《Nature》4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3月7日 ～ 2017年4月6日）：

时间晶体

Nature 543 (2017年3月9日)
本期封面为时间晶体的艺术想象图。与普通晶体一样，时间晶体的结构高度有序，但普通晶体的周期性来源于空间元素的规律重复，而时间晶体则是一种同一结构在时间上重复的奇异物质态。研究者在几年前预言了时间晶体的存在，但它直到最近仍未得到实验证明。现在，两支团队为这种难以捉摸的物质形式提供了实验观测证据。Mikhail Lukin及同事以金刚石氮-空位系统为实验平台，制备出了一种离散时间晶体。在另一篇论文中，张颉颃及同事利用囚禁离子实现了类似的结果。这样的时间晶体或许能应用于构建稳健的量子内存。封面：Peter Crowther。

探究丝路之源

Nature 543 (2017年3月9日)
横跨中亚的丝绸之路是一个历史悠久的古代贸易路线网络。但它是如何形成的呢？常规模型通常会从推断已知是贸易网络一部分的地点间最便利的路径出发。这种方法带来了循环推理的问题，会使结果偏向已知的路线。Michael Frachetti和同事在本文中采用了一种不同的方法，表明贸易路线网络是从游牧民数百年来的活动中产生的：游牧民需要在高海拔和低海拔地区间迁移牲畜，以应对这一普遍多山的地区的季节变化。他们据此提出，丝绸之路网络是从游牧民早已建立的地方性迁移模式中缓慢成形的。这一发现或许能启发考古学家为古代贸易连接路线的演变寻找更细致的解释。

长链非编码RNA目录

Nature 543 (2017年3月9日)
FANTOM研究联合体的Alistair Forrest、Piero Carninci及同事编制了一个人类长链非编码RNA（lncRNA）基因及其表达谱数目录，样本来自人类初代细胞、组织和细胞系。他们使用了对多个数据集的联合分析结果，识别出了27,919个5’端准确的lncRNA基因，以及19,175个可能的功能lncRNA位点。这一lncRNA目录及其注释可通过开放网络资源访问。

自噬作用保障细胞健康

Nature 543 (2017年3月9日)
老化的造血干细胞（HSC）无法再生血细胞或更新造血干细胞，并且会表现出对特定谱系的偏好。但人们此前曾发现，自噬作用能保护HSC不受代谢压力影响。Emmanuelle Passegué及同事表明，失去自噬作用会增加HSC的线粒体累积，还会导致HSC代谢水平升高，干扰其自我更新和再生的能力。这一现象与人们在老化的HSC中观测到的现象相似，但大约1/3的老化HSC仍然拥有较高的自噬水平和较低的代谢状态，这有助于它们保持再生能力。

反社交基因

Nature 543 (2017年3月23日)
15号染色体上的15q11-13区段重复会导致一种有时包括自闭症状在内的临床发育综合征。患有这种综合征的患者携带了遗传自母亲的UBE3A基因额外拷贝，这种基因会在多个脑区中表达。Matthew Anderson 及同事发现，Ube3a蛋白水平提高会抑制小鼠的社交行为，这种抑制还与腹侧被盖区中的Cbln1下调有关。腹侧被盖区是一个参与奖励和厌恶机制的大脑区域。一些自闭症患者经常会发生癫痫，这也加剧了此通路介导的社交性的下降。作者发现，恢复这一回路中的Cbln1表达就能恢复携带额外Ube3a基因、且有癫痫症状的小鼠的社交性。

恐龙关系新假说

Nature 543 (2017年3月23日)
本期封面所示艺术想象图展示的是，鸟臀目恐龙库琳达奔龙(Kulindadromeus)抬头仰望始祖鸟科非对称飞羽。这种羽毛被认为只存在于兽脚亚目恐龙中，但是，如果Matthew Baron及同事提出的恐龙关系假说被证实，那么就需要改变这种认知。Baron及同事提出需要重新调整已被广泛接受的恐龙分类方法——蜥臀目和鸟臀目。蜥臀目包括霸王龙等肉食性的兽脚亚目恐龙，以及梁龙等巨大的蜥脚下目恐龙；鸟臀目包括禽龙等鸟脚亚目恐龙，以及三角龙和剑龙等有甲恐龙。Baron及同事将早期鸟臀目恐龙纳入考虑范围，在此基础上对上述划分提出挑战，并提出蜥脚下目恐龙应与早期的肉食性艾雷拉龙归为一类，而鸟臀目恐龙应与兽脚亚目恐龙归为一类。

抗HIV抗体

Nature 543 (2017年3月23日)
人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）常见于全球许多地区，目前人类尚未开发出能对抗它的有效疫苗。西村佳哲等人研究了在恒河猴暴露于低剂量猴/人类免疫缺陷病毒（SHIV）后不久，向其施用广谱中和HIV抗体的效果。这种免疫治疗被认为将动物血液中的病毒持续维持在了低水平上，从而形成T细胞免疫力，增强对感染的控制。这些发现或许能促进对人类感染者HIV-1控制机制的研究。

mRNA疫苗击败寨卡病毒

Nature 543 (2017年3月9日)
由于缺乏安全有效的疫苗，抗击寨卡病毒的公共卫生尝试受到了阻碍。Drew Weissman及同事开发了一种基于化学稳定的信使RNA（mRNA）的候选疫苗，这种mRNA编码寨卡病毒的前膜和包膜糖蛋白，被包装在可在皮内递送的脂质纳米颗粒中。单剂量的疫苗能让小鼠和恒河猴获得对寨卡病毒的长期免疫力。这些发现为开发能够保护人类不受寨卡病毒感染的候选疫苗奠定了基础。

打破定律

Nature 543 (2017年3月9日)
基于受激发射损耗（STED）效应的超分辨率光学显微镜改进方法存在一个问题：它们通常受“平方根定律”的限制，即有关实现分辨率改进所需的光子数量的定律。刘宇嘉及同事发现了一种绕过这个恼人定律的方法。与前人一样，他们将掺杂了镧系元素的上转换纳米颗粒作为实现高分辨率成像的发射种类。这项研究的区别在于，作者改造了这些纳米颗粒的激光样吸收和发射性质，使它们能在低得多的光强度下促成类STED显微术。


不确定性原理新探

Nature 543 (2017年3月23日)
目前，许多被用于提高计量精密度的量子系统都遵循适用于共轭变量（比如位置和动量）的常规海森堡不确定性原理。通过“压缩”这些系统，人们能以一个变量不确定性的增加为代价来降低另一个变量的不确定性，在计量学中超越经典物理学的限制。然而，由于其内在对称性，自旋系统和赝自旋系统遵循着不同的不确定性原理。在此基础上，作者展示了超越经典限制的对自旋振幅和自旋角度的同时测量。该方法有望应用于基于自旋的传感器中，并且还能增加其它一些应用的灵敏度，比如磁共振测量设备：其自旋弛豫率或许能以比目前所能达到的更高的精确度与进动频率相关联。
（生物通）