide polymorphisms, 1.4 million short insertions and deletions, and more than 14,000 larger deletions. We show that individuals from different populations carry different profiles of rare and common variants, and that low-frequency variants show substantial geographic differentiation, which is further increased by the action of purifying selection. We show that evolutionary conservation and coding consequence are key determinants of the strength of purifying selection, that rare-variant load varies substantially across biological pathways, and that each individual contains hundreds of rare non-coding variants at conserved sites, such as motif-disrupting changes in transcription-factor-binding sites. This resource, which captures up to 98% of accessible single nucleotide polymorphisms at a frequency of 1% in related populations, enables analysis of common and low-frequency variants in individuals from diverse, including admixed, populations.

doi: 10.1038/nature11632

再生医学:胚性幹細胞から機能を備えた甲状腺を作り出す

Generation of functional thyroid from embryonic stem cells p.66

The primary function of the thyroid gland is to metabolize iodide by synthesizing thyroid hormones, which are critical regulators of growth, development and metabolism in almost all tissues. So far, research on thyroid morphogenesis has been missing an efficient stem-cell model system that allows for the in vitro recapitulation of the molecular and morphogenic events regulating thyroid follicular-cell differentiation and subsequent assembly into functional thyroid follicles. Here we report that a transient overexpression of the transcription factors NKX2-1 and PAX8 is sufficient to direct mouse embryonic stem-cell differentiation into thyroid follicular cells that organize into three-dimensional follicular structures when treated with thyrotropin. These in vitro-derived follicles showed appreciable iodide organification activity. Importantly, when grafted in vivo into athyroid mice, these follicles rescued thyroid hormone plasma levels and promoted subsequent symptomatic recovery. Thus, mouse embryonic stem cells can be induced to differentiate into thyroid follicular cells in vitro and generate functional thyroid tissue.

doi: 10.1038/nature11525

進化:協同的なRNA自己複製子の間での自発的なネットワーク形成

Spontaneous network formation among cooperative RNA replicators p.72

The origins of life on Earth required the establishment of self-replicating chemical systems capable of maintaining and evolving biological information. In an RNA world, single self-replicating RNAs would have faced the extreme challenge of possessing a mutation rate low enough both to sustain their own information and to compete successfully against molecular parasites with limited evolvability. Thus theoretical analyses suggest that networks of interacting molecules were more likely to develop and sustain life-like behaviour. Here we show that mixtures of RNA fragments that self-assemble into self-replicating ribozymes spontaneously form cooperative catalytic cycles and networks. We find that a specific three-membered network has highly cooperative growth dynamics. When such cooperative networks are competed directly against selfish autocatalytic cycles, the former grow faster, indicating an intrinsic ability of RNA populations to evolve greater complexity through cooperation. We can observe the evolvability of networks through in vitro selection. Our experiments highlight the advantages of cooperative behaviour even at the molecular stages of nascent life.

doi: 10.1038/nature11549

Letters

宇宙:レゴリスの混合過程によるベスタに特徴的な宇宙風化作用

Distinctive space weathering on Vesta from regolith mixing processes p.79

doi: 10.1038/nature11534

宇宙:揮発性物質に富んだ炭素質物質の落下からもたらされたベスタ表面の暗い物質

Dark material on Vesta from the infall of carbonaceous volatile-rich material p.83

doi: 10.1038/nature11561

物理:二次元リュードベリガスにおける空間秩序構造の観測

Observation of spatially ordered structures in a two-dimensional Rydberg gas p.87

doi: 10.1038/nature11596

気候:暁新世/始新世境界に起きた急激な地球温暖化に対する河川の応答

Fluvial response to abrupt global warming at the Palaeocene/Eocene boundary p.92

doi: 10.1038/nature11513

地球:イスアの始生代岩に見られる142Ndの不足から明らかになった捕らえにくい冥王代の肥沃な貯蔵庫

The elusive Hadean enriched reservoir revealed by 142Nd deficits in Isua Archaean rocks p.96

doi: 10.1038/nature11565

地球:室内実験と自然の断層上における断層回復が増大させる高周波地震

Fault healing promotes high-frequency earthquakes in laboratory experiments and on natural faults p.101

doi: 10.1038/nature11512

生態:複合的な農業用殺虫剤暴露はハナバチ類の個体レベルとコロニーレベルの形質に重大な影響を与える

Combined pesticide exposure severely affects individual- and colony-level traits in bees p.105

doi: 10.1038/nature11585

発生:発生中の大脳皮質介在ニューロンでの内因的に決定された細胞死

Intrinsically determined cell death of developing cortical interneurons p.109

doi: 10.1038/nature11523

細胞:高効率のTALEN系を用いるin vivoゲノム編集

In vivo genome editing using a high-efficiency TALEN system p.114

doi: 10.1038/nature11537

遺伝:宿主と微生物の相互作用が炎症性腸疾患の遺伝学的構造を形作る

Host–microbe interactions have shaped the genetic architecture of inflammatory bowel disease p.119

doi: 10.1038/nature11582

免疫:ヒトschlafen11は コドン使用頻度に基づいてHIVのタンパク質合成を阻害する

Codon-usage-based inhibition of HIV protein synthesis by human schlafen 11 p.125

doi: 10.1038/nature11433

医学:ワクチンで誘導されたCD8+ T細胞はエイズウイルス複製を抑制する

Vaccine-induced CD8+ T cells control AIDS virus replication p.129

doi: 10.1038/nature11443

生化学:ヒ酸に富んだ環境でのリン酸識別の分子基盤

The molecular basis of phosphate discrimination in arsenate-rich environments p.134

doi: 10.1038/nature11517

生化学:タンパク質の機能と適応の空間構造

The spatial architecture of protein function and adaptation p.138

doi: 10.1038/nature11500

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