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2016年11月01日 ～ 2016年12月01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。
Figure 1: The lower jaw of Andreolepis.
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。
Figure 2: THC binds to CB1 receptors on glutamatergic and GABAergic neurons, disrupting normal endocannabinoid retrograde signalling from dopaminergic neurons.
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。
癌细胞内的端粒维护
Nature 539 (2016年11月03日)
癌细胞之所以能扩增并长期存在，一方面是它们够在持续分裂的过程中维持端粒长度。
科学家们在超过十分之一的癌症中发现了一种不依赖端粒酶的端粒延长机制——端粒延长替代机制(ALT)。
Figure 3: Break-induced telomere synthesis occurs by long-tract unidirectional telomeric recombination.
Roger Greenberg及同事表明，存在ALT的癌细胞中形成了一种专门的复制体，该复制体能够从双链断裂开始，在端粒上合成长束DNA。这一过程独立于许多经典复制和同源依赖修复成份。
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。
Figure 4: Identification of Sik3 splicing mutation responsible for reduced total wake time.
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。
Figure 5: Scanning transmission electron microscopy has been used to reveal the hexagonal arrangement of the uranium atoms in a solution of uranyl acetate.
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。
假基因没那么“假”
Nature 539 (2016年11月03日)
假基因指的是累积了提前终止密码子(PTC)的基因，被视为“垃圾”DNA。人们一度认为，它们或许能生成调控RNA或小的多肽片段，但是不能编码功能蛋白。
Richard Benton及同事报告，果蝇(Drosophila sechelia)体内的IR75a假基因有效地通读翻译了它的PTC，从而编码了一个功能性嗅觉受体，这一过程仅发生在神经元内。
Figure 6: Ir75a encodes an acetic acid receptor in D. melanogaster and is a transcribed pseudogene in D. sechellia.
作者进一步在不同的嗅觉受体家族和不同物种中，辨认出了其它多个这样的“伪-假基因”，它们虽然有PTC，但仍能像功能基因一样发挥作用，这意味着基因组注释应接受重新审视，尤其是对含PTC的疾病基因。
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。
封面：Ara Hacobian。
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。
Figure 7: Transplanted embryonic neurons develop pyramidal neuron morphology.
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。
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。
Figure 8: Macrophage FAS ablation ameliorates diet-induced insulin resistance and inflammation in mice.
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。
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。
Figure 9: Model setup and frictional behaviour for a Si tip sliding over a graphene/a-Si substrate system at 300 K.
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。
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。
Figure 10: Emergent phenomena from spin–orbit coupling (SOC) at surfaces and interfaces.
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。
本文选自Natureasia网站
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