Nature 一周论文导读 | 2018 年 3 月 8 日

审校 紫苏 咖喱 大头 小勺 金庄维

行星科学

Planetary science

【封面故事】Clusters of cyclones encircling Jupiter’s poles

围绕木星两极的气旋簇

A. Adriani, A. Mura, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25491

图片来源：nature.com

（导读 雷鸣）本文报道了朱诺航天器在木星两极上方的探测结果。可见光和红外图像显示，木星两极各有多边形结构的大型气旋簇。北极有 8 颗气旋绕其核心气旋旋转，南极则有 5 颗气旋绕其核心气旋旋转。其它行星上没有找到过类似的结构。这些气旋的演化过程，以及彼此为何没有合并，仍然有待进一步探索。

Abstract

【封面故事】Measurement of Jupiter’s asymmetric gravity field

观测木星的不对称重力场

L. Iess, W. M. Folkner, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25776

（导读 雷鸣）本文运用朱诺航天器精确多普勒追踪手段研究木星重力谐波（包括奇次谐波和偶次谐波），发现大气和内部气流导致南北重力场不对称。相关论文提供了气流垂直分布图，以及对木星气动深度的精确限制。

Abstract

【封面故事】Jupiter’s atmospheric jet streams extend thousands of kilometres deep

木星大气喷射气流（向下）延伸至数千公里深处

Y. Kaspi, E. Galanti, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25793

（导读 雷鸣）本文对朱诺航天器探测的木星奇次重力谐波进行分析研究，结果表明，所观测到的喷射气流延伸至云层以下约 3000km 处（大概是磁耗散区域）。通过重力场反推风场，研究计算出了深层大气和内部气流的垂直分布。上述结论表明，木星大气质量约为木星总质量的 1%。

Abstract

【封面故事】A suppression of differential rotation in Jupiter’s deep interior

木星深处差分旋转的抑制

T. Guillot, Y. Miguel, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25775

（导读 雷鸣）本文对朱诺航天器探测的木星偶次重力谐波进行分析研究，发现木星深处的旋转方式如同一个固体，与大气相比，差分旋转至少降低一个数量级。研究同时发现，纬向气流延伸至云层以下 2000-3500km 深处，与奇次谐波研究结果一致。分析表明，该深度处导电率增大，磁场拖曳会抑制差分旋转。

Abstract

生物学

Biology

The Beaker phenomenon and the genomic transformation of northwest Europe

欧洲西北部的陶杯现象和基因组变化

Iñigo Olalde, David Reich, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25738

（导读 郭思瑶）公元前 2750 到 2500 年间，贝尔陶杯文化广泛出现在欧洲西部和中部，消失在公元前 2200 到 1800 年间。是文化传播还是人口迁移驱动此过程，仍处于争论之中。科研人员发布了欧洲人在新石器时代，铜器时代和青铜器时代的基因组数据。通过分析其遗传联系，发现文化传播和人口迁移在此过程中均发挥了重要作用。

Abstract

The genomic history of southeastern Europe

欧洲东南部的基因组史

Iain Mathieson, David Reich, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25778

（导读 郭思瑶）公元前七千年中期农业首次被引入欧洲，这与安那托利亚人在东南部的定居有关。为了理解这一动态变化，科研人员分析了公元前 12000 到 500 年间的 225 个生活在欧洲东南部远古个体的基因组。结果发现欧洲北部和西部的首批农民与少量狩猎采集者发生遗传接触，在欧洲东南部蔓延开来。而欧洲东南部在这些农民到达后继续作为东部与西部的联系枢纽。

Abstract

Hierarchical neural architecture underlying thirst regulation

一种层级神经结构构成摄水行为调控的基础

Yuki Oka, Vineet Augustine, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25488

图片来源：reliawire.com

（导读 董堃）摄水行为受内外刺激影响会发生改变，然而其背后的神经环路尚未明确。本研究发现小鼠脑内终板中存在一个层级神经结构调控渴觉，位于中央视前核部的表达 NO 合成酶的神经元负责整合渴觉驱动神经元传输的信号，并且还存在一个抑制系统。此外，如果中央视前核部的 GLP1R 神经元功能失调则会导致动物出现过量摄水的行为表现。这些结果为研究动态的体内水平衡做出了贡献。

Abstract

Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota

在人类肠道微生物群形成过程中，环境主导着宿主的遗传特性

Eran Elinav, Eran Segal, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25973

（导读 郭思瑶）肠道微生物群的形成受多重因素影响，但各个因素所占的比重尚不清楚。科研人员分析了不同祖先起源的 1046 名个体的表现型和基因组数据，发现肠道微生物群与基因祖先的联系不大，宿主遗传起到的作用有限。相反，处于同一环境的人肠道微生物组有着高度相似性。微生物组还可帮助预测许多人类特征，比如血糖和肥胖的检测。

Abstract

Social norm complexity and past reputations in the evolution of cooperation

合作演化中的社会规则复杂性和过去声望

Fernando P. Santos, Francisco C. Santos and Jorge M. Pacheco

https://www.nature.com/articles/nature25763

（导读 阿金）间接互惠在已知合作机制中最为复杂，它涉及取决于社会道德规范的个人声望和社会地位。本研究在模型中包含了过去声望来探索与促进合作的关键。结果表明能够带来最大合作的复杂性最低的规范并不以过去的声望加以区分，在考虑“复杂性成本”的决策过程中尤为明显。表明复杂环境中简单的道德原则能够引发合作。

Abstract

Global elevational diversity and diversification of birds

全球鸟类的海拔梯度多样性和多样化

Ignacio Quintero and Walter Jetz

https://www.nature.com/articles/nature25794

（导读 寒雨）为探讨山地生物多样性的海拔梯度和演化起源，本研究利用重抽样法对全球 46 个主要山脉的 8470 种鸟类进行分析，发现海拔越高，鸟类物种多样性越低；但多样化速率越高，挑战了以往观点。此外，气候的快速波动促进了各海拔段的多样化速率，持续且频繁的快速多样化进程维持了高海拔生物多样性的独特性和高度适应性。

Abstract

Regeneration of the lung alveolus by an evolutionarily conserved epithelial progenitor

进化上保守的上皮祖细胞再生肺泡

Edward E. Morrisey, William J. Zacharias, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25786

（导读 阿金）肺部等器官包含的兼性祖细胞在损伤之后参与再生过程。本研究确认 2 型肺泡细胞群中响应 Wnt 信号肺泡上皮祖细胞（AEP）谱系为主要兼性祖细胞，在急性肺部损伤后会快速扩张以再生大部分肺泡上皮组织，表现出独特的转录组、表观基因组和功能表型。由此代表人类肺部再生策略新靶标。

Abstract

The SMAD2/3 interactome reveals that TGFβ controls m⁶A mRNA methylation in pluripotency

SMAD 2/3 相互作用组揭示 TGFβ 在多能性中控制 mRNA 的 m⁶A 甲基化

Ludovic Vallier, Alessandro Bertero, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25784

（导读 郭怿暄）TGFβ 通过细胞内效应因子 SMAD2 和 SMAD3 与转录调节因子相互作用控制靶基因活性，发挥多种重要功能。本研究在人类多能干细胞 SMAD2/3 的相互作用组中发现 METTL3–METTL14–WTAP 复合体，它可介导一些早期细胞命运决定相关转录本 RNA 中 A 向 m⁶A 的转化，从而使其稳定性下降。其中包括快速下调多能因子基因 NANOG，使细胞适时退出多能性，开始分化。

Abstract

Hierarchical roles of mitochondrial Papi and Zucchini in Bombyx germline piRNA biogenesis

线粒体蛋白 Papi 和 Zuc 蛋白在家蚕生殖系 piRNA 产生中发挥的层级式作用

Mikiko C. Siomi, Kazumichi M. Nishida, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25788

（导读 郭怿暄）动物生殖系中 piRNA 与 PIWI 蛋白结合，从而控制转座子活性并维持基因组完整。本研究发现家蚕中失去 Zuc 内切酶可造成 piRNA 中间体在位于线粒体的 Papi 复合物上异常聚积，重组 Zuc 可将其加工为成熟 piRNA。家蚕 piRNA 的合成涉及多层级过程，其 5’末端由 PIWI 剪切完成，3’端由 Zuc 内切形成，成熟 piRNA 不具有周期特性。

Abstract

The mechanism of eukaryotic CMG helicase activation

真核生物 CMG 解旋酶的激活机制

John F. X. Diffley, Max E. Douglas, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25787

（导读 阿金）本研究展示了真核生物 DNA 复制起始过程中解旋酶激活、双向复制起始的机制：首先，双六聚体 MCM 复合物形成并环绕 DNA 双链，MCM 形成过程中将 ATP 水解为 ADP；随后触发因子导致 ADP 释放，再次结合 ATP 时则引发 MCM 重组为两个 CMG 解旋酶复合物，分别环绕一条 DNA 链；接下来 Mcm10 借助 ATP 水解进一步激活 CMG 活性，使其完全结合 DNA 单链并起始双向复制。

Abstract

Structure of the D2 dopamine receptor bound to the atypical antipsychotic drug risperidone

结合非典型抗精神病药物利培酮的 D2 多巴胺受体的结构

Sheng Wang, Bryan L. Roth, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25758

（导读 柳寒石）多巴胺是一种神经递质，它的失调会导致很多疾病。D2 多巴胺受体（DRD2）是治疗精神类疾病的主要靶点，但以其为靶点的药物会导致严重的副作用。本文报道了一种广泛使用的非典型抗精神类药物利培酮与 DRD2 结合的复合物结构，揭示了抗精神类药物与多巴胺结合的一种新模式，该模式对于利培酮以及其它相关药物发挥功能是必须的。

Abstract

材料科学

Materials science

Monolayer atomic crystal molecular superlattices

单层原子晶体分子超晶格

段镶锋（加州大学洛杉矶分校）, 廖蕾（湖南大学）等

https://www.nature.com/articles/nature25774

图片来源：Peter Allen

（导读 阿金）基于二维原子晶体的范德华异质结构，可以构建人造超晶格。但典型的制造策略对于高阶超晶格仍有难度。本研究报告一种电化学分子插层方法，利用黑磷为模型系统，插入十六烷基三甲基溴化铵，产生单层磷烯分子超晶格。由其制造的晶体管开/关电流比率超过 10⁷，具有优异的迁移性和稳定性。该研究为相关基础研究和技术应用提供了一个新平台。

Abstract

GaN/NbN epitaxial semiconductor/superconductor heterostructures

GaN / NbN 外延半导体/超导体异质结构

Rusen Yan, David J. Meyer, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25768

（导读 阿金）结晶超导体上半导体异质结构的直接外延生长仍具挑战性。本研究报道使用分子束外延，直接在超薄氮化铌（NbN）结晶超导体顶部生长氮化铝镓/氮化镓（AlGaN /GaN）量子阱异质结构。由此得到的半导体中，高迁移率二维电子气显示出量子振荡。这使得半导体晶体管可直接在结晶超导体顶部生长和制造。这种异质结构将超导体的宏观量子效应与 III 族氮化物半导体的丰富电子和光子性质相结合，开辟了一系列可能性。

Abstract

地球科学

Geoscience

CaSiO3 perovskite in diamond indicates the recycling of oceanic crust into the lower mantle

钻石中的 CaSiO3  钙钛矿表明海洋地壳进入下地幔的再循环

F. Nestola, N. Korolev, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25972

（导读 阿金）实验室试验和地震学数据为地球地幔深处的丰富较高的矿物描绘出清晰的理论图景，但推测第四丰富的硅酸钙（CaSiO3）的高压钙钛矿结构多晶型物从未被发现过。本研究报道南非库里南（Cullinan）金伯利岩钻石中发现了本矿物，为海洋地壳再循环和地表碳挤入下地幔提供证据。

Abstract

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