本月前十位亮点排名

2017年3月26日 ~ 2017年4月25日

  • 人类基因敲除研究

    Nature 544 (2017年4月13日)

    了解人类每一个基因的功能是生物医学的主要目标之一,要实现这一点,其中一个方法是分析某个特定基因发生功能丧失性突变的个人的表型。Sekar Kathiresan及同事利用测序数据系统研究了预期功能丧失性(pLoF)突变,通过表型关联初步研究了它们的功能相关性。他们测定了10,503个生活在巴基斯坦、并参加了PROMIS(巴基斯坦心肌梗死风险研究)项目的被试对象的外显子组序列,识别出了49,138个罕见的pLoF突变。据估计,这些突变敲除了1317个基因,每个基因都至少在一位被试中被敲除;作者还检验了基因敲除与根据血样检测得到的201个性状的相关性。本文作者展示了反向遗传学(根据基因型招募被试)方法的用途,并探讨了人类基因敲除项目的框架。

    Letter

    doi: 10.1038/nature22034 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/544171a | 全文  | PDF

  • 果胶在肠道中的分解

    Nature 544 (2017年4月6日)

    鼠李半乳糖醛酸聚糖-II(RG-II)是已知最复杂的聚糖。自尼安德特人时代以来,它一直都是人类饮食的一部分,但人们尚不了解这种多糖的分解机制。在本研究中,作者详细分析了RG-II分解所涉及的肠道中的关键过程和酶家族,发现一种拟杆菌门的肠道细菌能通过裂解21个糖苷键中的20个来代谢这种复合物底物。 这一降解过程涉及了七个新发现的糖苷水解酶家族,以及几种已知酶的新催化功能。本研究深入探索了人类肠道微生物群细菌降解聚糖的机制,以及这些细菌是如何在降解过程中演化,从而利用稀有的糖类的。

    Article

    doi: 10.1038/nature21725 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/nature21901 | 全文  | PDF

  • Lgr5+细胞在结肠癌中的作用

    Nature 543 (2017年3月30日)

    本期封面为肿瘤干细胞通过血液转移的艺术想象图。人们认为肿瘤干细胞是肿瘤生长和转移扩散背后的驱动力,但在许多类型的癌症中都还没有找到实验证据。Felipe de Sousa e Melo及同事发现在结肠癌中,可塑性使得Lgr5+肿瘤干细胞在原发性肿瘤细胞生长中不再必要。研究者去除了Lgr5+干细胞之后,并没有观察到预期中的退化现象:相反,Lgr5-细胞维持了肿瘤生长。然而,团队发现肿瘤细胞在肝脏中的转移扩散和生长受到了很大限制,表明Lgr5+肿瘤干细胞对这一过程是不可或缺的,因此或许是应对癌症转移的一个靶点。封面图片:Allison Bruce

    Article

    doi: 10.1038/nature21713 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/543626a | 全文  | PDF

  • 蚊翼之上

    Nature 544 (2017年4月6日)

    本期封面所示曲线展示了蚊子拍动翅膀所引发的瞬间空气流动方向。Richard Bomphrey及同事表明,蚊子拍动翅膀的高频率和低振幅意味着蚊子采用了独特的空气动力学机制。除了和大部分昆虫一样通过前缘涡流产生升力外,蚊子还会利用后缘涡流来增强升力——捕捉前次拍翅剩余的能量。这种时间控制精密的翅膀转动机制也许可以解释蚊子翅膀异常高的纵横比,因为它可以使蚊子沿翼展的气动力最大化。封面图片:Toshiyuki Nakata。

    Letter

    doi: 10.1038/nature21727 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/nature21904 | 全文  | PDF

  • 以铁发光

    Nature 543 (2017年3月30日)

    过渡金属配合物被用作光敏剂和光催化剂,也被应用于发光设备中。为了实现这些应用,过渡金属配合物需要由基态激发至电荷转移态。一般而言,电荷转移态要维持足够长的时间才能保证效果。因此,要用更为廉价、毒性更低,且储量丰富的金属来代替配合物中目前使用的高性能稀有贵金属是一项颇具挑战性的任务。通过一种利用了具有卓越电子性质的配体的设计策略,Pavel Chábera及同事制成了前所未有的长寿命电荷转移态铁配合物。进一步研究后,这一方法或可制备用于太阳能设备光发射体和光敏剂的铁基材料。

    Letter

    doi: 10.1038/nature21430 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/543627a | 全文  | PDF

  • 算出蓝斑蜥蜴的斑点

    Nature 544 (2017年4月13日)

    生物细胞在反应-扩散框架内的动态作用可用于描述动物身体上可见的花纹,比如斑马的条纹和豹子的斑点。Liana Manukyan及同事发现了蓝斑蜥蜴身体花纹赖以形成的令人惊叹的机制。他们记录了多只蓝斑蜥蜴在4年的发育过程中的皮肤花纹变化,发现它们的皮肤颜色是在单个鳞片层面发生变化。这些花纹看起来是由六边形元胞自动机形成的,皮肤上的鳞片是其中的离散单元。根据数学理论,若将皮肤厚度变化考虑在内,那么这种离散系统可从持续的反应-扩散框架中形成。作者由此得出了一个引人入胜的结论:元胞自动机不仅仅是抽象的计算体系,它也能直接对应生物演化产生的过程。

    Article

    doi: 10.1038/nature22031 | 全文  | PDF

  • 生物量的历史积累

    Nature 544 (2017年4月6日)

    大气二氧化碳含量日益增加可能会导致陆地总初级生产量(GPP)增加,但人们对此仍然了解不多。这使得对陆地碳储存与碳循环-气候反馈的模拟预估存在巨大的不确定性。基于大气羰基硫化物的长期记录,本文对20世纪的GPP增长进行了估算。羰基硫化物会受到“源”与“汇”的影响,比如植物叶片的吸收。在模型模拟的帮助下,作者发现羰基硫化物记录与假设GPP在上世纪增长了30%左右的气候-碳循环模型模拟最为相符。作者表示,羰基硫化物分析或可为历史碳循环建模提供一个全球尺度的基准。

    Letter

    doi: 10.1038/nature22030 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/544039a | 全文  | PDF

  • 新鲜血液

    Nature 544 (2017年4月6日)

    血小板是产生凝块、停止出血所必需的,主要在骨髓中产生,但间接证据表明肺部对血小板的生成也做出了贡献。Emma Lefrançais及同事成像了小鼠肺部的微循环,发现肺发挥了储存造血祖细胞和产生血小板的巨核细胞的作用,这些细胞可在骨髓造血干细胞不足时被招募作为补充。他们估计,肺部负责了小鼠总血小板生成量的50%左右,这一发现将肺部定位为了一个具有显著造血潜能的器官。

    Letter

    doi: 10.1038/nature21706 | 全文  | PDF

  • 改进胶体量子点电子性质

    Nature 544 (2017年4月6日)

    胶体量子点的电子结构使它具备了许多理想的光学性质,但它作为激光材料通常表现不佳。Fengjia Fan及同事开发了一种调整胶体量子点电子结构的方法,或可克服它在激光应用上的障碍。具体来说,他们开发了一种合成策略,其中,包裹量子点核心的材料壳是不对称且具有压缩性的,从而能有效地挤压粒子,改变电子结构,使之对类似激光的发射更有利。

    Letter

    doi: 10.1038/nature21424 | 全文  | PDF

  • 实现全球可持续发展目标

    Nature 544 (2017年4月13日)

    2015年,世界各国领导人通过了联合国2030年可持续发展议程,该议程涵盖17个可持续发展目标,指定了要在2030年前实现的169个具体目标。本研究探讨了澳大利亚土地部门在全国层面实现多项目标的可行性,该部门为生态系统服务(如粮食生产、水资源和生物多样性)提供支持。作者用一个综合土地系统模型运行了648个可能场景,发现结果对许多因素敏感,包括国内土地利用政策、碳排放目标和土地利用变化;此外,多重目标很难同时达到。降低目标能提高完成度,但可持续性效果也将降低,因此,必须开展多部门、全球协调的分析,以确保可持续发展的干预措施有效。

    Letter

    doi: 10.1038/nature21694 | 全文  | PDF