Nature年度十大杰出研究出爐：超導體能也接近室溫了，亞洲人不一定是從非洲遷徙來的，復旦中科院上榜

栗子 2019-12-16 14:45:23 來源：量子位

栗子 魚羊 曉查 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

2019年即將過去，回顧這一年，由哪些科學研究進展令大眾印象深刻，或者是令學界為之振奮？

最近，Nature雜志公布了去年發(fā)表的十篇杰出論文，其中每一條都與我們息息相關，涵蓋了天文、環(huán)境、物理、化學、醫(yī)學等各個領域的突破性進展。

其中為我們所熟知的研究有：機器狗學習算法、接近室溫超導體的發(fā)現(xiàn)、精確編輯基因、人類近親等等。下面就讓我們來看看這十項重要的研究。

吃不到魚，營養(yǎng)不良

魚類體內，盛產(chǎn)人體需要的微量元素，這些養(yǎng)分有助于預防營養(yǎng)缺乏癥。

科學家們?yōu)?3個國家和地區(qū)，畫出了367種漁獲物當中的養(yǎng)分和這類疾病流行情況之間的關系圖。

結果發(fā)現(xiàn)，有些發(fā)展中國家的漁獲量，應該能夠滿足人口的需求，但在許多熱帶的發(fā)展中國家，很大一部分的漁獲物是被出口，或是被加工當做魚飼料了。

當?shù)貪O業(yè)中，有許多原本為區(qū)域市場提供產(chǎn)品的，現(xiàn)在改成生產(chǎn)魚飼料，為養(yǎng)殖魚供貨了。

雖然，一般都認為養(yǎng)殖魚不會像捕魚那樣讓魚遭受太大的痛苦。但是魚飼料還是捕來的魚，比如沙丁魚。而且養(yǎng)殖魚很多都是銷往高收入的國家和地區(qū)，當?shù)氐牡褪杖肴巳耗艹缘降聂~就更少了。

所以，在考慮“我們應該吃什么樣的魚”的時候，也該對“我們”這個概念有個更廣闊的認識了。Hicks團隊指出了一個方向，就是應該關注人們到底能不能吃到魚，這樣來預防微量元素缺乏的情況。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1592-6

亨廷頓舞蹈病有了新療法

亨廷頓舞蹈病，是亨廷頓蛋白 (HTT) 當中，谷氨酰胺氨基酸的殘基 (Residues) 異常拉伸引起的。

來自復旦大學的科學家們關注到一種可以利用的機制：細胞通過自噬過程來降解突變后的亨廷頓蛋白(mHTT) 引起的，這是一種清理機制，它依靠一種叫做自噬小體的囊泡，來吞噬蛋白質。

于是提出了一種假設：如果一種化合物，既和突變型多聚谷氨酰胺束 (Polyglutamine Tract) 結合，也和LC3B蛋白質結合，它就可以令突變的亨廷頓蛋白被吞噬，增強清理效果。

科學家們做了小分子篩選，來找出這樣的化合物；然后用了野生型HTT做了反篩選，淘汰那些和正常蛋白也綁定的化合物。

最終，團隊找到了4種化合物，能夠改善亨廷頓舞蹈病患者的病情。

而除了亨廷頓舞蹈病，其他涉及多聚谷氨酰胺擴展的疾病，也可能用這種方法打開突破口。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1722-1

海王星又有一顆衛(wèi)星被發(fā)現(xiàn)

△海王星

1989年，NASA旅行者2號，發(fā)現(xiàn)了海王星的6顆衛(wèi)星。它們都在海王星最大的那顆衛(wèi)星的軌道之內，屬于內衛(wèi)星

如今，Showalter團隊又正式發(fā)現(xiàn)了第七顆內衛(wèi)星，命名為Hippocamp。

一開始是叫做S/2004 N 1，以及海王星14，這顆衛(wèi)星其實在2004-2005年之間以及2009那年都被NASA的哈勃望遠鏡拍下來過。

Showalter如今測算了它的大小和軌道。這顆衛(wèi)星的寬度只有34千米，和兄弟姐妹比起來顯得很小，它是在海王星第二大的衛(wèi)星Proteus內部運轉的。

因為它和Proteus的關系，也因為它們兩個在海王星內部系統(tǒng)里的角色，這一次發(fā)現(xiàn)非常讓人著迷。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1722-1

接近室溫的超導

超導體，就是傳遞電能的效率達到100%的材料。應用廣泛，比如醫(yī)院里的核磁共振。

可超導存在的溫度遠遠低于室溫，所以應用條件受到了嚴格限制。

Drozdov團隊報告了幾個關鍵結果，證實當壓強達到100萬個地球大氣壓強的時候，各種富含氫的氫化鑭們能在250 K，也就是零下20度左右時變成超導體。

離室溫的295K已經(jīng)沒有那么遙遠了。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1201-8

CRISPR精確編輯基因

過去的在基因編輯工具受到復雜細胞過程的影響，其效率和精度似乎都受到了根本的限制。

來自哈佛大學的研究發(fā)現(xiàn)，CRISPR這個“搜索和替換”工具，已經(jīng)可以精確地編輯基因。

在這個過程中，RNA向導的“搜索”部分將Cas9蛋白導向DNA靶標中的特定序列，切割兩條DNA鏈中的一條。

然后，逆轉錄酶會產(chǎn)生與引導被替換部分DNA序列的互補工作，并將其安裝在切割末端處，以取代原始DNA序列。

DNA修復后可以產(chǎn)生完全編輯的雙鏈體，幾乎完全避免了之前不完美的編輯。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1711-4

冰蓋下的甲烷釋放

冰川和冰蓋下的沉積物蘊藏著碳化合物，在某些條件下可轉化為甲烷這種溫室氣體。

來自英國布里斯托大學的研究者，直接測量了夏季從格陵蘭冰原的陸地冰川中排出的甲烷。釋放到大氣中的甲烷數(shù)量與其他陸地河流相當。因此，冰下沉積物可以作為甲烷的局部來源，從而證實了其他研究的結果。

這項研究說明。我們的行星冰冷地帶是如何以意想不到且可能重要的方式，與周圍的地球系統(tǒng)相互作用。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0800-0

父系線粒體DNA也能遺傳

關于父系線粒體DNA（mtDNA）的傳播是否可以與母系mtDNA的傳播共存存在很多爭議，通常的觀點認為，線粒體和mtDNA僅從母親處遺傳。

真核生物（例如動物，植物和真菌）的DNA存儲在兩個細胞區(qū)室：細胞核和線粒體細胞器中。健康人的線粒體DNA（mtDNA）分子基本相同。但是，在患有由mtDNA突變引起的疾病的人中，正常的和突變的mtDNA分子通常共存于單個細胞中，這種情況稱為異質性。

線粒體DNA被認為僅來源于母親的卵細胞，沒有父親貢獻，但是Luo等人顛覆了這一認知，確定由雙親線粒體遺傳引起的mtDNA異質性的三種情況。先前的研究表明，線粒體吞噬是細胞“吃掉”自身線粒體的過程，在選擇性消除父體線粒體中起一定作用。因此，父系mtDNA傳播的這些罕見情況可能歸因于線粒體更新不足。

論文地址：
https://doi.org/10.1073/pnas.1810946115

奔跑的機器狗

眾所周知，機器人的步態(tài)運動和手動靈活性差。即使是在模擬中表現(xiàn)出色的機器人，經(jīng)過看似很小的物理障礙時，也會被絆倒。

Hwangbo等人在Science Robotics發(fā)表的論文指出，用數(shù)據(jù)驅動的方法設計機器人軟件，可以提高機器人的運動技能。

他們使用ANYmal機器狗演示了他們的方法：這只四足機器人能夠精確且節(jié)能地遵循身體動作命令，并且比以前更快地運行。

論文地址：
https://robotics.sciencemag.org/content/4/26/eaau5872

“雙擊”化學反應

銅催化的反應，又叫做CuAAC，是點擊化學的典型代表。

如果反應又操作簡單，又高產(chǎn)，又可以應用于許多化合物，但選擇性極高 (Exceptionally Selective) ，就是說發(fā)生反應的基團只能在彼此之間反應——這樣的反應就叫做點擊化學。

CuAAC反應應用很廣泛，但如果能夠應用在疊氮化物 (有N3基團) 上就更好了，應用范圍就會更廣。

如今，中科院Meng團隊發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)SO2N幾乎可以與任何一級胺 (帶有NH2基團) 反應，并且產(chǎn)率接近100%。

于是，團隊造出了一個擁有1224個疊氮化物的庫。庫里面的化學反應，速度、廣泛程度以及效率都達到了點擊化學的標準。此外，制備出的溶液可以直接用來做CuAAC反應。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1589-1

亞洲發(fā)現(xiàn)了人類近親物種

這一篇是讀者評選的結果。

Détroit團隊，在菲律賓發(fā)現(xiàn)了人類的近親物種，并命名為Homo luzonensis (呂宋人) 。

關于亞洲人類進化的知識日新月異，這就迫使學界重新審視“亞洲人是從非洲遷移到亞洲大陸”的舊觀念。這次發(fā)現(xiàn)，將引發(fā)科學界的大量辯論。

因為，這次發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表示，直立人可能不是唯一踏遍地球的早期人類。

人類的基因進化路線，可能比我們原本想象得更加復雜，更加有趣。

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1067-9

—?完?—