本月前十位亮点排名

2017年6月29日 ~ 2017年7月29日

  • 单细胞生物学

    Nature 547 (2017年7月6日)

    在本周的特刊中,《自然》将目光瞄准了生命最基本的组成部分:细胞。技术进步为此前无法在单细胞层面完成的研究分析提供了可能。因此,研究人员终于开始统计在复杂有机体中存在多少种不同类型的细胞,它们的作用是什么,以及它们如何发育变化。一篇新闻特写(p.20)仔细分析了追踪细胞谱系的过程,并且刊登了Aviv Regev的人物简介(p.24)——她带领编录了所有人体细胞种类。在另一篇文章中,研究人员探索了在细胞分裂周期内,小鼠细胞基因组是如何包装的(p.61),以及这对于探索三维基因组交互可能存在的意义(p.34)。Amir Giladi和Ido Amit讨论了对免疫细胞的集中研究可以如何帮助我们对抗癌症等疾病(p.27)。一篇职业采访讲述了进入单细胞研究领域的原因(p.129),工具箱文章则重点讨论了如何以最佳方式探查随着领域的扩展而不断产生的数据(p.125)。封面插图:Jasiek Krzysztofiak/Nature;图片:Morphart Creation/Shutterstock及 Jezper/Shutterstock。(Introduction)

    Cover Story

    doi: 10.1038/JNature7661cvst-1 | 全文  | PDF

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    doi: 10.1038/547034a | 全文  | PDF

    Article

    doi: 10.1038/nature23001 | 全文  | PDF

  • 饥饿诱发的感官偏向

    Nature 546 (2017年6月29日)

    生理状态能直接导致动物的注意力偏向与它们的迫切需要最相关的环境线索。然而,对于大脑如何驱动行为,以满足这些动机明确的需求,我们的理解仍然有限。Mark Andermann及同事在本文中表明,在一次行为任务中,饥饿小鼠的岛叶皮质神经元强烈偏向代表食物的视觉线索,但这种偏向在饱足后却不明显。对这些线索的岛叶神经反应是受下丘脑AgRP神经元的活动水平调控的,后者会驱动摄食行为。人工激活这些神经元能覆盖饱足信号,恢复岛叶神经元对与食物相关的任务线索的偏向反应。驱动和响应具体动机状态的神经元能对显著线索的认知处理产生影响和偏向。

    Article

    doi: 10.1038/nature22375 | 全文  | PDF

  • 封面故事:阿尔兹海默症关键蛋白的冷冻电镜结构

    Nature 547 (2017年7月13日)

    本期封面所示为tau蛋白双螺旋丝,它是阿尔兹海默症中缠结的主要组成成分。在许多患有神经退行性疾病的人(包括阿尔兹海默症患者)中,tau蛋白细丝构成了其大脑神经细胞内的蛋白包含体。在本期《自然》中,Sjors Scheres、Michel Goedert及同事首次揭示了阿尔兹海默症中tau细丝两种形态的高分辨结构。研究人员从阿尔兹海默症患者大脑中分离出这些细丝,并使用冷冻电镜技术进行成像。在这两种形态中,单个tau蛋白呈现C形(白色和蓝色),它们堆积在一起形成细丝。这些高分辨结构或有助于开发新型诊断方法和治疗性化合物。封面图片:Thomas G. Martin。

    Article

    doi: 10.1038/nature23002 | 全文  | PDF

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    doi: 10.1038/nature23094 | 全文  | PDF

  • 利用纳米技术实现数据存储的逻辑步骤

    Nature 547 (2017年7月6日)

    在过去的几十年里,虽然计算机的功能越来越强大,但是要进一步实现重大性能突破却遇到了不少瓶颈,原因在于新开发的应用程序对计算机处理大量数据的速度要求越来越高。其中一个主要难题是如何在片外储存器和片上逻辑电路之间传输数据。Max Shulaker等人为专门处理特定数据密集型应用程序的计算机,提出了一种全新设计方案——将计算和存储以更高效的方式集成起来。他们所创造的三维单片纳米集成系统融合了多种新兴技术,它能通过低功率的纳米传感器感知环境中的气体,将数据储存在超过一百万个非易失存储器中,并且利用碳纳米管逻辑操作对其进行分类。最重要的是,所有这些层都被组装在同一个芯片上,而且和硅基技术兼容。他们的方案指引了计算机发展新方向,也就是将逻辑计算与数据存储集成起来。

    Letter

    doi: 10.1038/nature22994 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/547038a | 全文  | PDF

  • 利用纠缠多能级量子系统实现快速通信

    Nature 546 (2017年6月29日)

    量子比特是信息单位比特的量子版本,是通过二能级量子系统构建出来的。但原则上,量子信息处理器还能利用更高维度的量子系统来进行操作。这种高能级系统通常被称为多能级量子系统(qudit),可从光子等中产生。使用多能级量子系统替代量子比特能增强量子成像的灵敏度,还能改善量子通信方案。Michael Kues等人利用四波混频效应,在光子集成芯片上生成了两个纠缠多能级量子系统。每个多能级量子系统都编码了10个维度,实现了拥有100个维度的量子系统。这一技术可应用于基于光纤的量子通信。

    Letter

    doi: 10.1038/nature22986 | 全文  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/546602a | 全文  | PDF

  • Agrin促进小鼠心脏再生

    Nature 547 (2017年7月13日)

    新生小鼠心脏在小鼠出生后的有限时间内可以再生,但是这种特性很快就会丧失。Eldad Tzahor及同事鉴定了新生心脏细胞外基质的一个组分——Agrin,它是新生小鼠心脏再生所必需的。他们进一步表明,重组Agrin可用于改善经历心肌梗塞后的成年小鼠的心脏功能。Agrin改进心脏功能、促进心脏再生的机制可能是多方面的,但是作者也表明该机制能促进心肌细胞增殖,这或许是研究人员观察到前述效应的原因。

    Article

    doi: 10.1038/nature22978 | 全文  | PDF

  • 拓扑量子化学

    Nature 547 (2017年7月20日)

    过去几十年的研究揭示了一个惊人事实,即数学拓扑学的规则可以判断材料属性。但是哪些结构具有拓扑特征,而哪些没有呢?预测一种材料是否可能具有拓扑特征是一项具有挑战性的任务,到目前为止,物理学家只发现了几百种“拓扑”化合物。本期,一组来自世界各地的物理学家、数学家和化学家共同提出了一个全新的、完整的理论,用于计算材料电子能带结构的拓扑属性,以解决以上问题。通过将传统的能带结构方法(研究非局部、动量空间中的电子属性)与局部化学键合结合起来,他们将至今为止一直无关联的物理学观点与化学观点相融合。因此,他们补充完整了电子能带结构理论,使之现在能够对从位于晶格格位的局部原子轨道产生的所有230种可能的晶体对称群的能带结构进行分类。根据这个理论,他们能够判断哪些结构是拓扑非平庸的,而且还能利用它发现新的材料种类。该理论应能够大大简化对具有奇异属性的新材料的搜索,也能够帮助人们理解现存拓扑材料背后的物理学。封面提供:JVG。

    Article

    doi: 10.1038/nature23268 | 全文  | PDF

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    doi: 10.1038/547287a | 全文  | PDF

  • 精细化定位IBD位点

    Nature 547 (2017年7月13日)

    炎症性肠病(IBD)的全基因组关联研究(GWAS)已经发现了200多个与该疾病有关联的位点,但是只有少数这些位点的致病变异得到解析。在本文中,黄海亮及同事运用 67,852个个体中的高密度基因分型,对94个IBD易感位点进行了精细化定位。他们采用了多项新型精细化定位方法,鉴定了139个独立关联位点,其中18个精确到单个致病变异,确定性 >95%。该研究向我们展示了如何运用大样本中的高密度基因分型进行精细化定位来解析GWAS位点的致病变异,这种方法或许能用于发现其它复杂性状。若要查看精细化定位的详细结果和注释,请访问http://finemapping.broadinstitute.org

    Article

    doi: 10.1038/nature22969 | 全文  | PDF

  • 温水上升导致冰架消退

    Nature 547 (2017年7月6日)

    绕极深层水(CDW)的风生上升流可能正在动摇南极冰架,尤其是在阿蒙森海附近海域。然而,科学家一直以来都没有强有力的证据证明冰与海洋的这些交互作用能够持久存在以至于对冰川造成实质性的变化。在这篇论文中,Claus-Dieter Hillenbrand等人提供了海上史前气候证据,表明在全新世早期的大部分时期,以及二十世纪四十年代以来,南半球西风的变化加剧了CDW的上升流。这可能导致了这一区域普遍的冰川消退现象,或甚至是巨大冰架的坍塌。该研究结果表明,一直以来出现在模型中的现象其实存在于过去的现实中。

    Article

    doi: 10.1038/nature22995 | 全文  | PDF

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    doi: 10.1038/547035a | 全文  | PDF

  • 婴儿眼中的社交场景

    Nature 547 (2017年7月20日)

    早期婴儿发育的一个关键方面是对社交相关刺激(比如面部和生物运动)的视觉探索。Warren Jones及同事对典型发育儿童和患有自闭症的儿童开展了一项眼部跟踪研究,结果显示,视觉社交参与有多方面的表现,包括观察面部特征的倾向和凝视的空间与时间动态,其中的某些方面带有很强的遗传性。最可能遗传的视觉社交参与(比如对面部的关注),也是最能清楚地将典型发育儿童与自闭症儿童区分开来的。作者提出,视觉社交参与应该被当作一种神经发育内表型,不仅与自闭症相关,也与更大范围的群体变异有关。

    Letter

    doi: 10.1038/nature22999 | 全文  | PDF