最新 23 篇Nature研究论文短评

Nature期刊是世界上最著名和最具影响力的综合性科学期刊之一，其出版社Nature Publishing Group位于英国。Nature的目的在于发表原创的、高质量的科学研究论文，涵盖从基础科学到应用科学的各个领域，包括物理学、化学、生物学、地球科学、医学等。该期刊的影响因子也极高（最新的影响因子为50.5），是科学界极为重视的一个出版平台。

最新一期Nature发表的研究论文：

1. 果蝇连接组
2. 高温超导性
3. 果蝇全脑连接组网络统计
4. 成年果蝇神经元连线图
5. 减数分裂染色体配对
6. 闪烁伽马射线
7. 计算脑模型
8. 气候变率
9. 热带气旋死亡率
10. 全脑注释
11. TET2和癌症
12. 再生干细胞
13. 动态伽马射线发射
14. 视觉系统分析
15. 视觉特征导航
16.人类溶酶体跨膜蛋白LYCHOS结构
17. 钙通透AMPA受体研究
18. 果蝇行为研究
19. CRISPR筛选衰老因子
20. 内共生关系
21. 太阳能电池制造
22. 钙钛矿光伏材料
23. 杂质修复界面工程

以下是本期Nature文章汇总信息：

【1】The fly connectome reveals a path to the effectome（果蝇连接组揭示通向效应组的路径）：这篇文章分析了果蝇的大脑连接组，揭示了多维动态特征并支持许多独立的小回路。研究提出利用光遗传技术进行干扰，以高效学习全脑因果神经动态模型，具有重要的神经科学研究价值。

【2】Bulk high-temperature superconductivity in pressurized tetragonal La2PrNi2O7（在加压四方La2PrNi2O7中观察到大宗高温超导性）：该研究通过在高压条件下观察到清晰的抗磁信号，表明该材料在约75K以下呈现高温超导性。这一发现对超导材料的研究和应用具有重要意义。

【3】Network statistics of the whole-brain connectome of Drosophila（果蝇全脑连接组的网络统计）：这项研究揭示了果蝇大脑的高度重复性和丰富的俱乐部结构，30%的神经元表现出优先连接。这为理解复杂神经网络的组织结构提供了新视角。

【4】Neuronal wiring diagram of an adult brain（成年果蝇大脑的神经元连线图）：FlyWire项目提供了完整果蝇大脑的神经元连线图，并进行了细胞类型、类别和预测神经递质的注释。这一工具有助于深入探索果蝇大脑的功能和结构。

【5】Rapid homologue juxtaposition during meiotic chromosome pairing（减数分裂染色体配对过程中的快速同源体并置）：本研究实时观察了酵母菌减数分裂中同源染色体配对的动态过程，揭示了染色体位点的快速相互作用。这对理解遗传学中的配对机制至关重要。

主要发现包括：

配对过程：同源染色体能在短时间内迅速接近并完成配对。

快速同源接近（RHJ）：相应位点在1.8微米内快速接近，约6分钟内完成配对。

移动和对齐：初始快速移动到400纳米的对齐状态，随后通过选择机制精确配对到100纳米。

时序与同步性：部分同步但整体基因组上是非同步的。

细胞骨架作用：细胞骨架运动对配对的时机和进展至关重要。

【6】Flickering gamma-ray flashes, the missing link between gamma glows and TGFs（闪烁伽马射线闪光：伽马光辉与热带闪电伽马射线暴之间的缺失环节）：这项研究观察到与热带雷暴相关的闪烁伽马射线闪光，是理解伽马射线光辉和地面伽马射线暴之间联系的关键，对气象和天体物理研究具有重要意义。

【7】A Drosophila computational brain model reveals sensorimotor processing（果蝇计算脑模型揭示感知运动处理）：该研究创建了一个果蝇脑的计算模型，准确描述了不同感官和机械传感子类型的电路响应，并生成可实验测试的假设。这为理解感知与运动之间的转换提供了理论基础。

【8】Signature of the western boundary currents in local climate variability（西部边界流在当地气候变率中的特征）：研究表明西部边界流的海表温度变率对当地气候变率的影响更为显著，这一发现对气候学研究和预测模型的改进具有重要意义。

【9】Mortality caused by tropical cyclones in the United States（美国热带气旋导致的死亡率）：本研究评估了热带气旋对美国人类死亡率的长期影响，估计每次热带气旋平均会造成7,000至11,000例超额死亡。这一数据对于公共健康政策和灾害管理具有重要参考价值。

【10】Whole-brain annotation and multi-connectome cell typing of Drosophila（果蝇全脑注释和多连接组细胞分类）：该研究建立了果蝇大脑的共识细胞类型图谱，为脑规模比较连接组学提供了智力框架和开源工具链，对神经科学的研究具有广泛的应用潜力。

【11】RNA m5C oxidation by TET2 regulates chromatin state and leukaemogenesis（TET2介导的RNA m5C氧化调控染色质状态及白血病发生）：这项研究揭示了TET2在RNA中的5-甲基胞嘧啶氧化如何影响染色质状态，从而在TET2缺乏细胞中促进开放的染色质状态，对肿瘤生物学和基因调控机制的理解具有重要意义。

【12】Tuft cells act as regenerative stem cells in the human intestine（绒毛细胞作为人类肠道的再生干细胞）：这项研究发现绒毛细胞在肠道中的再生潜力，表明它们可以作为一种损伤诱导的储备干细胞池。这为理解肠道修复机制和相关疾病提供了新的视角，对治疗肠道疾病具有重要意义。

【13】Highly dynamic gamma-ray emissions are common in tropical thunderclouds（热带雷雨云中常见高度动态的伽马射线发射）：该研究揭示了热带雷雨云在特定条件下发射伽马射线的现象，挑战了传统的静态发光模型。这些发现对气象学、天文学以及环境监测等领域有重要影响。

【14】Neuronal parts list and wiring diagram for a visual system（视觉系统的神经元部件清单和连接图）：通过对果蝇的连接组进行分析，研究详细列出了视觉神经系统中所有细胞类型及其连接规则。这对于理解神经计算和视觉处理机制至关重要，并为脑科学研究提供基础。

【15】Connectomic reconstruction predicts visual features used for navigation（连接组重建预测用于导航的视觉特征）：本研究通过电子显微镜数据重建果蝇大脑前视觉通路中的神经元，为理解视觉信息如何被编码以指导导航提供了新见解，对神经生物学和生物机器人技术具有启示作用。

【16】LYCHOS is a human hybrid of a plant-like PIN transporter and a GPCR（LYCHOS是植物PIN转运蛋白与GPCR的人类混合物）：此研究揭示了人类溶酶体跨膜蛋白LYCHOS的结构特点，其包含一个转运蛋白样结构和G蛋白偶联受体。这为理解细胞内运输和信号传导机制提供了新的思路，影响药物开发。

【17】Calcium-permeable AMPA receptors govern PV neuron feature selectivity（钙通透AMPA受体主导PV神经元特征选择性）：研究发现钙通透的AMPA受体在维持特定抑制性神经元的低特征选择性方面发挥了关键作用。这一发现对于理解不同神经元之间的信息处理和选择性具有重要的生理和病理学意义。

【18】Neural circuit mechanisms underlying context-specific halting in Drosophila（果蝇中环境特异性停止的神经电路机制）：该研究表明果蝇的两种停止机制由不同的神经电路控制，并且是环境依赖的。这为理解动物行为调节与神经回路的关系提供了新视角，对神经生物学和行为科学有重要启示。

【19】CRISPR–Cas9 screens reveal regulators of ageing in neural stem cells（CRISPR–Cas9筛选揭示神经干细胞衰老的调控因子）：这项篇论文探讨了衰老对神经干细胞（NSCs）从静息状态转向增殖的影响。随着年龄增长，NSCs功能下降，导致新神经元生成减少和再生能力受损。研究人员开发了体外和体内的高通量CRISPR–Cas9筛选平台，以系统性地发掘能够增强老年小鼠NSCs激活的基因（敲除）。

主要发现包括：

基因敲除：在年轻和老年NSCs的基因组筛选中，发现超过300个能够特异性恢复老年NSCs激活的基因敲除。

重要基因：主要的敲除基因涉及纤毛组织和葡萄糖摄取。

体内筛选：在体内筛选中识别出24个基因敲除，能够增强老年大脑NSCs的激活及新神经元生成。

GLUT4的重要性：敲除编码GLUT4葡萄糖转运蛋白的Slc2a4基因显著改善老年NSCs的功能。研究还发现，老年NSCs中的葡萄糖摄取增加，而短暂的葡萄糖饥饿能恢复其激活能力。

该研究为识别提高老年NSCs功能的遗传干预提供了可扩展的平台，为抗衰老研究和再生医学提供新的靶点，推动神经退行性疾病的研究进展，并对抵抗衰老过程中再生能力下降具有重要意义。

【20】Inducing novel endosymbioses by implanting bacteria in fungi（通过植入细菌于真菌中诱导新型内共生关系）：该研究提出了一种新方法，通过在非宿主真菌中植入细菌建立和追踪新的内共生关系。这不仅拓展了对真菌与细菌相互作用的理解，对生物技术和生态学研究产生深远影响。

【21】Silicon heterojunction back contact solar cells by laser patterning（激光图案化硅异质结背接触太阳能电池）：这项研究通过激光技术简化了背接触太阳能电池的制造过程，提升了生产效率并达到了超过27%的转换效率。由于这些电池在阴影面有接触点，使其在外观上更加美观，适合建筑和交通工具。该方法不仅减少了生产时间，还开发了不使用铟和银的高效太阳能电池，推动了可再生能源技术在建筑和运输中的应用。

【22】High-efficiency and thermally stable FACsPbI3 perovskite photovoltaics（高效且热稳定的FACsPbI3钙钛矿光伏材料）：本研究针对传统钙钛矿太阳能电池在稳定性方面的挑战，通过去除易挥发的甲基铵氯化物（MACl），实现了高质量的α-FA1-xCsxPbI3薄膜，成功提高了光电转换效率至25.94%。设备在高温高湿条件下仍能保持95%以上的初始效率，展示了其在实际应用中的潜力和长期稳定性。

【23】Impurity-healing interface engineering for efficient perovskite submodules（高效钙钛矿子模块的杂质修复界面工程）：该研究解决了钙钛矿太阳能电池在放大过程中效率下降的问题，通过引入功能性阳离子改善了钙钛矿的界面质量。这一策略成功提高了小型FAPbI3电池的效率超过25.86%，并使大型子模块达到了22.46%的认证效率。这为钙钛矿太阳能电池的规模化生产提供了新的解决方案，显示出良好的性能保持能力。

以下是本期Nature封面内容：

第 634 卷第 8032 期，2024 年 10 月 3 日

接线图

大脑中的神经元通过突触连接，形成复杂的电路，驱动复杂的行为，如社交互动和导航。但要理解这些电路是如何工作的，需要一张所有突触连接的图——一个“连接体”。在本周的一系列论文中，FlyWire Consortium揭示并分析了成年雌性果蝇（果蝇）大脑的完整连接体，确定了大约14万个神经元和5000多万个突触连接。在第一篇论文中，由Mala Murthy和Sebastian Seung领导的联盟展示了苍蝇大脑的完整接线图以及连接组的网络分析。Gregory Jefferis、Davi-Bock及其同事注释连接组中的神经元，并在个体之间进行比较，而Seung、Murthy及其同事注释视叶，Murthy及同事对连接组的结构进行统计分析。Sung-Soo Kim、Mathias Wernet及其同事专注于苍蝇的视觉系统，以深入了解导航背后的电路。Seung利用连通性数据揭示了一种新的神经回路，并预测了它在视觉功能中的作用，Salil Bidaye及其同事描述了一种用于停止行为的神经回路。Philip Shiu及其同事将整个连接体转化为计算模型，以创建一种苍蝇大脑的“数字双胞胎”。最后，Jonathan Pillow及其同事研究了连接组的子电路，并定义了从数据中找到“效应组”的路径。

Nature期刊主编：

Magdalena Skipper（玛格达莱娜·斯基普尔）

自2018 年 5 月 2 日开始，遗传学家玛格达莱娜·斯基普尔成为这本拥有 150 多年历史的期刊的首位女性领导者。作为主编，玛格达莱娜领导《自然》杂志和研究编辑团队。她是一名遗传学家，拥有丰富的编辑和出版经验：自2001年起加入自然出版集团，曾任《自然遗传学评论》主编、《自然》杂志遗传学与基因组学高级编辑以及自然合作期刊执行编辑。在成为《自然》主编之前，她是《自然通讯》的主编。她在英国剑桥MRC分子生物学实验室研究性别决定，并在伦敦ICRF实验室（今CRUK）研究脊椎动物肠上皮的Notch信号传导。她对导师制、研究诚信以及开放和公平的研究实践充满热情。她是斯普林格·自然集团多样性、平等与包容的编辑倡导者。她担任牛津大学个性化医学中心咨询委员会成员以及国际同行评审与科学出版大会的顾问；她还是英国布拉瓦尼克青年科学家奖科学咨询委员会成员。她是国际科学理事会的研究员。玛格达莱娜目前在伦敦办公室工作。