《Nature》11月最受關注的十篇論文

　　英國著名雜志《Nature》周刊是世界上最早的國際性科技期刊，自從1869年創刊以來，始終如一地報道和評論全球科技領域里最重要的突破。其辦刊宗旨是“將科學發現的重要結果介紹給公眾，讓公眾盡早知道全世界自然知識的每一分支中取得的所有進展”。近期《Nature》下載論文最多的十篇文章（2017年10月7日 ～ 2017年11月6日）：

　　未來職場的變化

　　Nature 550 (2017年10月19日)

　　職場正在發生變化，勞動力的巨大轉變正在重塑社會、環境和政治形勢。縱觀全球，計算機和機器人將在許多工作上取代人類。有鑒于此，本期《自然》提出以下問題：科研揭示出了什么樣的工作未來？這些變化會如何影響科學家的職場？一篇新聞特寫文章探討了三個研究最集中的問題：什么工作受自動化的威脅最大？去中心化的“零工經濟”能實現全球工作民主化的承諾嗎？什么樣的項目最能幫助工人為未來變化做好準備？一篇職業特寫文章則更加具體地討論零工經濟，揭示自由職業機會如何重塑研究人員群體。另外在三篇評論文章中，Robert Allen從歷史角度分析了工資與生產效率的關系；Yuval Noah Harari提出應尋求新的社會經濟模型和教育革命；Ian Goldin則認為當今時代與文藝復興而非工業革命更具可比性。封面圖片：Chris Malbon。 (Introduction)

　　封面故事：遺傳變異對基因表達的影響

　　 Nature 550 (2017年10月12日)

　　 基因型-組織表達(Genotype-Tissue Expression, GTEx)研究聯盟通過大量采樣遺體捐獻者死后的正常無疾病人體組織，確定了一個參照目錄和相關組織生物樣本庫，以便表征不同個體、不同組織的基因表達水平。研究聯盟在論文中報告了迄今為止有關不同個體和不同組織的基因表達的最深入調查，涵蓋來自449名捐獻者、44種人體組織的7051份樣本。他們表征了不同個體、不同組織的遺傳變異和基因表達之間的關系，發現大部分基因受靠近受影響基因的遺傳變異調控。Alexis Battle、Stephen Montgomery及其同事研究了在不同人體組織中，罕見遺傳變異對基因表達的影響；Daniel MacArthur及其團隊則系統性地考察了人體組織內X染色體失活的情況；Jin Billy Li及其同事對哺乳動物體內的A-to-I RNA編輯進行了全面的跨物種分析。在相應的新聞與觀點文章中，Michelle Ward和 Yoav Gilad將最新研究成果放在一定背景下考察并探討這些發現如何有助于破解人類基因組的調控密碼。封面：Christine A. Dahl與Norm Cyr。

　　利用分子動力學模擬探測金屬塑性極限

　　Nature 550 (2017年10月26日)

　　封面所示為一張錯綜復雜的晶格缺陷（位錯線）網絡，其運動使金屬鉭在壓縮下流動。金屬塑性變形的全動態原子模擬對計算要求極高，且通常涉及中尺度近似化。本期，Vasily Bulatov及同事展示了對金屬塑性的全動態原子水平模擬，涉及多達2.68億個原子，每一次這樣的模擬會產生大約2艾字節的數據（1艾字節=1018字節）。作者利用該模型研究了體心立方金屬鉭如何響應超高應變率的變形。他們發現，當達到一定極限條件時，位錯便不再能夠緩解機械載荷，而另一種變形機制——變形孿晶則成為代替其動態響應的主要模式。他們還發現在這個極限條件以下，金屬的流動應力和位錯密度達到一個穩定狀態，在這種狀態下，金屬就像一塊面團一樣可以被無限揉搓。 封面圖片：Alexander Stukowski。

　　石墨烯中的光場驅動型電流

　　 Nature 550 (2017年10月12日)

　　 近年來新出現了一個超快電子學領域——利用強電磁（光）場控制電子。但因為載流子的屏蔽效應，這類現象難以在金屬中探索，因此該領域研究的主要是絕緣子和半導體。但是，石墨烯的物理學特性不一樣，這種二維材料只存在弱屏蔽效應。現在，Takuya Higuchi等人利用超快光場在石墨烯中生成電流。該電流對脈沖的光學載波形（由載波包絡相位控制）敏感，精度達阿秒尺度。該研究成果為建立光場驅動型皮赫電子學打開了新大門。

　　高溫下泵送液態金屬

　　 Nature 550 (2017年10月12日)

　　 操縱熔融金屬的能力對于材料處理具有重要意義：在極高溫度下，熔融金屬可以成為一種有效的存儲和傳輸能量的媒介。但是，這種高溫需求導致僅有極少的材料可以用來建造泵送裝置。現在，Caleb Amy等人表明通過精心的工程設計，平常易碎的陶瓷可用來制造熔融金屬泵的機械構件和密封件，這樣制造出來的泵最高能在1673K（1400 ℃）的溫度下持續工作。

　　近觀離子通道

　　 Nature 550 (2017年10月19日)

　　 胞內細胞器的膜內存在大量離子通道，這些通道負責維持濃度梯度和離子信號傳導。TRPML通道是對內溶酶體功能至關重要的Ca(II)釋放通道，負責調節膜運輸和胞外分泌等生理過程，TRPML1的突變會引發IV型粘脂貯積癥（一種溶酶體貯積癥）。本期《自然》發表的三篇論文報告了利用冷凍電鏡得到的TRPML通道結構。Seok-Yong Lee及同事報告了TRPML3的結構，而Xiaochun Li和Youxing Jiang領導的團隊則報告了TRPML1的結構。綜合而言，這些研究揭示了TRPML家族的開閉狀態，指明了這些通道的調控機制。正如大多數TRP通道一樣，TRPML可以通過特定脂質進行門控。上述研究增進了人們對于底物結合和通道激活的認識。

　　 利用癌癥的藥癮

　　 Nature 550 (2017年10月12日)

　　 癌細胞可以通過各種遺傳機制和非遺傳機制獲得耐藥性。在某些情況下，耐藥細胞對治療成癮，停藥后會死亡。本文作者探索了黑色素瘤細胞藥物成癮的機制，鑒定出一條由靶向治療觸發的表型-切換路徑。該發現表明，有針對性地變換療法可以巧妙利用抗治療的癌細胞的藥癮表型以獲得積極效果。

　　切入二維模式

　　 Nature 550 (2017年10月26日)

　　 過渡金屬雙硫屬化合物單分子層展現出的晶體結構及物理性質上的多樣性吸引了科學家對這類二維材料的極大興趣。通過溫控或化學手段，可實現在這些結構和性質之間的切換。從應用角度來看，通過電觸發實現以上切換尤其具有吸引力。Ying Wang等人實現了這個目標，并在本文中展示了如何應用靜電電荷可逆地在兩種不同的相之間切換單分子層二碲化鉬(MoTe2) 的結構。這項研究為在相變裝置中使用這些材料提供了新的可能。

　　在毫秒尺度上測量細胞質量

　　 Nature 550 (2017年10月26日)

　　 本論文報告了一種在培養條件下，以毫秒時間分辨率和微微克質量靈敏度測量粘連細胞質量的方法。這種方法用到一個微懸臂梁，它的一端受光激發而產生微小振動。當一個細胞附著在微懸臂梁的另一端時，它會改變微懸臂梁的有效質量，從而改變其自然共振頻率，這些變化被一束紅外激光讀取。研究人員率先嘗試將細胞質量漲落與特定的細胞功能聯系起來，比如與ATP合成和水分輸運。研究人員利用該技術還發現當細胞被牛痘病毒感染時，細胞生長出現抑制，不過質量漲落一直持續到細胞死亡。

　　通過陽離子控制膜孔大小

　　 Nature 550 (2017年10月19日)

　　 氧化石墨烯膜此前被認為是一種有望用于海水淡化等應用的潛在離子篩分設備。本文介紹了一種利用離子本身控制膜層間距的簡便方法。研究人員將氧化石墨烯膜從包含特定陽離子（如Mg2+、Li+或Na+）的水溶液中移出，經過分析發現通過改變陽離子類型可以精準控制氧化石墨烯片之間的間距，離子越小，層間距越小。這樣一來，通過調節層間距能夠實現離子篩分，因為層間距較小的膜可以阻止較大的陽離子滲入其中。研究人員通過進一步的實驗表明，可調節層間距的陽離子的吸附位置是有氧化物基團和芳環共存的區域。