盘点：5月Nature杂志亮点研究看过来

时光总是过得那么快，5月份转眼就要结束了，那么本月Nature杂志又有哪些亮点研究值得一读呢？请随小编来一一学习。

【1】癌细胞系的重新评估

doi | 10.1038/nature1798

对癌细胞系的药物敏感性所做的大规模分析以前曾被报告产生了冲突的结论。这项分析利用独立生成的数据显示，如果在未来研究中能将关键实验和数据分析实践考虑进去的话，一致性是可以做到的。

【2】抗生素抗性基因的分布和扩散图

doi | 10.1038/nature17672

本期封面所示为秘鲁首都利马位于城乡接合部的一个贫穷棚户区，名叫 “Pampas de San Juan de Miraflores”。绘制抗生素抗性基因的分布和扩散图是公共卫生方面的一项优先任务。Gautam Dantas及同事定性了来自拉丁美洲两个低收入社区的细菌群落结构和抗性基因交换网络，这两个社区分别是萨尔瓦多首都圣萨尔瓦多以南35公里的一个由自耕农组成的村庄和秘鲁首都利马西南大约15公里的沙丘地带的一个棚户区。通过对数百个相互联系的人类粪便和环境样本进行功能基因组学研究和全元基因组测序(whole-metagenome sequencing)，作者发现，不同生境的“抗性组” (resistome)的结构一般是由细菌系统发育 (bacterial phylogeny)沿生态梯度决定的，但关键抗性基因能穿过这些边界。他们还对粪便管理方式在防止抗性基因扩散中所起作用进行了评估。综合起来，这项工作为对抗生素抗性基因在各种不同环境中的传播进行定量风险评估和监测奠定了基础。

【3】干细胞的CRISPR/Cas9 编辑

doi | 10.1038/nature17664

Marc Tessier-Lavigne及同事建立了一个基于CRISPR/Cas9的基因组编辑方法，该方法允许以高效率和高准确度引入单等位基因和双等位基因序列变化。作者通过在淀粉样前体蛋白和早老素中有杂合和纯合显性突变 (这些突变已被发现与早发性阿尔茨海默氏症有关)的人诱导多能干细胞(iPS 细胞)的生成演示了这些方法的应用。

【4】大小的确很重要

doi | 10.1038/nature17986

狐獴是小型群居肉食性动物，在每一群内一个居支配地位的繁殖对(breeding pair)垄断繁殖活动，而它们的后代则由所有群体成员来抚养。 争夺繁殖角色的竞争是激烈的，个体在群体中的地位取决于其大小和重量。Elise Huchard等人研究了野生喀拉哈里狐獴的一个天然种群，发现它们在不断估计彼此的大小，以确保年轻个体不会超过它们的大小，因而也不会超过它们的群体地位。一旦一只狐獴成为群体中的老大，它就会猛长一阵，以确保它仍然比其最大的对手更大、更重。作者提出，对竞争风险的类似反应可能也会出现在如家畜和灵长类等其他群居哺乳动物中。

【5】基因启动的结构基础

doi | 10.1038/nature17990

真核生物基因转录的启动在每个基因的启动子上通过 “启动前复合物” (PIC)的作用受到严密控制。PIC是由多个亚单元组成的一个结构，由普通转录因子构成。 “RNA聚合酶II” (Pol II) 在启动子上聚集，以确保Pol II的正确加载和双螺旋DNA为实现向RNA转录而正确开启。本期Nature上发表的两篇论文以接近原子程度的分辨率报告了Pol II机构的低温电子显微镜结构。Eva Nogales及同事发表了人PIC在转录启动过程中所有主要步骤的接近原子分辨率的结构模型。他们让我们对启动子熔化和转录泡稳定化过程从机制上有了新认识，也提出了关于与双螺旋DNA相结合的全部PIC成分的一个几乎完全的结构模型。Patrick Cramer及同事报告了包含除TFIIH以外的所有基础转录因子、包含闭合或开启启动子DNA的酵母启动复合物的结构。他们显示DNA开启可以在没有TFIIH的情况下发生，也让我们对DNA开启和模板链(template-strand)加载从机制上有了认识。这些结构显示了酵母与人类转录启动系统之间在结构上的高度保守性。

【6】古生物学：琥珀中的授粉者

DOI：10.1038/srep25382

《科学报告》上发表了两个脉翅目蝶蛉类昆虫的新种，这些保存在琥珀中的昆虫来自白垩纪中期。这项研究是详细描述了保存在琥珀中的脉翅目特化延长的口器，有助于阐明白垩纪中期昆虫与植物的相互作用。

脉翅目是完全变态类昆虫中较早分化的一支，在昆虫演化中具有重要系统地位。刘星月和他的研究团队描述了发现于缅甸白垩纪中期（大约九千九百万年前）的琥珀中保存的三个蝶蛉类物种。根据与现代脉翅目昆虫和部分化石传粉昆虫的形态及生活史，研究认为这些拥有特化的吸收式口器的昆虫，很有可能以花蜜或者花粉为食，它们的长口器可能起到了临时虹吸管的作用。研究者的测量结果显示这些昆虫的口器长度在0.4毫米到1.0毫米之间，在目前已知的化石传粉昆虫中最为短小。这些昆虫的授粉对象很可能是一些已经灭绝的裸子植物，然而也不能排除包括已存在于缅甸白垩纪中期的早期被子植物。

研究者认为，缅甸琥珀中的长口器蝶蛉类昆虫对于理解白垩纪脉翅目的演化及早期的虫媒授粉模式具有重要意义。

【7】健康： 减少心脏病

DOI：10.1038/ncomms11437

《自然-通讯》上发表的一项研究显示，遭受了心脏病的患者可以通过他们心脏的个性化的电脑模型来评估他们下一次出现心律失常的风险，心律失常是一种可以危及生命的心脏不规则跳动。这些3D电脑模型可以识别高风险的病人，从而让这些病人意识到他们可能需要做手术植入心脏除颤器。

尽管心律失常导致的心源性猝死是发达国家首要的死亡原因之一，现有的识别高风险患者的方法没有考虑到患者心脏几何形状的具体差异，从而治疗效果有限。

Natalia Trayanova和她的研究团队使用临床上的磁共振图像给41个经历过一次心脏病发作的患者心脏进行了详细的心电活动与几何形状的电脑建模。通过组合心脏肌肉壁的几何形状的计算结果和心电活动的稳定程度，研究者能够评估每个“虚拟心脏”的心律失常倾向。他们使用患者的临床数据追溯测试了这些研究结果，发现他们的方法在预测未来会对生命产生威胁的心律失常上的表现，比现有的临床指标表现的好很多。

虽然这种方法尚未在一项独立的患者队列研究中得到验证，研究者表示，这种非侵入性的个性化的风险评估工具有着预防心律失常带来的突发性心源性猝死的潜力，也有望较少很多不必要的心脏除颤器的植入。

【8】微生物学：细菌可能会影响头皮屑的严重程度

DOI：10.1038/srep24877

发表在《科学报告》上的一篇论文，头皮上不同细菌物种之间的平衡可能会影响头皮屑的严重程度。

头皮屑是一种常见的头皮病症，全世界近一半的人都受到了头皮屑的困扰。头皮上的微生物，尤其是真菌被认为是头皮屑产生的主要原因。

张梦晖及同事研究了59位18岁到60岁之间的中国被试的174个样本的包括年龄，皮脂水平和头皮上微生物组成在内的生理条件与头皮屑严重程度之间的关系。参与研究的被试被要求在测试前48小时洗头，研究人员从他们头皮上的八个不同部位收集了头皮屑样本。

研究人员发现头皮屑的严重程度和头皮上出现的细菌物种相关性比和真菌物种的相关性更强。头皮上最丰富的细菌品种是丙酸杆菌和葡萄球菌，这两个物种表现出了彼此的相互抑制，同时影响了头皮屑的严重程度。和正常的头皮相比，当有头皮屑存在时，附近头皮的丙酸杆菌数量会下降而葡萄球菌数量会上升。研究者认为头皮的皮脂是丙酸杆菌的食物来源之一，而头皮上更高的水含量可以给丙酸杆菌提供一个更适合生长的环境。

研究者认为，通过调节头皮上的细菌平衡，特别是加强丙酸杆菌同时抑制葡萄球菌可能是减少头皮屑严重程度的一个潜在解决方案。

【9】遗传学：长颈鹿的基因讲了一个身高的故事

DOI：10.1038/ncomms11519

《自然-通讯》上发表的一篇论文，首次测序了长颈鹿和霍加皮（？？狓）的基因组，这是第一次对长颈鹿科的动物进行的测序。该研究从遗传上加深了我们对于长颈鹿独特的体形和生理特征是如何演化来的了解，并有助于我们对于有蹄类动物演化的理解。

Douglas Cavener，Morris Agaba和同事测序了两头来自肯尼亚马赛马拉保护区和美国纳什维尔动物园的雌性马赛长颈鹿（Giraffa camelopardalis tippelskirchi，长颈鹿中个子最高的），以及一头位于美国白橡野生动物园的雄性霍加狓（Okapia johnstoni）全基因组。他们的分析表明，长颈鹿的体格和对于身高的心血管适应可能是通过少量几个基因的改变而同步演化出来的。这两个物种之间以及与其他哺乳动物的基因组对比表明，长颈鹿的长脖子与霍加狓的短脖子之间的区别，可以归因于两组蛋白质的变化，一组控制身体和四肢的发育的基因表达过程，和另一控制生长因子（刺激细胞生长的物质）基因的表达。鉴于许多这些编码蛋白质的基因已知也调节心血管发育，长颈鹿的不同寻常的身体形状很可能与其适应其独特体格的生理循环系统共同演化而来。

除了提供长颈鹿标志性的体形和生理相关的信息，这项工作也将有助于今后的保育研究。

【10】健康：广州的空气污染负担

DOI：10.1038/srep25900

发表在《科学报告》上的一篇论文，中国广州死于慢性阻塞性肺部疾病（COPD）的人当中，有一部分可能是由空气污染导致的。

世界范围中，慢性阻塞性肺部疾病影响了3.29亿人，在2013年成为第三大死亡原因，当年导致死亡290万人，而这当中90%的死亡都发生在低收入和中等收入国家。广州是中国南方最大的城市，2007年到2008年期间大约每天有8人死于慢性阻塞性肺部疾病。

使用2007年到2011年广州每天的空气污染数据和死于慢性阻塞性肺部疾病的人数记录，欧春泉和他的研究团队评估了由于暴露在城市中空气污染中产生的慢性阻塞性肺病的死亡负担。根据他们的统计分析，研究者认为10.91%的慢性阻塞性肺病死亡病例可能是由于空气中PM10（直径在10微米以下的空气颗粒物质）导致的，12.71%的死亡病例可能是由空气中二氧化硫导致的，13.38%的死亡是由空气中二氧化氮导致的。研究者同时表示与其他人相比，超过65岁的年长者，和患有慢性阻塞性肺部疾病的男性更容易受到PM10，二氧化硫和二氧化氮的影响。另外，研究者的分析显示空气污染对于教育水平较低（不识字或者小学文化水平）的人影响更大。他们总结道空气污染可能对于慢性阻塞性肺部疾病死亡率有影响，并且公众健康中防治慢性阻塞性肺部疾病的举措中应该包括降低污染水平。

【11】神经科学：母亲对于孩子食物选择的影响

DOI：10.1038/ncomms11700

当决定吃什么时，儿童会考虑到他们推测母亲会希望他们吃什么这一点。这篇发表在《自然-通讯》上的论文，也指出了儿童在做食物相关的选择时大脑中会激活的特定区域。

儿童期间的食物选择可以建立起终身的与健康相关的行为模式。然而，儿童的决策行为，包括食物选择背后的神经机制仍不太清楚。

Amanda Bruce和她的研究团队通过行为测试和功能性核磁共振成像数据来研究25位8岁到14岁的儿童在选择食物时的行为和大脑活动。他们给儿童看60多种食物的图片，包括苹果，西兰花，薯条和棉花糖，让孩子们评估这些食品的健康属性。他们问了一部分孩子他们喜欢某种食物的程度（他们的个人选择），让另一部分孩子猜他们母亲给他们选择某种食物吃的可能性。把这些结果并入一个行为模型后显示，解释儿童自己的食物选择的最好方法是组合他们自己的口味评估和他们推测的母亲对于他们选择的期望。功能性核磁共振成像数据进一步显示，儿童自己的食物选择会让大脑中负责奖励价值相关的区域——腹内侧前额叶皮层(vmPFC)激活，而猜测他们母亲的食物选择会让负责自我控制的大脑区域——左背侧前额叶皮层（dlPFC）激活。

此外，研究人员发现，当孩子做出食物选择时，左背侧前额叶皮层对于腹内侧前额叶皮层的脑活动有抑制影响。这些结果显示，在神经元水平，照顾孩子的人的喜好对于正在发育的儿童的决策有调节作用。