Nature
　　
　　
用转基因干细胞再生人表皮

　　Nature封面：源于人表皮干细胞的细胞群（全克隆）。Nature杂志第7680期封面文章报道了一名7岁男孩的基因改造全克隆细胞被用于重建他受损的皮肤。该男孩患的是交界性大疱性表皮松解症，一种会破坏皮肤完整性的遗传疾病，导致其皮肤出现慢性大疱和伤口。Michele De Luca及其同事描述了他们治疗该病的方法，通过病毒载体，利用该基因的功能正常版本转导源自患者皮肤的干细胞；之后利用这些干细胞培养一块块功能正常的表皮，再进行移植，替换患者80%的皮肤。此外，该研究还表明这些人体表皮靠特定区域的长寿干细胞维持。
　　

人类MHC-I肽组装复合体的结构

　　Nature封面：人类肽组装复合体（PLC）的结构。Nature杂志第7681期封面文章报道了PLC的结构。作为免疫应答的关键组成，PLC是一种动态复合体，负责将来自异物（如病毒）的肽片段装载至MHC-I分子。这些MHC-I分子再将肽片段呈递至身体的免疫细胞，启动免疫系统抗击入侵者。研究者展示了该复合体的编辑模块如何集中在肽转运载体TAP周围。此外，将抗原肽装载到MHC-I能诱导其结构变化，从而促进释放稳定的肽-MHC-I复合体，启动免疫应答。该研究者对PLC、抗原加工以及MHC-I介导的免疫启动过程机制做了探讨。
　　

量子模拟器上的多体交互

　　Nature封面：量子模拟器。Nature杂志第7682期封面文章展示了量子模拟器。理查德·费曼于1982年提出量子计算机，提出通过诱导量子计算机组件之间的各种复杂交互来模拟物态。过去几年量子模拟器已成为现实，但是要执行超越经典计算机能力范围的任务依然是挑战。本期两篇论文展示的量子模拟器，所涉的受控量子比特数量达到了前所未有的水平。Mikhail Lukin等使用了51个冷里德堡原子，Christopher Monroe等使用了53个囚禁离子来研究Ising-型量子磁体的相变。两项研究都观察到新奇的多体交互，而这是在经典计算机上无法实现的。
　　

利用DNA自组装技术再现《蒙娜丽莎》

　　Nature封面：一幅利用DNA自组装技术创造出来的8704像素的《蒙娜丽莎》画像。Nature杂志第7683期封面文章报道了使用二维DNA纳米结构产生具有纳米精度的表面图案新进展。钱璐璐等在一个多级加工过程中递归应用简单的组装规则，就可以利用一小组特别的DNA链创造出最大达0.5平方微米的2D阵列。在类似的研究中，3D DNA纳米结构的尺寸得到扩大：尹鹏等利用新一代DNA“积木”构建了包含10,000多个组件的纳米结构，它们可被塑造成字母或泰迪熊等形状。Hendrik Dietz等也开展了相关研究并取得进展。
　　
　　
　　
　　
Science
　　
　　
惊人的扭曲材料

　　Science封面：一个扭曲的三维机械超材料。Science杂志第6366期封面文章报道了微结构化的三维弹性手性机械超材料。德国卡尔斯鲁厄理工学院Martin Wegener团队研究出了微结构化的三维弹性手性机械超材料，克服了扭曲严格为零的局限性。通过对柯西弹性力学理论的研究，设计、制造、表征和映射到微极有效介质参数三维手性微结构的机械超材料，扭曲自由度在质量上超越了柯西弹性。Martin等人设计的机械超材料在受外力时左右两侧显著扭曲，指出了开发具有不寻常变形行为材料的一般策略。
　　

冰在运动

　　Science封面：挪威的Wahlenbergbreen冰川。Science杂志第6367期封面文章报道了冰川的运动。成千上万的冰川栖息在人类住区附近。2002年发生在俄罗斯南部高加索山区的一次最严重的灾难，当时科尔卡冰川进入一个山谷，造成140人死亡。冰川涌浪还会威胁到遥远的社区。它们可以阻挡河流，形成后来可以释放洪水的湖泊。科学家开始了解有些冰川在极端的停滞和破碎流动之间摇摆，以及如何预测浪涌。汹涌的冰川可以提供更大规模的冰流，并带来全球影响：南极和格陵兰冰盖运动的突然改变，会影响海平面。
　　

为了食物的河流

　　Science封面：湄公河。Science杂志第6368期封面文章报道了设计湄公河下游盆地地区的河流以改善食品安全的未来前景。湄公河为6个国家6000多万人口提供可再生能源和粮食安全。季节性的降雨淹没了河流的泛滥平原和三角洲。这一洪水脉冲推动了柬埔寨洞里萨湖世界上最大的淡水渔业，其年产量超过200万吨，价值约20亿美元。河流的水力发电为清洁能源带来了机会，但对于水坝建设给由河流保障的食品安全带来的潜在影响还知之甚少。水电工程是否会改变此类洪水脉冲，从而威胁食品安全，需要进一步研究和权衡。
　　

我们何时到那儿

　　Science封面：坐在无人驾驶汽车的艺术渲染。Science杂志第6369期封面文章报道了无人驾驶汽车的调研成果。汽车和科技公司表示，他们正在部署自动驾驶汽车。无人驾驶汽车是否会更安全、更环保、更方便？如何取得消费者的信任？在美国汽车协会(AAA)最近的一项调查中，78%的受访者表示他们害怕乘坐自动驾驶车辆(AVs)，这些数字对希望销售数百万辆AVs的公司来说是一个警告信号。虽然开发人员收集了传感器和算法的数据，这些数据可以让汽车自行驾驶，但对自动驾驶车辆(AVs)的社会、经济和环境影响的研究需要马上开展。
　　
　　
　　
　　
环境
　　

全球高污染发电机组PM2.5排放量

　　清华大学地球系统科学系张强教授研究组与合作者在《自然—可持续发展》创刊号发表新成果，在全球尺度建立了以机组为单元的电力行业大气污染物排放数据库，并识别出高污染发电机组及其对全球大气污染物排放的重要贡献。通过对全球和区域尺度多个电力行业数据库开展大数据挖掘研究，整理出全球7万多个在役火电机组的基础信息，首次在机组水平上建成了全球火电厂大气污染物排放数据库（GPED）。在全球主要国家和地区，装机容量小、服役年限长的老旧机组的排放绩效都要远低于当地平均水平。以一次PM2.5为例，占全球不足1%装机容量的高污染燃煤机组贡献了全球电力行业14.5%的一次PM2.5排放。
　　

调控蓝藻碳氮代谢平衡的新机制

　　中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心和生命科学学院教授周丛照、陈宇星课题组，与中国科学院水生生物研究所教授张承才课题组合作，阐明了蓝藻全局性转录因子NdhR通过结合不同的代谢小分子，快速响应环境变化，协同调控碳氮代谢的分子机制，相关论文发表于PNAS。蓝藻中氮浓度偏低时，2-OG浓度升高，NdhR与2-OG结合后与DNA启动子区域的亲和力增强，从而抑制碳转运相关基因的转录，以维持蓝藻内的碳氮平衡。当蓝藻内碳浓度偏低时，2-PG浓度升高，NdhR结合2-PG后构象发生变化，从启动子区域释放下来，其抑制子活性被解除，碳转运相关基因大量表达，进而实现碳氮平衡，适应不同的生长环境。
　　

氮沉降对荒漠草本植物群落影响

　　中国科学院新疆生态与地理研究所张元明研究员团队以准噶尔荒漠为研究区，设定了长期氮沉降模拟增加样地，开展了连续3年的观测实验，研究荒漠草本植物群落对氮增加的响应。相关论文发表于Science of The Total Environment。人类工农业活动的增加，导致越来越多的氮素排放到大气并沉降在陆地生态系统表面。氮沉降的增加也成为影响生态系统植物群落结构和功能的重要全球变化因子。干旱区约占全球陆地面积的1/3，由于土壤普遍缺乏氮素，对氮沉降的增加响应尤为敏感。该研究成果对深入理解氮沉降对荒漠生态系统结构与功能的影响具有重要意义。
　　

大气中一氧化碳和心血管系统死亡：我国272个城市研究

　　复旦大学公共卫生学院教授阚海东课题组与中国疾控中心研究员周脉耕团队合作，在全国水平上揭示了环境中低浓度的一氧化碳与心血管系统死亡，特别是冠心病死亡的显著关联，相关论文发表于《柳叶刀—行星健康》。一氧化碳是一种无色无味的气体，大气中的一氧化碳大多来源于化石燃料的不完全燃烧，如机动车尾气等。一氧化碳可与血红蛋白结合引起缺氧、心肌缺血、心脏节律改变等系统性危害。一氧化碳短期暴露与总心血管疾病死亡、脑卒中死亡、特别是冠心病的死亡显著相关；上述关联在调整了多种污染物之后依旧稳定，证实了一氧化碳健康效应的独立性，该研究发现低浓度的一氧化碳仍旧存在显著的心血管系统健康风险。
　　
　　
　　
　　　　
环境
　　
　　

蛊信仰对种群的结构化作用

　　中国科学院动物研究所陶毅研究组与英国伦敦大学学院Ruth Mace研究组合作，研究了中国西南地区的一个少数民族中的蛊信仰如何影响种群的结构化，研究成果发表于《自然—人类行为》。分析显示这些“有蛊”家庭聚集在一些小的网络之中，或者在内部互相帮助，特别在婚配和子女的关系上。“有蛊”的家庭更少地与“无蛊”家庭互赠礼物，在农业上更少地与“无蛊”家庭互相帮助，更少地与“无蛊”的家庭进行通婚。同时研究发现，“有蛊”家庭之间更倾向于互相通婚及互相帮助。尽管“有蛊”是一个公认的标签，研究没有发现这些“有蛊”家庭更加不合作。研究者认为这种名声的起源可能是为了伤害女性竞争者。
　　

青藏高原鱼类对气候变化的响应情况

　　中国科学院水生生物研究所陈毅峰团队将树轮年代学的理论和方法应用到鱼类，构建了长达40多年的青藏高原特有鱼类的生长指数年表，并对西藏面积最大的高原湖泊色林错的裸鲤繁殖物候进行了深入的研究。研究论文发表于Global Change Biology。研究显示，从20世纪70年代到2000年，气候变暖导致裸鲤的繁殖物候发生了显著的变化，幼鱼的生长季节共增加了约17天，增加的速率约为每10年3天；其中，1970年到1990年期间增加的13天主要通过繁殖物候的提前来实现，而1990年到2000年期间增加的4天则通过生长季节向冬季延伸得以实现。
　　

利用人工智能用于寄生虫耐药性

　　上海交通大学何志明院士、丁显廷研究员科研团队发现利用反馈系统控制（FSC，Feedback System Control）技术极大地提高了筛选出最有效的药物组合的速度和效率。研究论文发表于Science Advances。蛔虫，也叫线虫，感染家畜后即会造成其生长缓慢，甚至死亡。全球农业生产中每年因处理蛔虫等寄生虫问题而导致的损失高达数十亿美元。驱肠虫剂类药物可以驱治蛔虫。但是蛔虫在不断进化，对单一药物的抗药性越来越强。科学家运用了一个名为反馈系统控制的强大技术平台，用于寄生虫耐药性的研究，彻底改变了传统组合药物筛选的“游戏规则”。
　　

中国森林生态系统性状与功能研究进展

　　中国科学院地理科学与资源研究所于贵瑞、何念鹏团队围绕中国东部森林生态系统性状（植物、微生物、土壤）开展综合调查，这项调查为后续性状研究提供一个可参考的新调查模式（跨学科、系统性、集成性）和新的分析思路（个体—群落、性状—功能）。多项科研成果发表于Functional Ecology，对该团队沿3700km的中国东部南北样带森林生态系统性状与功能的大尺度研究成果进行了集中报道，展现了新调查模式的系统性和规范性，发展了一套将器官水平测定的性状科学地推导到群落尺度的方法，并在自然森林生态系统中建立了多种性状与功能的定量关系。
　　
　　
　　
　　　　
生命科学
　　
　　

糖异生—糖原代谢—磷酸戊糖途径是CD8+T细胞记忆形成与维持的关键机制

　　中国医学科学院基础医学研究所黄波教授团队揭示了T细胞记忆形成与维持的关键机制，相关研究结果发表于《自然—细胞生物学》。活化的CD8+T细胞高效杀灭病毒感染的细胞以及肿瘤细胞，其发挥效应后，极少数T细胞存活下来，转变成为记忆性的T细胞，再次遇到同样的病毒或肿瘤细胞时，能够迅速将它们清除，从而在机体抗肿瘤和抗感染免疫过程中发挥至关重要的作用。阐明CD8+T细胞记忆形成与维持的机理是免疫学基本核心问题，对于当前的大量制备具有记忆表型的肿瘤特异性T细胞回输治疗肿瘤患者，具有重要的理论指导意义。
　　

细菌双组分系统介导的pH调控机制

　　中国科学院武汉物理与数学研究所姜凌课题组与美国杜克大学、中国科学院武汉病毒研究所合作，揭示了双组分系统中的组氨酸激酶会实现不同功能切换的分子机制，研究论文发表于《自然—通讯》。研究发现双功能蛋白HK853酶活受pH调控，酸性环境下HK853会发生构象变化，使磷酸酶活性降低；通过沙门氏菌双组分体系EnvZ-OmpR的胞内及胞外实验发现，pH变化调控毒力因子的表达，进而影响了细菌侵染能力。据此，提出HisKA家族组氨酸激酶行使磷酸酶活性的酶促反应机理。可根据该机理进行药物设计，将双组分转导系统作为药物靶标，只杀死细菌而对人体无害。
　　

诺如病毒复制的“拉链头”

　　中国科学院武汉病毒研究所周溪研究组发现诺如病毒3号非结构性蛋白（NS3）蛋白具有RNA解旋酶及分子伴侣功能，为抗诺如病毒药物的研发提供了新思路，研究成果发表于《病毒学杂志》。作为急性肠炎的主要致病原，诺如病毒每年约感染6.84亿人，导致约21万人的死亡。研究确定了NS3具有解旋酶活性，并证明这种蛋白在没有ATP功能的情况下仍具有解旋的功能，但活性有所降低。治疗类重症肌无力综合征药物“盐酸胍”能抑制诺如病毒NS3蛋白的活性。目前，科学家正在通过对胍类衍生物的继续研究，寻找对诺如病毒真正有用的药物。
　　

人类头发曲直相关新位点

　　中国科学院北京基因组研究所刘凡研究组、荷兰伊拉斯姆斯大学，联合其他国家的研究人员，合作进行一项基于大样本的人类头发曲直的全基因组研究：通过问卷和专家评估相结合的方式，精确量化近3万人的头发曲直状况，并分析800多万个遗传位点和头发曲直的关系。相关研究成果发表于《人类分子遗传学》。该研究发现了8个与人类头发曲直相关的新遗传位点，并验证了前人已报道的多个遗传位点，提高了对人类头发形状变异的遗传认识。数据表明亚洲人群头发曲直的遗传结构不同于世界其他国家，当前发现的卷发相关等位基因在亚洲人群中起很小的作用甚至无作用，或者其作用完全被亚洲特异的EDAR基因变异的效应所掩盖。
　　
　　
　　　　
生命科学
　　
　　

胰高血糖素受体晶体结构揭示B型GPCR信号转导机制

　　中国科学院上海药物研究所吴蓓丽课题组和赵强课题组在B型G蛋白偶联受体（GPCR）结构与功能研究取得突破，测定了胰高血糖素受体（GCGR）全长蛋白与多肽配体复合物的三维结构，揭示了该受体对细胞信号分子的特异性识别及其活化调控机制，研究论文发表于《自然》。GCGR参与调节体内血糖稳态，是治疗Ⅱ型糖尿病药物的重要靶点。GCGR与多肽配体相互作用模式的阐明不仅有助于深入理解B型GPCR对细胞信号分子的识别机制，并且为靶向GCGR的药物设计提供了迄今为止精度最高的结构模板，将在很大程度上促进治疗Ⅱ型糖尿病的新药研发。
　　

男性晚育下一代高度近视概率高

　　温州医科大学瞿佳、金子兵领衔的科研团队在针对早发型儿童高度近视（更少环境因素作用）研究中，发现全新的早发型高度近视致病基因BSG；同时发现，引起儿童高度近视新生突变概率与患儿父母的生育年龄正相关；该成果已发表于《美国国家科学学院报》。高度近视是当前我国致盲人群的主要病因。其发病机制研究难度大，高度近视的干预防控等也面临诸多挑战。父母双方在完全没有携带高度近视基因的前提下，如果生育时父亲年纪超过35岁，那么他们下一代发生高度近视的概率会增加，最高增加到50％。BSG的发现，也为当今不少晚婚晚育的男性提了个醒。
　　

软骨再生领域研究进展

　　北京大学工学院生物医学工程系葛子钢课题组与北京大学人民医院关节病诊疗中心林剑浩团队合作，使用生长因子亲和性多肽改性生物材料，从而在不添加外源性生长因子和细胞下，通过体内募集实现了骨软骨缺损修复，研究进展发表于Journal of Materials Chemistry B。关节软骨损伤以及退化是最常见的致残因素，功能性关节软骨再生一直是个挑战。该研究通过将具有特异亲和性TGF-β1的多肽接枝到壳聚糖支架上，优化了接枝多肽的浓度并保持了蛋白活性。这种功能化生物材料在没有外源添加细胞和生长因子的条件下有效修复了实验动物的关节软骨缺损。
　　

鞘翅目昆虫多样化与被子植物的兴起密切相关

　　中山大学生命科学学院张鹏教授课题组与国内外科学家合作，揭示了鞘翅目昆虫的物种多样性与白垩纪被子植物的兴起的紧密联系，研究论文发表于《自然—通讯》。该研究基于大数据构建了鞘翅目稳健的系统发育时间树，为鞘翅目昆虫的系统分类学研究奠定了基础。鞘翅目昆虫起源于2亿9千万年前的二叠纪早期，随后物种数量不断增加，其物种多样性的产生的确与长期的进化相关。然而，占甲虫物种数量一半以上的植食性甲虫出现于1亿4千万至8千万年前的白垩纪时期，这与被子植物的出现与繁盛时间完全一致，说明白垩纪时期被子植物的繁盛对植食性甲虫的物种多样性增长起到了“进化推进器”的作用。