Nature 一周论文导读 | 2018 年 6 月 8 日
审校： 小勺 小锅 大头 访冬 向菲菲
制版：阿金
生物学
Biology
【封面故事】Molecular tuning of electroreception in sharks and skates
鲨鱼和灰鳐体内的电感应分子调节机制
Nicholas W. Bellono, Duncan B. Leitch and David Julius
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0160-9
图片来源：phys.org
（导读：阿金）古代软骨脊椎动物，如鲨鱼和鳐鱼等，拥有特殊的电感应器官来检测微弱电场并传送至中枢神经系统，鲨鱼用这种能力来捕食，而鳐鱼则用来相互沟通。本研究分析了它们的电感应细胞，发现它们使用相似的低阈值电压门控钙离子通道启动细胞活性，通过不同的钾离子通道调节其活性，控制电感应活动检测信号，从而适应各自的生活方式和环境。
Abstract
Genomic atlas of the human plasma proteome
人类血浆蛋白质组的基因组图谱
John Danesh, Adam S. Butterworth, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0175-2
（导读 郭怿暄）血浆蛋白质具有重要生物功能，是众多药物的直接靶点。但控制不同个体间血浆蛋白水平差异的遗传因子尚不清楚。本研究对健康捐赠者的血浆蛋白组遗传结构进行研究，发现1478种蛋白质与1927个基因相关关系。蛋白定量性状位点与基因表达定量性状位点、疾病相关位点重合，蛋白质生物标志物与疾病具有因果关系。这将对寻找治疗靶点及药物开发带来巨大帮助。
Abstract
Cortical direction selectivity emerges at convergence of thalamic synapses
丘脑突触的汇聚过程导致了大脑皮层对运动方向的特异性
Anthony D. Lien and Massimo Scanziani
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0148-5
（导读 阿金）大脑皮层神经元通过整合有关不同时间滞后的不同空间位置的信息输入选择性地响应运动方向。本研究展示在这个过程中，有大约80 ± 10个丘脑神经元在视觉刺激过程中激活小鼠大脑视觉皮层神经元，带有适当时空偏差的丘脑信息输入整合导致皮质神经元出现方向选择性的原始偏差。从而反映出动物视觉系统的基本特征。
Abstract
Late-surviving stem mammal links the lowermost Cretaceous of North America and Gondwana
晚期存活的主要哺乳动物证明白垩纪时期早期北美洲和冈瓦纳大陆相连
Adam K. Huttenlocker, Zhe-Xi Luo, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0126-y
（导读 阿金）小贼兽目哺乳类生存于晚三叠纪至晚侏罗纪，但其化石分布有限。本研究在北美洲发现首个白垩纪早期大型小贼兽目颅骨化石，具有哺乳类干群和冠群混合特征，牙齿特征表明摩洛哥的疑似白垩纪多尖齿兽目与其具亲缘关系，应隶属此目，暗示早期哺乳动物在侏罗纪-白垩纪交替期间可能在泛古大陆广泛分布。
Abstract
Pairwise and higher-order genetic interactions during the evolution of a tRNA
tRNA演化过程中的成对和高阶遗传相互作用
Júlia Domingo, Guillaume Diss and Ben Lehner
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0170-7
（导读 阿金）遗传和演化的核心问题是突变结果对遗传环境的依赖程度，目前尚未清楚遗传相互作用在多种基因表型内的稳定及活跃程度。本研究量化分析了酵母tRNA中超过500个密切相关的基因表型内87对突变之间4.5万多个遗传互作，发现所有变异对在至少 9%的遗传背景中发生互作，而高阶遗传互作也非常活跃。因此，准确地遗传预测要求在不同遗传背景下测量突变效应，同时还需考虑高阶上位相互作用。
Abstract
The coding of valence and identity in the mammalian taste system
哺乳动物味觉系统中的价态和识别编码
Charles S. Zuker, Li Wang, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0165-4
图片来源：Medical Xpress
（导读 阿金）味觉系统中识别促味剂的能力让动物能够区分各种基本味道，而促味剂的价态能够引发动物的选择性行为。本研究表明大脑皮层响应甜味和苦味的神经元会强烈投射到杏仁核的不同区域，传递对味道的偏爱或厌恶信号。通过调控小鼠杏仁核的这些区域，研究人员逆转了小鼠对甜味和苦味的偏好。该研究解释了味觉系统如何对味道形成刻板印象，以及对味道偏好的神经调控机制。
Abstract
Self-organization of a human organizer by combined Wnt and Nodal signalling
结合Wnt和Nodal通路使人体“组织者”发生自组织
E. D. Siggia, A. H. Brivanlou, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0150-y
（导读 陈月欣） 原条的发育及伴同的“组织者”标志着原肠期的第一阶段，但我们对人类胚胎中的这些结构所知甚少。本研究通过研究人胚胎干细胞微小模式聚落发现，Wnt信号足以诱导原条的发育，而Wnt和Activin一并诱导了组织者的形成。这一发现在人类胚胎学中具有里程碑式的意义。
Abstract
Disruption of the beclin 1–BCL2 autophagy regulatory complex promotes longevity in mice
破坏beclin1-BCL2自噬调节复合物延长老鼠寿命
Ming Chang Hu, Beth Levine, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0162-7
（导读 王思菲）自噬可延长某些模式生物的寿命，但对哺乳动物是否也有延寿作用尚不明确。本研究发现Beclin1突变小鼠模型的基础自噬水平升高，较野生型长寿，且较少发生衰老相关肾病、心脏病和肿瘤。缺乏抗衰老蛋白小鼠的早衰表型可被beclin 1突变挽救。因此，破坏beclin-BCL2复合物能增加哺乳动物细胞自噬，有效预防早衰，增长健康期限和延长寿命。
Abstract
Hippo/Mst signalling couples metabolic state and immune function of CD8α+ dendritic cells
Hippo / Mst信号通路耦合CD8α+树突细胞的代谢状态和免疫功能
Jiyang Yu, Hongbo Chi, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0177-0
（导读 王思菲）CD8α+树突细胞能呈递抗原给CD8+ T细胞并引发毒杀性T细胞反应，但选择性协调其功能的分子机制仍未知。作者通过数据驱动系统生物学算法（NetBID）及敲除实验发现Hippo通路的两个激酶（Mst1/2）在CD8α+树突细胞的线粒体能量代谢中发挥重要作用，并通过选择性表达IL-2与非经典NF-κB通路进行对话，表明免疫信号和代谢重编程之间的相互作用使树突状细胞亚群具备不同的功能。
Abstract
Euryhaline ecology of early tetrapods revealed by stable isotopes
稳定同位素揭示早期四足动物的广盐性
Jean Goedert, Christophe Lécuyer, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0159-2
（导读 阿金）早期四足动物及其所在水生环境仍存争议。本研究使用多种稳定同位素（δ13C, δ18O和 δ34S）分析，揭示包括早期四足动物在内的一些泥盆纪脊椎动物生活在河口、三角洲等盐度多变的水生环境中。广盐性可能帮助它们逃过生物灭绝危机并成功登上陆地生活。
Abstract
物理
Physics
A per-cent-level determination of the nucleon axial coupling from quantum chromodynamics
量子色动力学测定核子轴向耦合值到1%的精确度
A. Walker-Loud, C. C. Chang, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0161-8
图片来源：phys.org
（导读 阿金） 核子轴向耦合（ gA）决定了激发中子衰变为质子的速率以及核子间长程吸引力的强度和核物理的其它特征。 但由于量子色动力学的非微扰性，准确测量gA就要求在计算中控制激发态 gA 的信号污染，并能大幅度提升统计精确度。本研究受费曼-海尔曼定理启发，运用一种非常规手段，可克服上述困难，计算得出的gA 值为1.271 ± 0.013，成功将其精确度提高到1%。
Abstract
Observation of anisotropic magneto-Peltier effect in nickel
镍中各向异性磁-帕尔帖效应的观测
Ken-ichi Uchida, Shunsuke Daimon, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0143-x
（导读 阿金）本研究在普通镍片上通过一个各向异性磁-帕尔帖效应，在无结点的单一材料中展示帕尔帖冷却和加热过程。通过主动热成像技术，观察到镍片上受该效应诱导产生的温度变化，发现铁磁体的热电属性能简单地通过改变电流和磁化强度来重新设计。该实验表明镍适用于各向异性磁-帕尔帖效应，有助于进一步发展电子和自旋电子器件的热管理技术。
Abstract
其他
【Electronic engineering-电子工程】Equivalent-accuracy accelerated neural-network training using analogue memory
使用模拟存储器的等效精度加速神经网络训练
Yassine Jaoudi, Geoffrey W. Burr, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0180-5
（导读 董堃）由于传统数字存储芯片和处理器芯片之间需要大量时间进行数据转换，因此神经网络训练费时又耗能。本研究实现一种软硬件混合神经网络，其中涉及20.49万个突触单元，并将相变存储器中的长期存储、易失性电容器的线性更新和可“极性反转”的权重数据传输相结合，以抵消器件之间的固有涨落。这项研究为全连接神经网络上的硬件加速器使用提供了一条新的道路。
Abstract
【Astronomy-天文】Prevalent lightning sferics at 600 megahertz near Jupiter’s poles
木星两极附近600兆赫闪电
Shannon Brown, Michael Janssen, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0156-5
(导读 雷鸣) 本研究运用朱诺航天器微波探测仪探测到600兆赫木星闪电(宽频电磁脉冲)。这种高频闪电不存在于木星赤道附近，但在其两极附近极其普遍，尤其在纬度高于40度的北半球，说明木星湿对流从赤道向两极逐渐增强，暗示木星内部热量优先向两极流动。本研究有利于进一步理解木星的结构、大气循环和能量传递。
Abstract
【Chemistry-化学】Potential enthalpic energy of water in oils exploited to control supramolecular structure
油包水溶剂的潜在焓能控制超分子结构
E. W. Meijer, Nathan J. Van Zee, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0169-0
（导读 卓思琪） 烷烃中的一个空腔仅可容纳一个水分子，其形成所需的自由能与空腔内部相互作用而被抵消。因此，烷烃中未形成氢键的水分子具有潜在焓能。本研究报道该能量是热力学驱动力，促使水分子与油相中基于氢键的共溶聚合体相互作用。研究者结合光谱、量热等技术，证明可利用这一相互作用来调整一维超分子聚合物结构。
Abstract
【Geoscience-地球科学】A global slowdown of tropical-cyclone translation speed
全球热带气旋转化速度的减缓
James P. Kossin
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0158-3
图片来源：The New York Times
（导读 卓思琪）人为大气升温降低了热带气旋转化速度，提高了降水率。本文发现1949-2016年间，热带气旋转化速度每年以10%的速率下降，可能是降雨总量增加主因。不同纬度和地区的转化速率减速幅度不同，但与人为排放改变大气环流的趋势一致。因此，在考虑地区降雨量时，任何系统中热带气旋过去未来的转化速度都非常重要。
Abstract
【Ecology-生态】Body-size shifts in aquatic and terrestrial urban communities
水生和陆地城市群落的规模变化
Thomas Merckx, Caroline Souffreau, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0140-0
（导读 卓思琪）目前通常认为城市偏好小体型物种。本研究通过对十种动物类群抽样分析发现，当体型与扩散呈正协变时，城市将偏好大体型物种，减轻了城市的生态资源低连通性，进一步证实城市热岛效应和城市生境破碎化与严格依赖体型与扩散关系的群落动物体型变化相关，并可能影响城市生态系统功能。
Abstract