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Nature导读 0329

时间: 2018年04月12日 | 作者: Admin | 来源: 环球注册新宝GG(huanqiukexue.com)
Nature一周论文导读


1. A coherent spin–photon interface in silicon

量子物理学:硅中的相干自旋-光子耦合

X. Mi, M. Benito[…] & J. R. Petta

https://www.nature.com/articles/nature25769

(导读 阿金)硅量子点中的电子自旋是实现量子计算的理想系统,但由于单个自旋的磁偶极矩很小,实现相干自旋-光子耦合仍具挑战。而这对于基于自旋的量子处理器至关重要。本研究实现了硅中单自旋和单个微波频率光子之间强耦合,自旋-光子耦合率超过10兆赫。此外,研究还展示了单自旋的相干控制和色散读出。实验结果为使用微波频率光子实现纠缠单自旋开辟新道路。


 2. Planning chemical syntheses with deep neural networks and symbolic AI

化学:使用深度神经网络和符号人工智能的化学合成计划

Marwin H. S. Segler, Mike Preuss & Mark P. Waller

https://www.nature.com/articles/nature25978

(导读 阿金)逆向合成分析法是合成有机小分子的有效工具,但是目前计算机辅助合成方法速度慢,质量不尽人意。本研究使用蒙特卡洛树搜索(Monte Carlo tree search )和符号人工智能开发逆向合成路径。通过已发表的合成训练深度神经网络,本系统比传统方法搜索速度快30倍,解决了将近两倍多的分子。双盲AB测试则表明计算机生成路径与文献中记载的无差别。


3. De novo mutations in regulatory elements in neurodevelopmental disorders

神经发育障碍中调节元件的新生突变

Patrick J. Short, Jeremy F. McRae[…] & Matthew E. Hurles

https://www.nature.com/articles/nature25983

(导读 柳寒石)发育障碍常与编码区新生突变相关,而本研究发现,神经发育障碍常常伴随着胎儿大脑中高度保守性激活元件中新生突变的特异性富集,并据此估算出了此种调节元件突变对疾病的贡献率。这表明将功能和进化的证据结合起来去研究遗传疾病的调节性原因的重要性。

 

4. Encoding of danger by parabrachial CGRP neurons

神经注册新宝GG:由臂旁核CGRP神经元进行的的危险情况编码

Carlos A. Campos, Anna J. Bowen[…] & Richard D. Palmiter

https://www.nature.com/articles/nature25511

 (导读 阿金)动物臂旁核CGRPPBN 神经元传递饱食信号和痛苦诱发的恐惧信号,但尚未清楚其编码过程。本研究记录小鼠单个神经元的内源钙瞬变,发现大部分CGRPPBN 神经元在危险(皮肤受损或内脏刺激)、饱食(以避免过度进食)和接触新型食物(可能有毒)的情况下都会被激活,说明CGRPPBN神经元对已知或潜在危险信号都能作出反应。

 

5. Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria

微生物学:非抗生素类药物对人类肠道细菌的广泛影响

Lisa Maier, Mihaela Pruteanu[…] & Athanasios Typas

https://www.nature.com/articles/nature25979

(导读 郭思瑶)一些常用的非抗生素类药物与肠道菌群组成的改变有关,但其普遍程度尚不清楚。近日科研人员研究了1000种市场药物对40种常见菌群的影响,发现24%的人用药物在体外实验中至少对一种菌群有抑制作用。靶定人体的药物对肠道菌群的影响体现在其类抗生素的副作用上,这对研究药物-微生物相互作用和药物副作用控制提供了新思路。

 

6. A galaxy lacking dark matter

天文学:没有暗物质的星系

Pieter van Dokkum, Shany Danieli[…] & Jielai Zhang

https://www.nature.com/articles/nature25767

(导读 雷鸣)通常认为,在与银河系质量接近的星系中,暗物质质量约为正常物质质量的30倍。本文报道了超稀疏星系NGC1052–DF2中10个亮星团的径向速度。该星系质量约为银河系的1/200,但其速度弥散小于10.5km/s(置信度90%),研究人员由此推算出其暗物质质量几乎为零。这说明在星系尺度上,暗物质并非总与重子物质相耦合。

 相关阅读:这个遥远的星系,居然没有一点暗物质?(http://mp.weixin.qq.com/s/soPScAYdsszKtjKY7sBedw)

 

7. A programmable two-qubit quantum processor in silicon

量子物理学:硅晶片上可编程的二量子比特处理器

T. F. Watson, S. G. J. Philips[…] & L. M. K. Vandersypen

https://www.nature.com/articles/nature25766 

(导读 胡琦琳)高于容错阈值的单量子比特的测量和保真控制现已能够实现。本研究进一步的设计出硅晶片上的二量子比特处理器,并证明编程后可以执行两种不同的量子算法:Deutsch-Jozsa 算法和 Grover 量子搜索算法。该项研究成果有望为大规模基于自旋的量子处理器的设计提供参考。

 相关阅读:固态量子计算平台获新进展(http://www.cas.cn/kj/201802/t20180222_4636351.shtml

 

8. Massive Dirac fermions in a ferromagnetic kagome metal

物理:铁磁Kagome金属中的有质量狄拉克费米子

Linda Ye, Mingu Kang[…] & Joseph G. Checkelsky

https://www.nature.com/articles/nature25987

 (导读 阿金)理论预测Kagome晶格可能拥有导致拓扑和绝缘相的狄拉克电子态,但这些态尚未在实验中被检测到。本研究在d电子Kagome金属Fe3Sn2中观察到一个与温度无关的固有反常霍尔电导率,并在费米能级附近检测到一对准二维狄拉克锥,质量间隙为30毫电子符,对应于产生霍尔电导率的有质量狄拉克费米子。研究表明,这是铁磁状态下双层晶格基本对称性以及原子自旋轨道耦合的结果。

 

9. Timing of oceans on Mars from shoreline deformation

行星注册新宝GG:从海岸线变形推算火星海洋形成时间

Robert I. Citron, Michael Manga & Douglas J. Hemingway

https://www.nature.com/articles/nature26144 

(导读 雷鸣)由于火星北部平原“海岸线”并不在同一等势平面上,火星海洋的存在性因此成疑。本研究认为,火星洋形成于塔西斯(Tharsis)高地之前,或者它们同时形成。因此,塔西斯火山的形成便可以解释海岸线偏移,表明火星曾有海洋存在。该结论暗示了火星洋的演化与塔西斯火山活动紧密关联,也使得研究人员增进了对早期火星地质、水循环、及气候的了解。

相关阅读:火山喷发或助火星古代海洋形成(http://www.xinhuanet.com/science/2018-03/26/c_137065227.htm

 

10. Insulin resistance in cavefish as an adaptation to a nutrient-limited environment

洞穴鱼胰岛素抵抗是对营养受限环境的适应

Misty R. Riddle, Ariel C. Aspiras[…] & Nicolas Rohner

https://www.nature.com/articles/nature26136

(导读 郭怿暄)周期性的食物匮乏是自然给环境中的物种所面临的主要挑战,穴居动物必须忍受长时间的营养短缺。本研究发现穴居的墨西哥脂鲤出现血糖稳态失衡和胰岛素抵抗。它们携带的胰岛素受体突变在体外导致胰岛素结合下降,而这导致高血糖症。但其寿命与生活在水面群体类似,血液中不会聚积有害的糖化作用终产物。这一发现提示减弱的胰岛素信号为营养素受限环境下的洞穴鱼带来益处。

 

11. Reconstructing the genetic history of late Neanderthals

进化:重建晚尼安德特人的遗传史

Mateja Hajdinjak, Qiaomei Fu[…] & Janet Kelso

https://www.nature.com/articles/nature26151

(导读 胡琦琳)本研究对5名晚期尼安德特人遗骸进行了基因测序。结果显示其亲缘关系与地理位置分布相符,与来自高加索的更早期尼安德特人的基因组对比推测高加索或欧洲全境的晚期尼安德特人可能经历种群周转,此5名尼安德特人基因在约15万年前从西伯利亚种群分离,其一个或多个后代种群在7万年前与早期现代人发生基因交流。

 

12. Moving magnetoencephalography towards real-world applications with a wearable system

成像技术:可穿戴的移动脑磁设备

Elena Boto, Niall Holmes[…] & Matthew J. Brookes

https://www.nature.com/articles/nature26147

 (导读 董堃)脑磁设备的使用通常需要被试者保持头部静止不动,这限制了这种设备的广泛应用了。本研究发明了一种通过3D打印制造的可穿戴头盔式的、结合量子传感器的新型脑磁设备,通过实验表明,这种新型设备拥有毫秒级别的分辨率并且对被试没有运动幅度的限制。这项发明无疑是神经成像的新一次技术革新。

 

 

13. A TRP channel trio mediates acute noxious heat sensing

感觉系统:三种TRP离子通道介导有害的急性热感应

Ine Vandewauw, Katrien De Clercq[…] & Thomas Voets

https://www.nature.com/articles/nature26137

(导读 阿金)对于参与哺乳动物急性疼痛信号传导的感觉神经元早有描述,但其检测有害信号的分子机制尚未得到确认。本研究展示小鼠有害急性热感应依赖于三种互补的TRP离子通道:TRPM3, TRPV1和TRPA1。接受三重敲除的小鼠丧失急性热戒断反应。表明这三种功能冗余的TRP通道为避免烧伤提供保护。

 

14. Electromechanical vortex filaments during cardiac fibrillation

心脏病学:心颤中的机电涡丝

J. Christoph, M. Chebbok[…] & S. Luther

https://www.nature.com/articles/nature26001

(导读 阿金)心脏中与三维螺旋波相关的丝状相奇点是心律失常的组织核心,目前无法显现螺旋波的三维时空动态。本研究使用高分辨率四维超声波应变成像,展示了收缩心壁深处的三维机械螺波和丝状相奇点,发现心肌纤维颤动时,机械相奇点与电子相奇点共存,并伴有复杂相互作用。该研究结果为非侵入性诊断成像和治疗应用提供新视角。

 

15. Hepatocyte-secreted DPP4 in obesity promotes adipose inflammation and insulin resistance

代谢:肥胖状态肝细胞分泌的DPP 4促进脂肪组织炎症和胰岛素抵抗

Devram S. Ghorpade, Lale Ozcan[…] & Ira Tabas

https://www.nature.com/articles/nature26138

 (导读 陈月欣)在肥胖状态下,内脏脂肪组织中含有大量炎性的脂肪组织巨噬细胞(ATM),而脂肪组织的炎症状态也与胰岛素抗性紧密联系。但肝脏对内脏脂肪组织代谢的影响尚不明确。本研究发现,肥胖小鼠的肝细胞分泌的DPP4可与凝血因子Xa相互作用造成ATM炎症。切断这一通路可抑制脂肪组织炎症并降低胰岛素抗性,但口服DPP4抑制剂并无此作用。

 

16. The protein histidine phosphatase LHPP is a tumour suppressor

蛋白质组氨酸磷酸酶LHPP是一个肿瘤抑制因子

Sravanth K. Hindupur, Marco Colombi[…] & Michael N. Hall

https://www.nature.com/articles/nature26140

(导读 郭怿暄)研究对来自mTOR驱动肝细胞癌小鼠模型的12个肿瘤进行蛋白组学分析发现组氨酸激酶NME1和NME2上调,组氨酸磷酸化整体水平显著上升,但组氨酸磷酸酶LHPP表达特异性下降。在肝癌小鼠模型肝细胞中持续表达LHPP可降低肿瘤负荷,阻止肝功能丧失。肝癌患者中,LHPP低表达与肿瘤严重程度升高和整体生存率降低相关,提示LHPP是一种肿瘤抑制因子。

 

17. Optogenetic regulation of engineered cellular metabolism for microbial chemical production

工程化微生物化学物质合成中细胞代谢的光遗传学调控

Evan M. Zhao, Yanfei Zhang[…] & José L. Avalos

https://www.nature.com/articles/nature26141

(导读 郭思瑶)工程化代谢通路的优化需要准确控制代谢酶表达的水平和时间。光遗传学是实现此种调控的理想手段。科研人员将光控转录应用到工程化酿酒酵母的生物合成过程中,通过光的有无控制酵母菌生长与生产状态的转换。该手段可提高了异丁醇和2-甲基-1-丁醇的产量,说明光遗传学是代谢工程中的有效手段。