COVER A researcher drills into ancient bone to extract material for DNA analysis at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany. As the newest sequencing methods are applied to ancient samples and spread to many laboratories, ancient DNA is poised to enter its golden age, delivering stunning results ranging from the evolution of humans to that of microbes. See page 358.

Photo: © Jörg Singer

新技术可显著改善柔性材料的导电性

在创制最佳导体的竞赛中，研究人员发现了一种新的技术：将分层的碳纳米管片材沿着拉伸的纤维芯排列，这样便可制造出一种功效大得多但又柔性的导电材料。这种材料的潜力对从改善起搏器的导联和发光显示器到电池和超级电容器等都具有广泛的意义。制造一种有着高度弹性但又能在扭曲时维持高水平导电性的导电材料一直富有挑战性——现有的使用不同纳米纤维、石墨烯、纤维和橡胶的材料常常无法做到这一点。然而，通过拉伸橡胶纤维芯达1400%左右并接着将一个平行碳纳米管鞘与拉紧的芯对齐，Liu和同事可极大地改善这些材料的导电性。这种方法可给出一个可观的拉伸-导电比率，当这种材料被拉伸1000%时，其导电性的降幅还不到5%。该团队通过制造一种更为复杂的使用第二层橡胶的材料组合将这一技术又推进了一步。它能在组合材料内允许有高度的扭曲，而这种组合材料可被用来控制人造肌肉的运动。通过制造显著更为有效的材料，这一研究或能对未来的医疗设备、光学元件、机器人能力及更多领域带来重大影响。由Tushar Ghosh 撰写的一篇《视角》文章对这项新技术提出了更多的见解。

文字说明: 二维、分层扣住的皮芯型纤维。A）一种弹性导电纤维可通过将碳纳米管片材包裹于一个拉伸的橡胶芯而被制造出来。 B）当在制备中施以1400%张力时的拉伸得到部分释放时，在纳米管鞘中形成的分层带扣示意图。C）和 D）水平取向皮芯纤维扣紧的扫描电子显微镜图像。

资料来源: The Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute

长有4条腿的动物化石提示蛇是从穴居始祖演化而来的

一个长有四条腿的蛇的化石的发现提示，这一动物亚目或是从穴居动物始祖而不是海从洋动物演化而来的。在巴西的克拉图组中发现的独特的四条腿的样本能让我们更多地了解这些生物如何转变成如今我们所熟悉且常常害怕的光洁、滑行的爬行动物。通过将之与其它已知蛇类物种进行比较来分析这一物种的基因学和形态学特征，并在4个不同分析中给予每个因子不同的权重，作者们确认该四条腿的动物实际上是现代蛇的始祖。新近发现的物种Tetrapodophis amplectus（它生活在1.46亿年至1亿年前的早白垩世）保留了许多典型的蛇类特征——例如：短吻、长颅、拉长的身体、长有鳞片、尖牙及一个可吞下大型猎物的活动下颌。它也保留着在现代蛇类中所见的典型的脊椎结构，它能赋予收束猎物所需的极端的灵活性。Tetrapodophis与蛇类的主要且明显的差异是它有4个肢体，这些肢体看来不像是用于移动身体。作者们说，相反，其较短的外指和加长的第二指表明，这些肢体是被用来抓握的，即用于抓住猎物或用于在交配时的紧抱。作者们还提出，该物种没有在海洋动物中常被发现的长长的、侧扁形尾巴，这进一步表明蛇类不是从海洋始祖演化而来的。因此，这一令人着迷的化石暗示了蛇类是如何最终滑行进入现代世界的。由Susan Evans撰写的一篇《视角》更为详细地对这一化石进行了讨论。

文字说明: 长有四条腿的蛇Tetrapodophis amplectus 制服了一个gondwanatherian 哺乳动物。这一场景处于冈瓦纳早白垩纪的热带森林中。

资料来源: Julius T. Cstonyi

是什么消灭了巨型动物？

一项新的研究显示，气候变暖的快速阶段对晚更新世大型动物群的灭绝所起的作用要大于人类活动的作用。它对有关在末次冰期内巨型动物品种（即体重超过100磅的动物）被消灭原因的辩论提供了资讯——这是一个有高度争议的话题，有些科学家指出，人类的狩猎活动和陆地变更是其原因，而另外一些人则认定气候变化是其原因。该辩论的进展因为依赖化石证据来代替远古DNA研究而受到阻碍，后者更能阐明动物种群的重大变化（如迁徙或灭绝事件）。为了解析出人类活动或变化的气候在晚更新世巨型动物灭绝中所起的作用，Alan Cooper和同事将古代DNA和详细的古代气候数据进行组合。他们对巨型动物物种的DNA进行了评估，回溯了超过5万年的DNA记录以寻找巨型动物物种的灭绝事件。研究人员对巨型动物灭绝的资讯与通过格陵兰冰芯和其它来源所得到的晚更新世重大气候变化事件记录进行了比较。他们报告了更新世巨型动物灭绝事件与所谓的亚间冰期（或经常性反复出现的暖化期）开始时的快速暖化事件之间存在着一个密切的关系。他们指出，源自气候变化事件的独特的巨型动物种群结构可能会更容易受到人类的影响。他们的分析最终强化了气候变化是巨型动物灭绝关键驱动因素的论据，而人类影响所起到的是一种辅助的作用。

 Cooper等人的报告与《科学》杂志新闻部有关远古DNA的专组报告有关。在报道集锦之中，特约记者Ann Gibbons对远古基因材料（如今正大量涌入世界各地的DNA实验室）研究是如何促使科学家们重新思索有关人类史前时期的长期持有观点进行了探索。例如，远古DNA导致了新型古人类的发现，并揭示了我们的祖先与我们远古表亲之间的杂交繁殖。新闻撰稿人Lizzie Wade在墨西哥撰写的新闻力推从炎热和潮湿地带获取远古DNA，因为全世界生物多样化的演进多发生在那里而不是在寒冷地带，但寒冷地带的远古DNA则更容易因为寒冷和干燥环境而得到保存。来自热带地区的远古DNA可解决生物学和演化中的无数争议——如曾经主宰南美洲和澳大利亚的大型动物的起源等。新闻撰稿人Robert Service对研究人员如何用远古蛋白质（它相对于远古DNA具有某些优势）来揭示过往人类文明中的饮食和生活方式，并对远古样本中的感染情况做出诊断进行了探索。尽管古蛋白质组学的相关领域被看好，但它的基本技术要想赶上古遗传学还有一段路要走。在这一令人兴奋的新闻报告集中还有另外3篇文章。

文字说明: 沿绳降入怀俄明州的Natural Trap Cave，- Alan Cooper 下降了100英尺间距至NTC来挖掘冰期的巨型动物遗骨。

资料来源: Laura Weyrich

基因数据提供了美洲原住民祖先如何进入美洲的信息

研究人员用古人和现代人的基因数据向人们呈示了一幅迄今为止最清晰的画面：现今美洲原住民的祖先是如何及在什么时候进入美洲的；它们显示，这些人是以单一的迁徙人潮（而不是像有些人曾经认为的以多次迁徙人潮）进入美洲的。要破解人是如何及在何时首次定居美洲的一直是一个挑战。尽管现代美洲原住民的祖先是跨越白令陆桥进入美洲的西伯利亚人的后裔的说法被广泛接受，但他们进入美洲的确切时间和方式则一直存在争议；研究人员所争论的有：美洲原住民始祖何时离开西伯利亚，他们是以一波人潮还是多个人潮来到美洲的（如果是多个人潮，这将成为基因多样化的一个根源），以及他们在到达美洲之前被隔离在白令海峡地区的时间有多久（有一个模型提示有1万5000年）。

为了帮助阐明这些问题，Maanasa Raghavan等人对来自美洲、西伯利亚和大洋洲的古人和现代人的基因组进行了测序和比较。在一系列分析的结果中（这些分析还利用了先前发表的来自欧洲和非洲的基因组数据集），研究人员估计，美洲原住民的祖先从西伯利亚迁徙到美洲的时间不早于2万3000年前（当时正值苦寒的末次盛冰期），且他们是在不超过8000年的索居之后进入美洲的。他们没有发现多次进入美洲的人潮证据，因而表明这些人是通过单一迁徙人潮进入美洲的（因此它意味着现今美洲原住民人群中的基因差异并非源自多个、不同的迁徙人潮，而是源自迁徙后所发生的事件）。这些结果还提示美洲原住民源自一个共同的西伯利亚人群。此外，研究人员的数据显示，美洲原住民的祖先在大约1万3000年前分成两枝，该时间与冰川融化和进入北美内部路径开放的时间相吻合。这两个分支导致了如今所见的不同美洲原住民人群。