《Nature》12月最受关注的十篇论文

　　

英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊，自从1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众，让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章（2017年11月11日 ～ 2017年12月11日）：

封面故事：用转基因干细胞再生人表皮

Nature 551 (2017年11月16日)

本期封面所示为源于人表皮干细胞的细胞群（全克隆）。一名7岁男孩的基因改造全克隆细胞被用于重建他受损的皮肤。该男孩患的是交界性大疱性表皮松解症——一种会破坏皮肤完整性的遗传疾病，导致其皮肤出现慢性大疱和伤口。在本期《自然》中，Michele De Luca及其同事描述了他们治疗该病的方法。患者受影响的基因是层黏连蛋白332 上的突变β3链，作者通过病毒载体，利用该基因的功能正常版本转导源自患者皮肤的干细胞。之后，他们利用这些干细胞培养一块块功能正常的表皮，再进行移植，替换患者80%的皮肤。此外，该研究还表明这些人体表皮靠特定区域的长寿干细胞维持。在相应的新闻与观点文章中，作者讨论了该技术的局限和其它潜在应用，比如通过转化研究或可指导干细胞和基因组合疗法，治疗原本不可治愈的疾病。封面图片：Sergio Bondanza & Francesca La Mantia。


肠道细菌抑制宿主天然免疫防御

Nature 551 (2017年11月16日)

近年来的研究表明，干扰素可诱导的鸟苷酸结合蛋白（GBP）在病原体免疫中起着关键作用。邵峰及同事报告了志贺氏痢疾杆菌（Shigella flexneri）——一种肠道病原体——对抗宿主免疫防御的机制。他们显示在小鼠感染期间，志贺氏痢疾杆菌分泌的效应蛋白IpaH9.8通过泛素化并降解宿主细胞内的鸟苷酸结合蛋白，来抑制宿主的免疫反应。IpaH9.8活性的缺失或破坏可使GBP抑制细菌生长。IpaH9.8靶向宿主GBP代表了病原细菌抑制宿主天然免疫防御的一种新机制。


脂肪肝癌症风险上升

Nature 551 (2017年11月16日)

据信在某些情况下，癌症初期之后的癌症进展由适应性免疫引起，但是适应性免疫的实际作用仍具有争议性。在本研究中，Michael Karin及同事表明表达PD-L1的IgA+ B细胞会在患非酒精性脂肪性肝病人类和小鼠的发炎肝脏中积聚。炎症诱导的IgA+细胞通过抑制可防止肝细胞癌发生的肝细胞毒性CD8+ T细胞，促进肝细胞癌进展。


冥王星大气层寒冷朦胧

Nature 551 (2017年11月16日)

冥王星大气温度的观测结果一直低于标准理论的预测值。一种可能的解释是存在水蒸气，但是在热动平衡条件下，水蒸气需要超过饱和状态好几个数量级，才能产生如此寒冷的大气层。Xi Zhang与合作者通过建模表明，冥王星的大气温度受雾霾颗粒而非气体分子调节，这使冥王星在太阳系里变得独一无二。由此引出一个清晰的预测——冥王星在中红外波段应比之前预测的更加明亮。明年詹姆斯·韦伯空间望远镜将发射升空，应可以检验这一预测。


地球的微生物多样性

Nature 551 (2017年11月23日)

在有关地球微生物组计划（Earth Microbiome Project）研究的这篇元分析中，Luke Thompson等人建立了一条标准化的采集、管理和分析流程，检测超过27,000个样本（代表土壤、水和动植物栖息地）的16S rRNA标记序列，有助于在全球背景下认识细菌及古细菌分布的基础结构与驱动因素。这项研究不仅为未来微生物生态学研究提供了重要的参考数据库和架构，也揭示了群落成分的特征及特定有机体的全球分布。这些发现加深了科学家对扩散和生态位定居的理解。

生态保护成本

Nature 551 (2017年11月16日)

生态保护投资收益的不确定性常常会妨碍这方面投资的进一步扩大。Anthony Waldron及同事评估了《生物多样性公约》109个缔约国在1996年-2008年之间为保护生物多样性所做支出的影响，发现同期各国的生物多样性损失平均减少了29%。他们还发现，为实现特定生态保护目标所需要的资金随着社会经济压力的增加而上升。作者建立了一个关于生物多样性损失的预测性模型，将人类发展压力和生态保护筹资的影响纳入考量范围。他们认为这或有助于预测每个国家要实现特定生物多样性政策目标所需的资金，其中包括《生物多样性公约》规定的目标以及范围更广的联合国可持续发展目标。

古代滑翔动物多出来的耳骨

Nature 551 (2017年11月23日)

Haramiyids是一群生活在恐龙时期的哺乳动物，它们似乎有潜在的滑翔能力，类似于今天的鼯鼠。不久之前，两种新的滑翔haramiyids被发现，现在孟津和同事发现了另外一种。该新物种生活在1.64亿到1.59亿年前的侏罗纪时期的中国，除了对滑翔的适应外，它们还表现出许多其它吸引人的特征。比如，它们的中耳代表了哺乳动物中耳演化过程中的一个中间阶段，今天哺乳动物的中耳由三块听小骨组成（镫骨、锤骨和砧骨）。而该新物种不仅有这三块听小骨，还有一块上隅骨和一块外鼓骨，共同形成了一种前所未见的五小骨系统。


在雷暴中产生放射性同位素

Nature 551 (2017年11月23日)

理论上而言，闪电，尤其是能量充沛的γ射线闪光，能够通过相对论电子与空气中原子和分子的互作而产生放射性同位素。最近，科学家报告了一些有关该现象的弱观测证据。Teruaki Enoto和合作者报告了2017年2月6日在日本观测到的一场沿海雷暴。他们看到了与γ射线闪光相关的正电子湮没的明显特征，同时还观测到在中子俘获激发的核去激发过程中产生γ射线。他们总结表示，闪电发生过后，中子衰变产生了正电子。


全靠催化剂

Nature 551 (2017年11月23日)

碳氢键（C-H）官能化是有机合成中最有用的反应之一，因为它不需要活性基。然而，有机分子中碳氢键的反应性和数量使选择性靶向反应具有挑战性。通常，这可以通过“定向基”实现，也就是接近特定碳氢键来导向反应。现在，余金权和同事报告了一种通过2-吡啶酮配体实现的钯催化非定向芳烃碳氢键官能化方法。配体使催化剂反应性增强，允许芳烃被用作限量试剂——克服了这类反应的一大局限。配体同时还能增强空间效应对位点选择性的影响，在某些情况下，甚至不需要定向基也能显著提升该效应。


量子模拟器上的多体交互

Nature 551 (2017年11月30日)

理查德·费曼于1982年提出量子计算机，提出通过诱导量子计算机组件之间的各种复杂交互来模拟物态。在过去的几年里，量子模拟器已成为现实，并且存在多种不同的量子比特计算法。例如，少量单独受控的量子比特已被用于模拟分子和量子磁。但是，要执行超越经典计算机能力范围的任务依然是一个挑战。在本期《自然》中，有两篇论文为我们展示了量子模拟器，所涉的受控量子比特数量达到了前所未有的水平。Mikhail Lukin及同事使用了51个冷里德堡原子，Christopher Monroe及同事使用了53个囚禁离子来研究Ising-型量子磁体的相变。两支团队都观察到新奇的多体交互，而这是在经典计算机上无法实现的。

（生物通）