Nature年度十大杰出论文公布：机器狗算法、近室温超导等入选，复旦中科院上榜

栗子 鱼羊 晓查 发自 凹非寺 
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

2019年即将过去，回顾这一年，由哪些科学研究进展令大众印象深刻，或者是令学界为之振奋？

最近，Nature杂志公布了去年发表的十篇杰出论文，其中每一条都与我们息息相关，涵盖了天文、环境、物理、化学、医学等各个领域的突破性进展。

其中为我们所熟知的研究有：机器狗学习算法、接近室温超导体的发现、精确编辑基因、人类近亲等等。下面就让我们来看看这十项重要的研究。

吃不到鱼，营养不良

鱼类体内，盛产人体需要的微量元素，这些养分有助于预防营养缺乏症。

科学家们为43个国家和地区，画出了367种渔获物当中的养分和这类疾病流行情况之间的关系图。

结果发现，有些发展中国家的渔获量，应该能够满足人口的需求，但在许多热带的发展中国家，很大一部分的渔获物是被出口，或是被加工当做鱼饲料了。

当地渔业中，有许多原本为区域市场提供产品的，现在改成生产鱼饲料，为养殖鱼供货了。

虽然，一般都认为养殖鱼不会像捕鱼那样让鱼遭受太大的痛苦。但是鱼饲料还是捕来的鱼，比如沙丁鱼。而且养殖鱼很多都是销往高收入的国家和地区，当地的低收入人群能吃到的鱼就更少了。

所以，在考虑“我们应该吃什么样的鱼”的时候，也该对“我们”这个概念有个更广阔的认识了。Hicks团队指出了一个方向，就是应该关注人们到底能不能吃到鱼，这样来预防微量元素缺乏的情况。

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

亨廷顿舞蹈病有了新疗法

亨廷顿舞蹈病，是亨廷顿蛋白 (HTT) 当中，谷氨酰胺氨基酸的残基 (Residues) 异常拉伸引起的。

来自复旦大学的科学家们关注到一种可以利用的机制：细胞通过自噬过程来降解突变后的亨廷顿蛋白(mHTT) 引起的，这是一种清理机制，它依靠一种叫做自噬小体的囊泡，来吞噬蛋白质。

于是提出了一种假设：如果一种化合物，既和突变型多聚谷氨酰胺束 (Polyglutamine Tract) 结合，也和LC3B蛋白质结合，它就可以令突变的亨廷顿蛋白被吞噬，增强清理效果。

科学家们做了小分子筛选，来找出这样的化合物；然后用了野生型HTT做了反筛选，淘汰那些和正常蛋白也绑定的化合物。

最终，团队找到了4种化合物，能够改善亨廷顿舞蹈病患者的病情。

而除了亨廷顿舞蹈病，其他涉及多聚谷氨酰胺扩展的疾病，也可能用这种方法打开突破口。

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

海王星又有一颗卫星被发现

△海王星

1989年，NASA旅行者2号，发现了海王星的6颗卫星。它们都在海王星最大的那颗卫星的轨道之内，属于内卫星

如今，Showalter团队又正式发现了第七颗内卫星，命名为Hippocamp。

一开始是叫做S/2004 N 1，以及海王星14，这颗卫星其实在2004-2005年之间以及2009那年都被NASA的哈勃望远镜拍下来过。

Showalter如今测算了它的大小和轨道。这颗卫星的宽度只有34千米，和兄弟姐妹比起来显得很小，它是在海王星第二大的卫星Proteus内部运转的。

因为它和Proteus的关系，也因为它们两个在海王星内部系统里的角色，这一次发现非常让人着迷。

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

接近室温的超导

超导体，就是传递电能的效率达到100%的材料。应用广泛，比如医院里的核磁共振。

可超导存在的温度远远低于室温，所以应用条件受到了严格限制。

Drozdov团队报告了几个关键结果，证实当压强达到100万个地球大气压强的时候，各种富含氢的氢化镧们能在250 K，也就是零下20度左右时变成超导体。

离室温的295K已经没有那么遥远了。

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

CRISPR精确编辑基因

过去的在基因编辑工具受到复杂细胞过程的影响，其效率和精度似乎都受到了根本的限制。

来自哈佛大学的研究发现，CRISPR这个“搜索和替换”工具，已经可以精确地编辑基因。

在这个过程中，RNA向导的“搜索”部分将Cas9蛋白导向DNA靶标中的特定序列，切割两条DNA链中的一条。

然后，逆转录酶会产生与引导被替换部分DNA序列的互补工作，并将其安装在切割末端处，以取代原始DNA序列。

DNA修复后可以产生完全编辑的双链体，几乎完全避免了之前不完美的编辑。

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

冰盖下的甲烷释放

冰川和冰盖下的沉积物蕴藏着碳化合物，在某些条件下可转化为甲烷这种温室气体。

来自英国布里斯托大学的研究者，直接测量了夏季从格陵兰冰原的陆地冰川中排出的甲烷。释放到大气中的甲烷数量与其他陆地河流相当。因此，冰下沉积物可以作为甲烷的局部来源，从而证实了其他研究的结果。

这项研究说明。我们的行星冰冷地带是如何以意想不到且可能重要的方式，与周围的地球系统相互作用。

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

父系线粒体DNA也能遗传

关于父系线粒体DNA（mtDNA）的传播是否可以与母系mtDNA的传播共存存在很多争议，通常的观点认为，线粒体和mtDNA仅从母亲处遗传。

真核生物（例如动物，植物和真菌）的DNA存储在两个细胞区室：细胞核和线粒体细胞器中。健康人的线粒体DNA（mtDNA）分子基本相同。但是，在患有由mtDNA突变引起的疾病的人中，正常的和突变的mtDNA分子通常共存于单个细胞中，这种情况称为异质性。

线粒体DNA被认为仅来源于母亲的卵细胞，没有父亲贡献，但是Luo等人颠覆了这一认知，确定由双亲线粒体遗传引起的mtDNA异质性的三种情况。先前的研究表明，线粒体吞噬是细胞“吃掉”自身线粒体的过程，在选择性消除父体线粒体中起一定作用。因此，父系mtDNA传播的这些罕见情况可能归因于线粒体更新不足。

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

奔跑的机器狗

众所周知，机器人的步态运动和手动灵活性差。即使是在模拟中表现出色的机器人，经过看似很小的物理障碍时，也会被绊倒。

Hwangbo等人在Science Robotics发表的论文指出，用数据驱动的方法设计机器人软件，可以提高机器人的运动技能。

他们使用ANYmal机器狗演示了他们的方法：这只四足机器人能够精确且节能地遵循身体动作命令，并且比以前更快地运行。

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

“双击”化学反应

铜催化的反应，又叫做CuAAC，是点击化学的典型代表。

如果反应又操作简单，又高产，又可以应用于许多化合物，但选择性极高 (Exceptionally Selective) ，就是说发生反应的基团只能在彼此之间反应——这样的反应就叫做点击化学。

CuAAC反应应用很广泛，但如果能够应用在叠氮化物 (有N³基团) 上就更好了，应用范围就会更广。

如今，中科院Meng团队发现，FSO₂N几乎可以与任何一级胺 (带有NH²基团) 反应，并且产率接近100%。

于是，团队造出了一个拥有1224个叠氮化物的库。库里面的化学反应，速度、广泛程度以及效率都达到了点击化学的标准。此外，制备出的溶液可以直接用来做CuAAC反应。

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

亚洲发现了人类近亲物种

这一篇是读者评选的结果。

Détroit团队，在菲律宾发现了人类的近亲物种，并命名为Homo luzonensis (吕宋人) 。

关于亚洲人类进化的知识日新月异，这就迫使学界重新审视“亚洲人是从非洲迁移到亚洲大陆”的旧观念。这次发现，将引发科学界的大量辩论。

因为，这次发现的证据表示，直立人可能不是唯一踏遍地球的早期人类。

人类的基因进化路线，可能比我们原本想象得更加复杂，更加有趣。

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