《Nature》雜誌最新傑出論文：吃魚更實惠，又營養

近日《Nature》選出了2019年度十篇傑出論文，代表十大科學進展：

01 吃「魚」解決微量營養素缺乏問題

據估計，微量營養素缺乏每年導致100萬人過早死亡，對某些國家來說，這可能會降低其國內生產總值高達11%，更加凸顯糧食政策的重點是改善營養，而不是簡單地增加糧食產量。人們從各種各樣的食物中獲得營養，但魚類可為人類提供豐富的微量營養素卻常常被忽視。本文利用超過350種海洋魚類中7種營養物質（鈣、鐵、硒、鋅、維生素A、ω-3脂肪酸和蛋白質）的濃度，環境和生態特徵來預測海洋鰭類魚類的營養含量，結果如下：

文章研究結果確定了目前世界範圍內漁業漁獲物中營養物質的分布情況，部分高捕獲量地區即使降低捕獲量也不會影響當地營養狀況。多數地區，作為食物來源，魚類來得更加實惠，且對環境影響較小，漁業營養與其他動物性營養供應是相當的，漁業應成為糧食和營養的核心組成部分。

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1592-6

02 亨廷頓舞蹈症潛在新藥獲重大突破！中國科學家發明神奇「小分子膠水」

復旦大學生命科學學院魯伯塤與丁澦課題組和復旦大學信息科學與工程學院光科學與工程系費義艷課題組等多學科團隊通力合作，開創性地提出基於自噬小體綁定化合物（ATTEC）的藥物研發原創概念，並巧妙地通過基於化合物晶片和前沿光學方法的篩選，發現了特異性降低亨廷頓病致病蛋白的小分子化合物，有望為亨廷頓病的臨床治療帶來新曙光。

全文連結：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1722-1

03 馬頭魚尾怪：海王星最小的新衛星

旅行者2號太空飛行器在1989年飛掠海王星時發現有六顆內衛星繞其運行。據信，這些內衛星都比海王星年輕，形成於海王星捕獲其最大的衛星崔頓（Triton，海衛一）後不久。每顆內衛星都可能曾受到彗星撞擊而受損。

美國SETI（地外智慧生物搜尋）協會的Mark Showalter及其同事使用哈勃太空望遠鏡研究海王星的內衛星和環，發現了旅行者2號飛掠海王星時未觀測到的第七顆內衛星。這意味著海王星總共有14顆衛星。這一發現是通過特殊的圖像處理技術實現的，該技術使得作者能夠不受海王星內衛星高速運行的影響進行重點觀測。

2004-2016年探測到的「馬頭魚尾怪」。Showalter et al.

這顆新衛星被命名為「馬頭魚尾怪」——希臘神話中的一種海怪。它是海王星最小的衛星，平均直徑約34千米。「馬頭魚尾怪」的軌道靠近普羅透斯（Proteus，海衛八）——最大最外層的內衛星。作者認為「馬頭魚尾怪」可能是由普羅透斯被一顆大型彗星撞擊後噴射的碎片形成的。作者總結表示，這些發現進一步印證了這樣一種觀點：海王星內衛星的形成受到了無數次撞擊的影響。

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-0909-9

04 科學家可能找到了接近室溫的超導體材料!

超導可以以100％的效率傳輸電能，在各個領域具有廣泛用途。然而，超導狀態僅存在於遠低於室溫（295開爾文）的溫度下，導致這些應用受到了阻礙。一個世紀以來，全球科研人員一直在尋求能夠實現室溫超導的材料，以在沒有損失的情況下輸送電流。德國馬普化學所Drozdov團隊報道了當壓力壓縮到地球大氣壓超過一百萬倍時，氫化鑭化合物在250 K時就變成超導體，這是目前已知的最接近室溫的超導體。

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1201-8

05 《自然》重磅發布基因編輯里程碑成果：有望治療大部分遺傳病！

構成生命藍圖的DNA序列變異對任何物種的健康都是至關重要的，成千上萬的DNA突變被認為都會導致疾病，經過幾十年的遺傳學和分子生物學研究後，如今研究人員在開發能夠糾正突變的基因組編輯工具上取得了巨大的進展，但由於工具依賴於複雜和相互競爭的細胞過程，基因編輯的效率和準確性似乎受到了根本性的限制；美國哈佛-麻省理工學院博德研究所的David Liu及同事提出一項新型編輯技術——「先導編輯」（Prime 編輯），直接支持靶向點突變、精準插入、精準刪除及其各種組合，而不造成DNA雙鏈斷裂。

作者將Cas9酶和逆轉錄酶結合起來使用。所得的分子機器和工程嚮導RNA結合在一起後，既能搜索特定DNA位點，又能直接讓包含了預期編輯的新遺傳信息替換靶DNA序列。

與鹼基編輯相比，Prime 編輯提供了效率和產品純度方面的優勢；與鹼基編輯相比，具有互補的優勢和劣勢，並且在已知 Cas9 脫靶位點處的脫靶編輯比 Cas9 核酸酶低得多。Prime 編輯大大擴展了基因組編輯的範圍和能力，並且原則上可以糾正約 89％的已知致病性人類遺傳變異。

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1711-4

06 全球變暖「腳步」加快？科學家發現格陵蘭島冰川下或有甲烷逃離

格陵蘭冰蓋是世界第二大冰蓋，面積1,833,900平方公里。由於全球氣候變暖，格陵蘭冰蓋正處於融化過程中。2016年，一項研究顯示從2003年到2013年，該地區的冰融化了將近2.7萬億噸。該論文作者指出，格陵蘭島每年融化的冰比原先估計的多180億噸，相當於5萬座帝國大廈的重量。2018年，英國《每日郵報》報道稱，格陵蘭島的冰蓋正在以前所未有的速度融化，僅20世紀以來，融水就增加了30%。研究人員稱，格陵蘭島冰蓋的融化速度已經達到了極速，且其冰流失是導致海平面上升的主要因素之一。

近日，英國一項研究發現，格陵蘭島一600平方公里的區域在融化期至少釋放了6噸甲烷。眾所周知甲烷和二氧化碳都是造成溫室效應的罪魁禍首。據分析顯示，同等質量的兩者，甲烷的溫室效應是二氧化碳的25倍。如果全球溫度持續升高，南北極冰山將大幅度融化，海平面將大大上升，一些島嶼和沿海城市可能將被淹沒。因此，格陵蘭冰蓋融化現象應該再次引起我們高度關注。

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0800-0

07 改寫教科書！中美科學家發現父親線粒體DNA也能夠傳遞給子女

中國廣西婦幼保健院、台大醫院以及美國辛辛那提兒童醫學中心、貝勒醫學院和梅奧診所的研究人員在PNAS上發表了題為「Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans」的文章，發現在極少數情況下，人類線粒體DNA可以遺傳自父親，而不僅僅是母親。

健康人細胞中的線粒體DNA（mtDNA）分子基本上是相同的。但是在由mtDNA突變引起的疾病患者中，正常的和突變的mtDNA分子通常在一個細胞中共存，這種情況稱為異質性（heteroplasmy）。疾病的嚴重程度通常與細胞中發生突變的mtDNA數量有關。線粒體和mtDNA一般只通過母系遺傳，而關於父系mtDNA是否與母系mtDNA遺傳共存還存在著相當大的爭議。在本研究中，科研人員對三個不相關的多代家族進行了研究，發現共有17個個體具有高水平的mtDNA異質性（範圍從24%到76%）。通過多家權威實驗室採用多種方法各自獨立地對mtDNA的異質性進行了深入的線粒體基因組測序分析，結果顯示mtDNA雙親遺傳具有常染色體顯性遺傳特徵。這表明mtDNA母系遺傳的中心法則仍然有效，但也有一些例外情況，即父系mtDNA也可以傳遞給後代。

這一發現是一個有趣的概念性的突破，闡明這種非同尋常的遺傳模式的分子機制，有助於全面理解mtDNA從親代向子代的傳遞過程，甚至可能為治療線粒體遺傳疾病開闢新的途徑。

全文連結：

https://www.pnas.org/content/115/51/13039

08 瑞士科學家用AI教會四足機器人ANYmal快速爬起

蘇黎世聯邦理工學院，在《Science Robotics》上面發表了一篇關於訓練四足機器人ANYmal的文章，詳細闡述了用深度學習訓練ANYmal的結果。研究人員稱，他們應用了強化學習的相對較新的方法，先為系統設定目標，然後為其提供一種測試實現這些目標的方法，在達到基準時不斷改進。測試一遍又一遍地進行，有時數千次，直到它正確為止。在反覆訓練之下，ANYmal不僅自身平衡能力更穩定。

在被暴力踹倒之後，還能能立刻翻轉並站立起來，動作也像極了真實小狗的動作。

另外，由於真實實驗太過浪費時間，研究人員還開發了一種仿真模式。他們在電腦里仿真出ANYmal的虛擬版本，由於虛擬版本可以同時訓練多隻ANYmal，研究人員稱，這種虛擬的學習速度是現實學習速度的1000倍。他們先讓虛擬狗自己訓練11個小時，再將結果下載到屋裡機器人身上，效果可以說非常顯著。

相關論文以「Learning agile and dynamic motor skills for legged robots」為題發表在《Science Robotics》上。

全文連結：

https://doi.org/10.1126/scirobotics.aau5872

09 上海有機所董佳家《Nature》：源於「意外」的點擊化學新突破

中國科學院上海有機化學研究所有機氟化學重點實驗室董佳家研究員課題組在尋找新的SuFEx反應砌塊的過程中，意外發現一種安全，高效合成罕見的硫（VI）氟類無機化合物FSO2N3（氟磺醯基疊氮）的方法，他們同時發現該化合物對於一級胺類化合物有極高的重氮轉移反應活性和選擇性。該成果近日發表於《自然》。孟根屹，郭太傑，馬天成是該文章的共同第一作者，董佳家研究員與K. Barry Sharpless教授為文章的共同通訊作者，上海有機所為本論文的唯一通訊單位。

一級胺無疑是有機化學中多樣性最大，砌塊可得性最高的官能團。在這個新發現反應的基礎上，他們從大量可得的一級胺官能團分子砌塊出發，在96孔板內直接合成了對應的疊氮砌塊庫（1224個），該化合物庫不需分離純化可以和任意給定端炔化合物進一步在96孔板內進行環加成反應（單人操作），進而直接進行功能篩選。在實現了砌塊的極大多樣性和連結的高度可預測性的前提下，建立了高度可預測的高通量合成模式。（圖：模塊化的點擊化合物庫方法）他們將這個新發現的，FSO2N3與一級胺類化合物的重氮轉移反應稱為第三個點擊化學反應，把該過程命名為模塊化的點擊化合物庫方法。該方法除了能夠和已知組合化學方法例如DNA編碼化合物庫方法兼容之外，相比於之前的組合化合物庫方法，該模式有幾個突出特點：化合物庫不以混合物的形式展示，可以直接應用於生物功能的表型篩選；由於點擊反應的正交性和反應條件的生物相容性，可改造的前體分子範圍極大；該過程對於不同結構的底物反應條件歸一化，不需要分離純化過程直接進行功能分子的篩選；流程簡單，確證後的目標分子可以在極短時間內進行克級規模以上的放大，迅速推進。這些特點使得該方法可進行低成本的複製。

模塊化的點擊化合物庫方法

在上海有機所的大力支持下，目前該團隊已經將一級胺砌塊的數量推進至5000個以上。董佳家研究員認為：「基於這種模塊化的合成方式，短時間內對於給定藥物小分子或者大分子砌塊進行萬次以上的改造是可行的，合成效率的提高對於藥物先導分子的發現將起到直接的作用。」

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1589-1

10 菲律賓呂宋島發現全新古人類物種「呂宋人」

學家2007年至2015年在呂宋島北部一個洞穴先後發現「先前不知道的人種」的7顆牙齒化石以及6塊足骨、手骨和腿骨化石。它們屬於至少三個個體。對這些化石的分析顯示,它們距今至少5萬年至6.7萬年。科學家把這個人種命名為「呂宋人」,推測他們吃肉,使用石制工具,體型較小。

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1067-9（本文轉自【弗雷賽斯、高分子科學前沿整理、新浪新聞，納米人，Nature自然科研等】。如有版權問題，敬請聯繫wx@fishfirst.cn。）

【關鍵字】：Nature傑出論文魚類健康水產養殖