挖矿 | Nature150周年专题——那些登上Nature封面的中国研究

小图按：2019年是Nature周刊创立150周年。图书馆“资源深度推广计划”（挖矿）计划推出一系列文章来纪念Nature150岁生日，帮助大家了解世界顶尖学术期刊的过去、现状与未来。本计划预计由10篇文章组成，5篇转载文章分别介绍Nature的起源、Nature与中国等，后5篇文章介绍登上Nature封面故事的高水平研究成果，分成IT与人工智能、生物与医学、人文与社会等。

2019年是《自然》创刊150周年。150年的漫长时光见证了科学发展的踌躇与磕绊，也见证了人类历史上一系列的重大科学突破。

当我们把目光聚焦中国科研时，我们会发现一条昂扬的增长曲线 —— 中国的对外开放和研发支出的快速增加带来了科研的爆发式成长，《自然》发表的来自中国作者的论文也有可观增长。

这里，我们就一起来回顾一下2000年以后，那些登上《自然》封面的激动人心的中国研究成果吧。

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Qi Feng et al. Sequence and analysis of rice chromosome 4. Nature 420,  316–320 (2002)  

2002年11月21日刊的《自然》封面讲述了对水稻的故事。中国科学院的冯旗和同事发表的论文，报告了对栽培稻种Oryza sativa第4号染色体的序列测定，共有3千5百万碱基对，覆盖了第四号染色体的97.3％；对水稻4号染色体所含的基因进行了预测分析，共鉴定了4658个基因；完整地测定了水稻4号染色体的着丝粒的序列；并对水稻亚种之间比较、重复序列、基因簇进行了研究。这是中国首次完成的大基因组单条染色体的精确测序。

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Xing Xu et al. Four-winged dinosaurs from China. Nature 421, 335–340 (2003)

2003年1月23日刊的《自然》封面刊登了中国科学院徐星等人对“顾氏小盗龙”化石的研究成果，论证了这是一种四翼动物，并且可能会滑行，代表着迈向活跃的拍打飞行阶段的飞行演化，为鸟类的恐龙起源说提供了新的证据。

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Zhenfeng Liu et al. Crystal structure of spinach major light-harvesting complex at 2.72 Å resolution. Nature 428, 287–292 (2004)  

中国科学院的柳振峰及同事成功测定的菠菜主要捕光复合物2.72 Å分辨率的X射线晶体结构图成为了2004年3月18日刊的《自然》封面图片。这一结果将人们关于光合作用中所涉及的光能收集和能量转移过程的知识全面提升到原子数据水平。

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Jin Meng et al. A Mesozoic gliding mammal from northeastern China. Nature 444,  889–893 (2006) 

中国科学家对恐龙演化的研究再次登上了2006年12月14日的《自然》封面。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的孟津及同事报告了来自中国内蒙古的一种新的中生代哺乳动物（“远古翔兽”），这一发现将哺乳动物滑行飞行的历史推前了至少7000万年，也进一步证明了中生代哺乳动物在形态、分类和生活习性等方面的分异要远远超出我们以往的认识。

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Guanjun Shen et al. Age of Zhoukoudian Homo erectus determined with 26Al/10Be burial dating. Nature 458, 198–200 (2009)

因为终于测定了比较准确的同位素“年龄”，出土于北京周口店的北京猿人头骨登上了2009年3月12日的《自然》封面。南京师范大学地理科学学院沈冠军教授与合作者的研究表明，周口店“北京人”生活在约77万年前，比之前的估计早了近30万年。

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Ruiqiang Li et al. The sequence and de novo assembly of the giant panda genome. Nature 463, 311–317 (2010)

中国科研人员采用短序列测序技术，对北京奥运吉祥物大熊猫“晶晶”的基因组进行了测序，该成果作为封面文章发表在2010年1月21日的《自然》上。这是科学家第一次全面掌握大熊猫的基因资源，对其在分子水平上的保护具有重要意义。

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Ge Sun et al. A eudicot from the Early Cretaceous of China. Nature 471, 625–628 (2011)

2011年3月31日的《自然》封面故事报告了沈阳师范大学的孙革等人在辽宁凌源早白垩世义县组中部首次发现的迄今最早的真双子叶被子植物大化石——“李氏果”（Leefructus），距今约1.24亿年，为被子植物的早期演化提供了化石证据。

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Yi-Gang Tong et al.Genetic diversity and evolutionary dynamics of Ebola virus in Sierra Leone. Nature 524, 93–96(2015)

2015年8月6日刊的《自然》封面故事讲述了中国科学家对埃博拉病毒的研究。该研究对2014年秋天在塞拉利昂5个地区收集的埃博拉病毒（Ebola virus, EBOV）进行了基因组序列分析，追踪了埃博拉疫情后期阶段这一病毒的多样性和进化。该项研究由包括病原微生物生物安全国家重点实验室、军事医学科学院、中国疾病预防控制中心、中国科学院等多家单位合作完成。

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Ge Wu et al. Dual-phase nanostructuring as a route to high-strength magnesium alloys. Nature 545, 80–83 (2017)

2017年5月4日刊的《自然》封面显示了使用透射电子显微镜捕获的异常坚固的薄膜镁合金的微观结构。来自香港城市大学和浙江大学的科研团队通过将纳米结晶度的好处与单相非晶态金属玻璃的优点相结合，研制出了接近理论极限的坚固的薄膜镁合金材料。

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Shan Li et al. Modulating plant growth–metabolism coordination for sustainable agriculture. Nature 560, 595–600 (2018)

2018年8月30日刊的《自然》封面故事关注了农业发展问题。20世纪60年代的绿色革命着力培育高产量粮食作物，推动了农业的发展。但是，这些被称为“绿色革命品种”（GRV）的优质作物存在一个问题：氮素利用效率不高，需要施用大量对环境有害的肥料才能对它们完全加以利用。中国科学院的傅向东等人的研究表明，提高GRF4蛋白的活性可以提高作物的氮素利用效率，同时保持其高产量。他们认为将这一研究结果应用于绿色革命品种的育种，或有助于实现农业的可持续发展。

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Dantong Li et al. VCAM-1+ macrophages guide the homing of HSPCs to a vascular niche. Nature 564, 119–124 (2018)

造血干细胞和祖细胞（HSPC）是脊椎动物生命中所需血细胞的全部来源。HSPC最初来自于发育胚胎背主动脉的内皮细胞，随后迁移至专门的微环境中，并进一步生成血细胞。在2018年12月6日刊的《自然》中，中国科学院的潘巍峻及其同事阐述了HSPC的归巢机制。研究人员利用斑马鱼胚胎，发现巨噬细胞样细胞起着“先导细胞”的作用，能引导HSPC归巢并帮助其在微环境中停留。"

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Min Wang et al. A new Jurassic scansoriopterygid and the loss of membranous wings in theropod dinosaurs. Nature 569, 256–259 (2019) 

2019年5月9日刊《自然》封面展现了Ambopteryx longibrachium恐龙的艺术想象图。中国科学院的王敏等人描述了距今1.63亿年的上侏罗统Ambopteryx化石。Ambopteryx是一种擅攀鸟龙科（scansoriopterygid）恐龙，这一类群一般被复原为体型较小、带羽的攀树恐龙，手部和手指均很长。但是Ambopteryx很不一样，它是第二种有证据表明长有羽毛和类似蝙蝠的膜翼的擅攀鸟龙科恐龙——膜翼由名为针状骨的附骨支撑。第一种此类标本是2015年发现的奇翼龙，其膜翼曾引发了一定的争议。Ambopteryx的发现表明奇翼龙并非孤例，除了羽毛之外，擅攀鸟龙科恐龙可能普遍具有类似蝙蝠的翅膀。

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Pei et al. Towards artificial general intelligence with hybrid Tianjic chip architecture. Nature 572, 106–111 (2019)

发展人工通用智能的方法主要有两种：一种基于神经科学，试图构建类似大脑的电路；另一种以计算机科学为基础，让计算机运行机器学习算法。在2019年8月1日刊的《自然》中，清华大学的施路平和他的同事介绍了“天机芯”（Tianjic），一款将前述两种方法集成到同一个混合平台的电子芯片。“天机芯”具有多个可轻松重构的功能核，能同时支持机器学习算法和类脑电路。为了展示这种方法的潜力，研究人员将芯片集成到一辆无人智能自行车中，该自行车可以实现自平衡、语音控制、探测和避障，所有这些功能都源于“天机芯”能够同时处理多种算法和模型。"

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