《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（2016年11月7日 ～ 2016年12月7日）：

　　旧牙换新牙

　　Nature 539 (2016年11月10日)

　　儿童的乳牙掉落时，掉下来的是牙冠，牙根则被吸收。在研究一具硬骨鱼Andreolepis hedei的化石的牙齿替换时，Per Ahlberg及同事发现牙根吸收似乎是所有硬骨鱼类替换牙齿的原始模式。人类是硬骨鱼类经过高度分化的后代，而这具有4.24亿年历史的硬骨鱼Andreolepis hedei与所有硬骨鱼的祖先相当接近。Andreolepis通过牙根吸收换牙是这一现象的最早证据，牙根吸收或许也是原始硬骨鱼类替换牙齿的方式。

　　大麻对神经系统的影响

　　Nature 539 (2016年11月17日)

　　大麻合法化已成为美国的一大热议话题，据最新报告显示，目前在欧洲寻求专业毒瘾治疗的人群中，大麻已取代海洛因成为这一人群最常用的非法药物。但是，关于四氢大麻酚（THC，大麻中的神经活性物质）如何影响神经网络（如多巴胺驱动的奖励系统），科学文献有着显著不同的论述。在本期《自然》中，Michael Bloomfield等人将会对临床研究和动物研究之间相互冲突的证据展开评论，他们总结，摄入THC会对多巴胺系统产生潜在的长期复杂影响，包括大量摄入THC造成的神经放电和多巴胺释放增多，以及与长期使用相关联的多巴胺能钝化。他们认为，人类和动物模型中，大麻诱导的多巴胺系统变化与行为效果之间的关系应成为未来研究的重点。

　　控制睡眠模式的基因

　　Nature 539 (2016年11月17日)

　　虽然调控昼夜节律的分子路径已得到广泛研究和分类，但是人们对于控制和驱动睡眠平衡的分子机制所知甚少。船户弘正等人使用正向遗传筛选方法，识别出了两种影响睡眠/觉醒平衡的基因突变。Sik3蛋白激酶对总觉醒时间起着至关重要的决定性作用，而阳离子通道NALCN的突变则会影响快速眼动睡眠的片段长度和总长度。

　　使用电镜在原子级别创造材料

　　Nature 539 (2016年11月24日)

　　随着扫描透射电子显微镜 (STEM) 技术的进步，人们即将实现在原子级别、从零开始创造材料。在本周《自然》的一篇评论文章中，Sergei Kalinin、Albina Borisevich和 Stephen Jesse提出了一种应对该挑战的方法。这种方法要求让电子束穿过样本，以揭示其晶体结构。电子束可能会改变原子的位置，这在常规结构鉴定中是一种缺点，但如果想移动原子，这个缺点就会变为优点。不过，这种技术若要取得成功，必须实现对电子束的完全控制。封面：XVIVO Scientific Animation。

　　石墨烯用作润滑剂的效果

　　Nature 539 (2016年11月24日)

　　石墨和其他薄层材料被用作大型金属滑动元件和高压触点的干性润滑剂，但单层石墨烯用作润滑剂的效果又如何呢？李巨及同事研究了纳米尺度微尖在悬空和有支撑的石墨烯系统上滑动的粘-滑运动。他们的模拟表明，原子尺度接触点的数量（实际接触面积）会随时间增加，石墨烯与表面的公度性也会发生变化。换句话说，碳原子被越来越牢固地固定在基层，与此同时，被固定的原子粘-滑运动同步性增大，这是直接由石墨烯柔性产生的结果。随着石墨烯层数的增加，接触层的柔性也随之降低，从而导致摩擦强化减弱。这一效应可通过提前使石墨烯接触层起皱来调节。

　　脂肪必须“里应外合”

　　Nature 539 (2016年11月10日)

　　膳食脂肪会加重慢性炎症和胰岛素抵抗，这一过程涉及脂肪组织的巨噬细胞招募。本研究表明，巨噬细胞脂肪酸合酶 (FAS) 对饮食诱导的炎症是不可或缺的。去除巨噬细胞中的FAS会改变巨噬细胞的膜秩序和组成，削弱细胞黏附、细胞迁移和细胞活化所需的血浆细胞膜胆固醇留存和Rho GTPase转运。因此，去除FAS能在小鼠中防止脂肪组织的巨噬细胞招募、慢性炎症和饮食诱导的胰岛素抵抗。

　　移植胚胎神经元融入成体新皮层回路

　　Nature 539 (2016年11月10日)

　　本期封面所示为互连神经元在细胞分辨率下的艺术再现图。在哺乳动物成体的大脑新皮层中，神经再生极度受限。因此，修复大脑损伤的一种可能的策略是利用移植胚胎神经元。然而，人们尚不清楚这些神经元能否继续发育并融入成体的已有回路中。本期《自然》发表的一项研究采用双光子显微术和单突触追踪方法，表明移植入成年小鼠视觉皮层的胚胎神经元可在四到八周内成熟并得到类似成体的属性，可以接收适当的输入并建立感觉刺激选择性反应。因此，移植神经元能以极强的特异性融入成体大脑内一般不接受新神经元的新皮层回路中。封面：Ara Hacobian。

　　表面自旋-轨道耦合效应

　　Nature 539 (2016年11月24日)

　　过去十年来，原子级精准界面与表面的制造建模工艺取得长足进步，由此促成了许多电子效应的发现，这些效应对于开发拥有新颖功能的实用设备具有重要意义。Christos Panagopoulos及同事以自旋-轨道耦合（电子自旋和电荷自由度之间的基本相互作用）的作用为重点，评述了这些效应和它们的技术潜力。自旋-轨道耦合可以影响降维材料的性能。作者探讨了相关基本原理，以便理解和设计基于自旋-轨道耦合的界面与表面。例如，拓扑绝缘体内可生成或转换自旋电流，而磁层利用自旋-轨道耦合可产生可控的自旋结构，因此能够以它们为基础来进行结构设计。

　　植物病原菌的致病机制

　　Nature 539 (2016年11月24日)

　　在农田和自然生态系统中，高湿度对许多植物疾病的发生都有着深远的影响，但人们尚未理解这种湿度效应的分子基础。何胜阳及同事表明，假单胞杆菌（Pseudomonas syringae）等植物病原体能通过分泌细菌保留因子，以湿度依赖的方式积极驱动水样叶质外体（即细胞壁和细胞间隙等组成的系统）的形成。这些效应因子还会造成叶际微生物的改变。这是植物被细菌感染的重要一步，这一过程中涉及的效应因子仅在高湿度下能够将非致病性菌株转化为致病病原体。通过细致的遗传学研究，作者将免疫抑制和水样质外体的形成定义为细菌导致植物叶子发病所需的最基本的宿主过程。

　　骨织素或是灵长类大脑发育因子

　　Nature 539 (2016年11月10日)

　　人们在研究驱动大脑发育的基因表达网络时，一般都集中在小鼠身上，而对其他动物群体，尤其是大脑皮层已有扩展的灵长类动物的表达网络与小鼠模型有何不同所知较少。Michael Greenberg及同事发现，小鼠中的非神经性分泌因子骨织素在演化过程中，或许被重新定位为了灵长类动物的神经发育基因。骨织素在人类和猕猴的新皮层中特异表达；在小鼠中，它在骨骼和肌肉组织中富集，但并未出现在大脑中。