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期刊动态

Nature中文目录及摘要（2019年12月5日期）

作者：   更新时间：2019-12-05

  1. 白垩纪化石揭示了哺乳动物中耳演化新模式

摘要：化石证据表明哺乳动物的耳部至少发生了三次独立演化，但不清楚其具体演化机制和原因。本研究报道辽宁省九佛堂组发现的一个多瘤齿兽新物种的化石，命名为盖氏热河俊兽。化石样本中的左中耳骨保存完好，根据其形状，研究人员认为热河俊兽可能曾是杂食动物。研究结果表明，多瘤齿兽听觉器官的演化可能由摄食需求驱动。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1792-0

  1. GenomeAsia 100K项目推动整个亚洲的遗传发现

摘要：人类遗传学研究中非欧洲人代表性很低，限制了基因组数据的个体多样性并降低了针对世界很大比例人口的医学相关性。本研究报告了GenomeAsia 100K项目的先导阶段，包含对来自亚洲64个国家219个人群的1739名个体的全基因组测序参考数据。研究对遗传变异、人群结构、疾病相关性和奠基者效应进行归纳，并探索将数据用于插补，从而促进整个亚洲和世界人群的遗传研究。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1793-z

  1. 成人弥漫性神经胶质瘤的纵向分子轨迹

摘要：弥漫性神经胶质瘤成年患者普遍存在的抗药演化过程尚不清晰。本研究分析了222位成年患者不同时间点（早期和复发期）的DNA测序数据，并与临床基因注释做了匹配，发现在早期检测到的驱动基因可以保留到复发阶段，而少有证据表明复发特异性基因的改变。烷基化药物治疗导致胶质瘤亚型中不同的高突变表型发生率，最强的选择性压力发生在胶质瘤发生早期，而目前的治疗手段很大程度上随机地影响其演化。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1775-1

  1. 感觉运动体验将视觉输入重新映射到航向网络

摘要：果蝇大脑中的“指南针”神经元在导航期间跟踪身体和头部的方向。本研究使用体内全细胞记录，发现视觉线索在指南针神经元中引起突触抑制，而R神经元介导这种抑制。研究人员发现，随着虚拟现实环境的改变，视觉诱发的抑制模式可以在几分钟内重组。研究结果证明当与吸引子动态相结合时，感觉输入的相关可塑性可以协调自我运动信息和变化的外部线索，从而产生一致的方向感。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1772-4

  1. 在各种视觉场景中生成稳定航向代表

摘要：在不同的环境中导航时，许多动物都依赖内部导航代表。目前尚不清楚此代表如何联系能确定不同环境的感觉线索。本研究通过栓系飞行的果蝇的电路建模，结合双光子钙成像和光遗传学，显示“指南针”神经元和视觉神经元的相关活动如何驱动将二维视觉线索转化成稳定导航代表的可塑性。研究结果提供了与记忆相关计算的机制见解，这对于在各种环境中灵活导航至关重要。  

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1767-1

  1. 绘制基因表达图谱

摘要：目前尚缺乏由单细胞RNA测序重建细胞空间位置的方法。本研究基于临近细胞转录图谱相似，将任务表述为概率嵌入的广义最优运输问题并找到高效迭代算法，形成框架novoSpaRc。算法成功重建了哺乳动物肝脏和小肠上皮，果蝇和斑马鱼胚胎及哺乳动物小脑、全肾切片，并找到具有空间信息的基因。由此发现动物组织基因空间表达的组织原理并可推断细胞所在位置的概率。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1773-3

  1. PGRMC2是一种对脂肪细胞功能至关重要的细胞内血红素分子伴侣

摘要：作为常见辅基的血红素在线粒体中合成后的转运途径仍未知，本研究发现棕色脂肪细胞中缺乏孕酮受体膜组分2（PGRMC2）导致核中不稳定血红素减少，血红素应答性转录抑制因子Rev-Erbα和BACH1稳定性增加，继而出现严重线粒体缺陷，脂肪特异性PGRMC2小鼠无法激活适应性产热，在高脂饮食后出现更严重的代谢紊乱。给予肥胖型糖尿病小鼠小分子PGRMC2激活剂可显著改善糖尿病症状。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1774-2

  1. 胆汁酸代谢物调控TH17及Treg细胞分化

摘要：胆汁酸通过细菌转化产生大量生物活性分子，但是否影响适应性免疫仍未知。本研究筛选了胆汁酸代谢物库并发现两个石胆酸（LCA）衍生物3-oxoLCA和isoalloLCA参与T细胞调控。3-oxoLCA直接结合关键转录因子RORγt抑制TH17分化，而isoalloLCA产生线粒体活性氧（mitoROS）提高FOXP3表达，促进Treg分化，该过程依赖内含子Foxp3增强子CNS3。这一结果提示胆汁酸代谢物直接调控TH17和Treg平衡来控制个体免疫应答。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1785-z

  1. 搜索和替换基因组编辑无需双链断裂或供体DNA

摘要：多数致病的遗传变异很难在不产生过多副产品的情况下得到有效纠正。本文描述了一种精确而多用途的基因编辑方法——通过一个被催化的Cas9核酸内切酶直接将遗传信息写到指定位点。这些编辑不需要双链断裂或供体DNA模板，从而大大扩展了基因组编辑的范围和能力，并在理论上可以纠正89%与人类疾病相关的已知遗传变异。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1711-4

  1. 有丝分裂到G1期转变过程中染色质结构的动态变化

摘要：染色质高级结构在有丝分裂过程中被破坏，又在有丝分裂到G1期的转变过程中重组。本研究利用Hi-C技术，在高度纯化并同步化的小鼠红系细胞中检测了这一重组过程，观察到A/B隔室、拓扑相关结构域、CTCF/cohesin共锚结构环、染色体环等一系列结构的重建过程，并发现转录重激活与染色体结构重构之间的关联。这些结果表明，该重构过程由多种不同且相互影响的作用力共同驱动。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1778-y

  1. 人钙稳态调节剂2（CALHM 2）的结构及调控机制

摘要：钙稳态调节蛋白（CALHMs）是Ca2+抑制非选择性电压门控型离子通道。本文解析其活性状态和抑制状态的2.7埃冷冻电镜结构，发现：CALHM 2可形成间隙连接和半通道，其跨膜结构域（S1-S4）呈镜像排列；与钌红（RUR）结合后孔隙收缩，S1延孔隙轴线旋转60°。并提出孔隙收缩为S1和N-末端两段式调控，RUR是通过稳定旋转后S1抑制CALHM 2。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1781-3

  1. 亚稳薄膜赫斯勒（Heusler）合金的热电性能

摘要：热电材料的优异性能使该材料有应用于热电发电机的潜力。本研究使用磁控溅射制备 Fe2V0.8W0.2Al 赫斯勒(Heusler)合金薄膜，观测其热电性能。密度泛函理论计算表明薄膜处于亚稳态，功率因子的测量显示该薄膜具有较大的内在优值。这可能是由于费米能级上的状态容差密度和费米能级附近的韦氏电子色散所致。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1751-9

  1. 原子级薄异质结构中空间扩展相干性的层间激子激光器

摘要：二维半导体是一类新型纳米光学材料。本研究利用这种材料的特性设计出一种有效激光介质，该介质基于旋转排列的原子级异质结构中的直接能隙层间激子。从集成到SiC栅极谐振器的WSe2–MoSe2异质双层分子中测量到激光发射的产生，并在整个激光阈值中观察到发射空间相干性的突然增加。该结果有望应用于低功率超快激光器和调制器的研发。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1779-x

  1. 流体动力学电子的泊肃叶流成像

摘要：当粒子间相互作用占主导时，诸如电子的基础粒子也有望保持流体动力学，但流体动力学电子的基本空间结构尚不清晰。本研究直接成像了一种电子流体的泊肃叶流，并展示其弹道流的演化过程。通过使用扫描碳纳米管单电子晶体管，可视化通过高迁移率石墨烯通道的电子流的霍尔电压。研究结果直接证明了固态中的泊肃叶流，有助于进一步探索实空间中相互作用电子的物理学。https://www.nature.com/articles/s41586-019-1788-9

  1. 萨格纳克灵敏度增强的非厄米环形激光陀螺仪（RLGs）

摘要：伽马射线暴（GRBs）是宇宙中能量最强的暴发现象。本研究在GRB余晖阶段观测到明亮的BRG 180720B中的极高能辐射。在整个余晖过程中，在X射线和γ射线范围内的能量通量与其光子指数类似。该发现限制了逆康普顿散射和超相对论电子同步散射机制的GRB环境，其中前者减轻了暴发后期观测到的粒子能量需求，有助于进一步观测最高能阶段的GRBs。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1743-9

  1. 独特点增强的萨格纳克效应的观测

摘要：独特点（EPs）是控制开放系统动力学的，非厄米哈密顿量的特殊光学简并点。本研究介绍一套精确可控系统，用于研究高品质因素微谐振器中的非厄米物理学和非线性光学。并利用该系统研究被预测到的EP增强萨格纳克效应，通过直接测量施加到谐振器的旋转，观测到萨格纳克标度因数增加了四倍。该研究有助于深入理解光学陀螺仪。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1777-z

  1. 白矮星吸积围绕其旋转的巨型行星

摘要：到目前为止尚未探测到围绕白矮星旋转的行星。本研究报道了一颗炽热白矮星WD J091405.30+191412.25的光谱观测结果，在围绕其旋转形成的气体盘中发现氢、氧和硫元素。这些成分与巨型冰行星的深层大气层的成分预测相似，其大气蒸发的质量损失率与在白矮星上观察到的吸积率相同，从而表明在该系统中存在其他行星，而这种情况存在的几率约为万分之一。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1789-8

  1. 超细晶粒高强度钛合金的增材制造

摘要：增材制造，俗称3D打印，正在挑战传统制造的主导地位，其优势在于打印产品的高度复杂性，且材料浪费少。本研究报告一种钛铜合金，该合金具有较高的成分过冷能力，能够克服增材制造过程中激光熔化区域的高热梯度负效应。同时还具有全等轴超细晶粒微结构，表现出优越的机械特性。该方法有望应用于航空和生物医药领域。

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1783-1