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《Nature》4月最受关注的十篇论文

来源/作者:genelibs   发表时间:2016-04-07 10:23:48  
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  CRISPR–Cas9 基因编辑工具的发展使分子生物学发生了革命性变化。被用来改变病毒、细菌、动物和植物基因组的该工具,具有揭示基因组组织的秘密、对抗疾病、改良作物和培育定制宠物以及很多其他方面的潜力。

 

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3月7日 ~ 2016年4月6日):

CRISPR–Cas9 基因编辑工具
Nature 531 (2016年3月10日)
CRISPR–Cas9 基因编辑工具的发展使分子生物学发生了革命性变化。被用来改变病毒、细菌、动物和植物基因组的该工具,具有揭示基因组组织的秘密、对抗疾病、改良作物和培育定制宠物以及很多其他方面的潜力。所有这些都给监管部门造成了需要应对的艰巨道德问题,而这一点更因为关于该方法已被用来改变人类胚胎基因组的消息发布而复杂化了。本期Nature特刊对CRISPR–Cas9 的现状进行调查,并提出这样一个问题:我们希望一个基因被编辑过的世界是什么样子的?


中国对全球气候系统的影响
Nature 531 (2016年3月17日)
迅速工业化经常被认为增加了中国对气候系统的影响,但所造成的变化程度仍然非常难以量化。Bengang Li等人采用生物地化和大气模型、结合一组观测数据集给出了带有不确定性的分部门估计结果。他们发现,前工业化时期以来全球 “辐射强迫” (radiative forcing)的增强(实质上就是变暖程度的增大)大约10%是由中国造成的。二氧化碳是最大变暖因素,但甲烷和炭黑也很重要。硫酸盐气溶胶会产生一个很强的对抗效应,试图减少污染的努力有可能产生加快中国对 “辐射强迫”之贡献的效应,除非同时采取减少排放的措施。

通过细胞再生恢复视力
Nature 531 (2016年3月17日)
对白内障(导致失明的最主要病因),目前惟一治疗方法是,通过手术将受损的晶状体取出来,植入一个人工晶状体。该方法有其局限性,所以人们对存在一种再生医学方法的可能性有很大兴趣。本期Nature上发表的两篇论文所报告的研究成果有可能让我们离实现这种可能性更近一些。Kang Zhang及同事分离了哺乳动物晶状体上皮干细胞/祖细胞,发现Pax6和Bmi1是它们的再生所需的。他们还建立了一个可保留这些细胞的清除受白内障影响组织的程序,并且对患白内障的野兔、猕猴和人类婴儿实现了晶状体再生。 在第二篇论文中,Kohji Nishida及同事描述了从人诱导多能干细胞在试管中生成“自形成外胚层自主多区域” (SEAM)结构的一个方法。SEAM包括来自眼表面外胚层、晶状体、神经视网膜和视网膜色素上皮细胞的不同细胞系。以前的实验主要关注获得一个细胞类型。本文作者发现,来自SEAM的细胞,当被移植给一个失明的动物模型时,还可以形成功能性角膜上皮。

性使得自然选择更高效
Nature 531 (2016年3月10日)
对有性繁殖尽管代价大却又普遍存在的事实做出解释,是演化生物学中一个长期未能解决的著名问题。理论和一些实验研究都提出了各种机制, 如克隆干涉的降低或减少有害突变 “搭便车”的能力的降低等。以酿酒酵母的实验演化作为一个模型系统,Michael Desai及同事对有性和无性种群的适应性在序列层面的动态进行了对比。他们发现,有性繁殖通过减少有益突变之间的克隆干涉提高适应性,改变被自然选择固定的突变类型。这样的净效应是,有性繁殖会加快适应过程,让自然选择更高效地将有益突变从有害突变中分选出来。

大脑导航功能即便在睡眠中也未停止
Nature 531 (2016年3月10日)
几十年的研究表明,哺乳动物导航系统(基于海马体内部和周围)在运动过程中跟踪一个动物的位置。然而过去并不清楚当动物停止运动时大脑是否还跟踪以及怎样跟踪位置。这项研究显示,大脑一直在跟踪位置,不管是在运动中还是在休息时。Loren Frank及同事在海马体的CA2区域识别出一类截然不同的海马体神经元,它们不仅在清醒不动时、而且在睡眠过程中都传递关于当前位置的信号。

肝病与癌症的联系
Nature 531 (2016年3月10日)
非酒精性脂肪肝(NAFLD)是慢性肝病的最普遍病因之一,被认为是从代谢上来讲易导致肝癌的一个因素。利用小鼠模型和来自NAFLD患者及健康对照组的样本,Tim Greten及同事显示,NAFLD通过亚油酸的生成、线粒体功能的破坏和CD4+ T-细胞的选择性丢失来促进肝细胞癌变,导致抗肿瘤免疫能力降低。

细胞内蛋白降解的控制
Nature 531 (2016年3月31日)
真核生物的细胞内蛋白降解在很大程度上是由 “cullin–RING 泛素连接酶”(CRLs)控制的。这些酶和它们基质的结构差别很大,但都是由一个复合物、即 “COP9信号小体” (CSN)调控的。 是什么使CSN成为各种不同CRL的一个主调控因子的?Nicolas Thomä及同事发表了CSN–CRL4复合物的生物化学数据和低温电镜图像,显示存在一个诱导产生的适应性机制(induced-fit mechanism),该机制只在存在一个没有与某一基质相结合的、被催化激活的CRL的情况下才会激活CSN。作者识别出了独特的CSN–CRL连接和特异性不是很强的CSN–CRL连接。

南极洲冰层对海平面上升的贡献
Nature 531 (2016年3月31日)
本期Nature的封面图片所示为2016年1月9日西南极 “思韦茨冰川” (Thwaites Glacier) 端部的冰崖的一幅由 “Landsat 8”卫星拍摄的自然色拼接图。Robert DeConto 和 David Pollard采用一个新改进的、 按“上新世”和 “末次间冰期”的海平面估计值做了校准的数值冰层模型,来预测今后五个世纪南极洲由一系列不同的温室气体情景所驱动的演变。该模拟显示,南极洲冰层对海平面上升的贡献潜力是在从几乎没有贡献到在2100年之前贡献超过一米、在2500年之前贡献超过15米之间。令人吃惊的高端估计值来自不减少的温室气体排放量和以前估计不足的两个机制:由表面融水造成的冰裂和大冰崖的坍塌。低端估计值表明,通过采取强有力的措施控制气候变化,能够极大减小人类社会受海平面上升影响的风险。

一种超导体的晶体相的几何形状
Nature 531 (2016年3月17日)
这篇论文发表了对砷化镓纳米线在两个晶体相(一个是闪锌矿的稳定体相;另一个是亚稳态的纤维锌矿)中生长及在二者之间切换过程中所做的非常详细的原位电镜观察结果。所获得的图像显示,正是在生长中的纳米线顶端的液滴的几何形状通过纳米线的多面边缘结构在控制要选择哪个相。这项研究是一个了不起的技术成就,有可能导致对纳米线的精密相控制,这是为实现在量子光学和纳米电子领域的应用所取得的一个实质性进展。

气候敏感型生态系统被发现
Nature 531 (2016年3月10日)
气候变化研究中的一个关键问题是,怎样识别对气候变化最敏感的生态系统。这项研究利用在2000年2月和2013年12月间收集的MODIS卫星数据来建立一个新的评价指标,即 “植被敏感度指数”,它所测定的是生态系统对三个关键的气候变量——气温、水可获得性和云层——的外部作用力的反应。该指数可被用来在全球尺度上以高空间分辨率识别生态系统的恢复能力状态(或称弹性状态)。对气候变化的敏感度大的区域在中亚、北美和南美的北极冻原、北方雨林和热带雨林、高山地区、稀树荒原和草原地区、南美东部的 “卡廷加” (Caatinga)落叶林、以及澳大利亚的东部地区明显存在。

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