《Nature》5月最受关注的十篇论文

　　

生物通报道：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（2013年4月7日 ～ 2013年5月7日）：

一种光子拓扑绝缘体
Nature 496 (2013年4月11日)

凝聚态物质研究最热门的领域之一是关于拓扑绝缘体的研究。它们存在于因其电子结构所提供的拓扑保护而不易产生无序的电子态。它们潜在的实用意义在于其能够在不发生散射的情况下控制和操纵电子波。一个有趣的问题是：是否有可能做出一种对光绝缘的拓扑绝缘体？答案是肯定的。 在这项研究中，Mordechai Segev及其同事演示了一种光子拓扑绝缘体的首次实验实现，它由以蜂窝状格子排列的螺旋形波导组成。螺旋形在这里非常关键，它提供了一个打破对称性的效应，从而导致产生拓扑绝缘体的性质。本文作者演示了受到保护而不会发生散射的单向边缘状态。

海洋古生菌在蛋白降解中所起作用
Nature 496 (2013年4月11日)

海床上的沉积物是海洋中近一半微生物的家园，其中包括大量未曾在实验室中培养出来的古生菌。在这项研究中，Karen Lloyd等人发现，未曾培养出的MCG (miscellaneous crenarchaeotal group)和MBG-D (marine benthic group-D)两个类群的生物是海洋沉积物中的优势古生菌。对四个不同细胞类型所做的单细胞基因组分析表明，它们属于古生菌进化树的新分枝。所测试的全部细胞都编码“细胞外蛋白降解酶”，说明它们在缺氧的海洋沉积物中所发生的蛋白再矿化中可能扮演一个角色。

注定要失败的全球化网络
Nature 497 (2013年5月2日)

我们都受益于那些帮助人员、商品、货币、信息和思想进行快速交换的复杂的、独立的全球化网络。但Dirk Helbing则认为，同样是这些网络，它们也可能给我们带来毁灭。我们无法轻易控制它们的行为，它们在所有规模的灾难性失败面前也比较脆弱，即便在没有外部冲击的情况下也是如此。Helbing得出结论认为，当前的与这种网络化行为相关的风险分析方法是不够的，我们还需要专门设计用来应对我们自己所创造的复杂性的新的信息和通信技术。而且，这将需要进行前所未有的全球合作。

焦虑是怎样产生的？
Nature 496 (2013年4月11日)

BNST（终纹核，即 “bed nucleus of the stria terminalis”的缩写）是在恐惧和焦虑中所涉及的一个大脑区域，也投射到具有相反作用的其他大脑区域，其中包括奖赏反应中所涉及的区域。现在，两篇论文对小鼠BNST投射的各种不同亚区域的功能性质进行了剖析。Garret Stuber及其同事研究了BNST向“腹侧被盖区”的投射，发现glutamatergic投射和GABAergic投射对奖赏和厌恶有相反的效应。Karl Deisseroth及其同事发现，BNST的不同亚区域分别增加和减少焦虑，而且不同的投射调节焦虑的不同特征。这项工作表明，焦虑不是来自一个神经回路，而是来自产生焦虑的回路和减少焦虑的回路之间的相互作用。

第二次绿色革命
Nature 497 (2013年5月2日)

我们曾得到许诺，转基因作物将带来第二次绿色革命：大量改良的作物将为饥饿者提供粮食，为农民创造利润，并且还能创建一个更为绿色的环境。从很多方面来说，这场革命已经到来，但也带来了问题和失望。在本期特刊上，Nature介绍过去三十年转基因生物（GMO）技术的发展情况，并对有可能形成下一代GMO之基础的“绿芽”进行分析。封面图片：Kelly Krause/Nature (photo: Nagy-Bagoly Arpad/Shutterstock)

巨噬细胞的生理作用
Nature 496 (2013年4月25日)

巨噬细胞是血液、淋巴和所有哺乳动物组织类型中所见的吞噬细胞。它们在正常发育、体内平衡、组织修复和对病原体的免疫反应中起很多不同作用。它们的多样性意味着，几乎每一种人类疾病都涉及它们，它们也是主要治疗目标，因为它们的功能可以被加强或抑制，以改变疾病的结果。本期Nature上的一篇Review文章从巨噬细胞为哺乳动物生理及病理生理适应性做贡献的体内平衡机制的角度讨论巨噬细胞的生理问题。封面图片：SCIEPRO/SCIENCE PHOTO LIBRARY

非洲腔棘鱼基因组已被测序
Nature 496 (2013年4月18日)

本期封面照片是由Laurent Ballesta在南非的“索德瓦纳湾”拍摄的一条非洲腔棘鱼和一个潜水员。1938年在南非近海捕捞到一条非洲腔棘鱼(Latimeria chalumnae)，当时它引起了国际关注，因为腔棘鱼被认为在7000万年前就灭绝了。现在，它的基因组已被测序。系统发育基因组分析解决了哪种肉鳍鱼是陆地脊椎动物关系最近的现存亲缘种的这个长期未能解决的问题——它是肺鱼，而不是腔棘鱼。腔棘鱼的蛋白编码基因在缓慢演化，这也许可以解释今天的腔棘鱼看起来与其3亿年前的化石祖先何以相似。对基因和调控元素的变化所做研究，显示了包括脑和鳍发育、免疫和氮排泄等在内的因素在脊椎动物对陆地生活适应过程中的重要性。封面摄影：Laurent Ballesta/Andromède Collection。

高盐摄取与自体免疫疾病有关
Nature 496 (2013年4月25日)

两个独立的研究小组得出了相同的令人吃惊的结论：盐浓度升高通过刺激产生白介素-17的helper T (TH17)细胞从CD4+ T-细胞的生成来促进自体免疫疾病。Chuan Wu等人发现，盐浓度的增加在试管中和在活体中都会诱导小鼠T-细胞中“血清糖皮质激素激酶-1” (SGK1)和增强TH17分化。Markus Kleinewietfeld等人发现，盐通过一个依赖于SGK1和p38 MAP激酶/NFAT5通道的激发的机制诱导鼠类和人类TH17细胞。采用高盐饮食的小鼠会患一种更为严重的实验性自体免疫脑脊髓炎（人脑炎的一个模型），这是由于大量渗透性TH17细胞的存在。这些研究提出一个可能性：高盐摄取可能会触发人类的组织炎症和自体免疫疾病。

恐龙胚胎骨化石
Nature 496 (2013年4月11日)

恐龙胚胎化石极为少见，主要限于晚白垩纪。因此，人们对中国一个新发现的“早侏罗世”蜥脚类恐龙胚胎骨化石层很感兴趣。这个骨化石层距今约1.90亿-1.97亿年，是迄今所发现的最古老的这类化石层。一个为期三年的多国发掘和研究项目产生了大量胚胎骨化石，也产生了有机残留物的已知最早证据。对处于各种不同发育阶段的骨头所做研究表明，这些大型恐龙孵化时间短，还在蛋中时就开始活动筋骨了，使其发育中的骨骼为在外面的生活做好准备。本期封面所示为一块胚胎股骨的染成彩色的较薄部分，显示其内部组织和大的骨髓腔。

一个巨大星暴星系被发现
Nature 496 (2013年4月18日)

宇宙中第一批巨大星暴星系的物理性质，能提供有关早期宇宙结构形成模式的重要线索。但是，由于发生强烈恒星形成的区域往往被包裹在尘埃中，所以在非常高的红移处搜索这种系统一直是一大挑战。现在，一个巨大星暴星系已在红移值z=6.34处被发现，这个位置相当于仅在“大爆炸”之后8.8亿年，当时宇宙只有其当前年龄的1/16。线发射数据显示存在1000亿个太阳质量的气体，至少相当于宇宙重子（可见物质）质量的40%。该星系在发生一次强烈的星暴，以比银河系中快2000倍的速度将气体转化成恒星。这些发现与以下理论是一致的：巨大星系是通过早期宇宙中的极端星暴形成的。