1月5日Nature杂志精选文章一览

封面摄影：Michael Spain/500PX/National Geographic Creative

【1】封面故事： 快速射电暴及其宿主的直接定位

doi | 10.1038/nature20797

本期封面为银河系和美国新墨西哥州卡尔·央斯基甚大天线阵的碟形天线。Shami Chatterjee 及同事报告了阿雷西博射电望远镜发现的快速射电暴 FRB 121102的亚角秒定位，FRB 121102是已知的唯一一个重复射电暴源。研究者使用高时间分辨率射电干涉观测方法直接绘制了该射电暴的图像。快速射电暴 (FRB)是持续时间仅几毫秒的射电闪光，人们尚不清楚其物理性质。此前，对FRB的观测分辨率普遍不足，无法精确辨认其宿主或多波长对应物。FRB 121102的定位揭示出了一个持续的射电光源，它与射电暴的角距离在100毫角秒以内。这个神秘的持续射电暴源可能是遥远寄主星系星云内的一颗中子星、一个低亮度的活动星系核，或者此前未知的一种银河系外来源。

【2】口腔癌的转移启动细胞

doi | 10.1038/nature20791

CD36识别有转移可能的细胞对开发抗转移疗法具有重要的临床意义。Salvador Aznar Benitah及同事在人类口腔癌样本中发现了一群具有高转移可能性的细胞，它们表达脂肪酸受体CD36的水平较高。在小鼠模型中，这些细胞启动了肿瘤转移。棕榈酸或高脂肪饮食会增加肿瘤转移，而阻断 CD36可以减少肿瘤转移。

【3】二维半导体的荧光闪烁

doi | 10.1038/nature20601

荧光闪烁是量子材料的一个根本特性，它展示了丰富的动力学机制，但在应用中却常常不受欢迎。近年来，通常能表现出强烈稳定发光特性的二维半导体晶体已经成为了一种前景明朗的光电器件。现在，熊启华及同事报告了一种不同寻常的荧光闪烁现象，这种现象发生在两种不同的半导体单层相互叠加时：两个单层的发光情况动态相关，一个单层为亮态时，另一个则为暗态，反之亦然。作者讨论了两层间可能的电荷转移机制，以解释观察到的现象，并提出这种关联发光现象或许有助于开发新的量子光子应用。

【4】全新世时期的气候变化驱动因素

doi | 10.1038/nature20582

在冰期，气候经历了巨大而突然的改变，而在最近12000多年来的全新世，气候似乎保持稳定。但在整体稳定的前提下，在百年至千年尺度上， 全新世还是发生了广泛的气候变化。Pepijn Bakker及同事结合了冰山筏碎屑的观测记录与气候模型，表明全新世的气候波动可能是由南极冰盖淡水排放的微小变化驱动的，并被气候系统放大。

【5】20世纪40年代的冰川消退

doi | 10.1038/nature20136

南极冰原阿蒙森海区域的许多冰川和冰架正在迅速消退，但迄今为止，其初始触发机制仍不明确。现在，James Smith及同事表明，在热带太平洋发生的厄尔尼诺事件引起气候变暖后，派恩岛冰川于20世纪40年代开始明显消退，由此证明冰川消退在初始的气候驱动作用后仍能持续很长时间。

【6】体脂与糖尿病风险

doi | 10.1038/nature20784

肥胖是2型糖尿病与相关代谢疾病的一个重要风险因素。遗传关联研究已经识别出了与肥胖相关的基因组位点，近期研究还表明肥胖与DNA甲基化有关。本文作者报告了对体质指数 (BMI) 的表观基因组关联分析，发现BMI与血液和脂肪组织中187个位点的DNA甲基化相关。他们发现，这些甲基化变化是由肥胖引起的，并与2型糖尿病发病风险上升相关，且独立于传统风险因素。

【7】与XRCC1突变体相关的小脑性共济失调

doi | 10.1038/nature20790

本研究表明，一种参与DNA单链损伤修复的支架蛋白，人类XRCC1的突变体与眼球运动障碍、轴突性神经病和进行性小脑共济失调相关。在一位XRCC1-发生突变的病人的细胞中，DNA损伤修复速度下降，单链损伤传感蛋白PARP1被超激活，导致细胞ADP-核糖处于异常高水平。在Xrcc1-缺陷小鼠中，PARP1遗传缺失能防止ADP-核糖过度累积，挽救小脑神经元损失和小脑性共济失调。这些发现表明，PARP1是治疗DNA单链损伤修复缺陷疾病的一个可能的靶标。

【8】控制水稻施磷

doi | 10.1038/nature20610

施用磷酸盐基肥料已成为了一种提高作物产量的常规农艺措施，但这种做法并非没有代价。在粮食作物中，农田施用的磷有85%左右以肌醇六磷酸盐的形式在谷物中积累，而人类和一些动物无法消化肌醇六磷酸盐。因此，肌醇六磷酸盐被排泄出去，导致水体富营养化——水生植物快速生长，耗尽富营养水域的溶解氧。马建锋及同事发现了一种水稻转运蛋白：类似硫转运蛋白的磷分布转运蛋白(SPDT)，它控制着磷在谷物中的分配。他们发现，去除水稻中编码SPDT的基因会改变磷的分布，谷物中的磷最多可减少30%，叶片中的磷则会上升。值得注意的是，作者的田野研究显示，糙米中总磷和肌醇六磷酸盐的下降并没有引起产量、种子发芽或幼苗活力的变化，表明这种策略具有农业应用潜力。

【9】在单个细胞水平上追踪细胞谱系

doi | 10.1038/nature20777

对于无法轻易接触到的组织，要确定其细胞分裂历史和谱系关系是有难度的。DNA条形码方法虽然能做到这一点，但却无法提供空间数据。蔡龙和Michael Elowitz的实验室联手合作，利用CRISPR/Cas9介导的诱变和多重RNA单分子荧光原位杂交(smFISH)构建了一种名为MEMOIR的新工具，使用该工具来追踪小鼠胚胎干细胞分裂。MEMOIR能原位获取单个细胞的谱系信息，同时还可以监测基因表达状态的变化情况。

【10】ssRNA病毒基因组的原子结构

doi | 10.1038/nature20589

周正洪及同事以噬菌体MS2为模型，首次描述了球形单链RNA (ssRNA)病毒的基因组-衣壳相互作用。与双链DNA病毒不同，ssRNA病毒不像它们一样将基因组泵入预先形成的衣壳中，而是利用基因组共同装配衣壳。作者确定了MS2的3.6埃分辨率结构，并追踪了约80%的病毒基因组骨架，从而发现了与成熟蛋白反应的区域，为理解ssRNA的衣壳共同装配过程提供了信息。