Nature雜誌3月9日精選文章一覽

封面：PeterCrowther。

【1】封面故事：時間晶體

doi | 10.1038/nature21413

本期封面為時間晶體的藝術想像圖。與普通晶體一樣，時間晶體的結構高度有序，但普通晶體的周期性來源於空間元素的規律重複，而時間晶體則是一種同一結構在時間上重複的奇異物質態。研究者在幾年前預言了時間晶體的存在，但它直到最近仍未得到實驗證明。現在，兩支團隊為這種難以捉摸的物質形式提供了實驗觀測證據。Mikhail Lukin及同事以金剛石氮-空位系統為實驗平台，製備出了一種離散時間晶體。在另一篇論文中，張頡頏及同事利用囚禁離子實現了類似的結果。這樣的時間晶體或許能應用於構建穩健的量子內存。

【2】探究絲路之源

doi | 10.1038/nature21696

橫跨中亞的絲綢之路是一個歷史悠久的古代貿易路線網路。但它是如何形成的呢？常規模型通常會從推斷已知是貿易網路一部分的地點間最便利的路徑出發。這種方法帶來了循環推理的問題，會使結果偏向已知的路線。Michael Frachetti和同事在本文中採用了一種不同的方法，表明貿易路線網路是從游牧民數百年來的活動中產生的：游牧民需要在高海拔和低海拔地區間遷移牲畜，以應對這一普遍多山的地區的季節變化。他們據此提出，絲綢之路網路是從游牧民早已建立的地方性遷移模式中緩慢成形的。這一發現或許能啟發考古學家為古代貿易連接路線的演變尋找更細緻的解釋。

【3】長鏈非編碼RNA目錄

doi | 10.1038/nature21374

FANTOM研究聯合體的Alistair Forrest、Piero Carninci及同事編製了一個人類長鏈非編碼RNA（lncRNA）基因及其表達譜數目錄，樣本來自人類初代細胞、組織和細胞系。他們使用了對多個數據集的聯合分析結果，識別出了27，919個5』端準確的lncRNA基因，以及19，175個可能的功能lncRNA位點。這一lncRNA目錄及其注釋可通過開放網路資源訪問。

【4】自噬作用保障細胞健康

doi | 10.1038/nature21388

老化的造血幹細胞（HSC）無法再生血細胞或更新造血幹細胞，並且會表現出對特定譜系的偏好。但人們此前曾發現，自噬作用能保護HSC不受代謝壓力影響。Emmanuelle Passegué及同事表明，失去自噬作用會增加HSC的線粒體累積，還會導致HSC代謝水平升高，干擾其自我更新和再生的能力。這一現象與人們在老化的HSC中觀測到的現象相似，但大約1/3的老化HSC仍然擁有較高的自噬水平和較低的代謝狀態，這有助於它們保持再生能力。

【5】TIRR調節雙鏈斷裂修復

doi | 10.1038/nature21358

【6】讀寫單個原子

doi | 10.1038/nature21371

【7】打破定律

doi | 10.1038/nature21366

基於受激發射損耗（STED）效應的超解析度光學顯微鏡改進方法存在一個問題：它們通常受「平方根定律」的限制，即有關實現解析度改進所需的光子數量的定律。劉宇嘉及同事發現了一種繞過這個惱人定律的方法。與前人一樣，他們將摻雜了鑭系元素的上轉換納米顆粒作為實現高解析度成像的發射種類。這項研究的區別在於，作者改造了這些納米顆粒的激光樣吸收和發射性質，使它們能在低得多的光強度下促成類STED顯微術。

【8】控制碳納米管手性

doi | 10.1038/nature21051

摩爾定律預測，一個微處理器晶元可容納的晶體管數量每兩年就會翻倍；但摩爾定律的時代似乎即將走到盡頭。因此，研究者正在開發用於納米電子器件的替代材料。由於水平納米管陣列能優化電流輸出，這種結構是一個極具吸引力的選項。張錦及同事報告了兩種不同水平碳納米管陣列的結合，它們具有受控的手性，一種為金屬性、另一種為半導體性。作者通過可選擇特定直徑和晶體對稱性的催化劑陣列實現了這一點，靶向手性結構為（2m， m）的納米管。這種納米管生長較快，且可通過優化生長條件進一步富集。這些發現有利於基於碳納米技術的新一代高性能電子器件和集成電路的發展。

【9】沃爾巴克氏體操縱昆蟲存活

doi | 10.1038/nature21391

沃爾巴克氏體（Wolbachia）能感染許多節肢動物，包括許多感染人類的病毒的載體——蚊子。沃爾巴克氏體感染會導致細胞質不親和性，即受感染的雄性和未受感染的雌性雜交產生的後代會在胚胎期死亡，從而增加了被感染的雌性在種群中的比例。此前，人們並不知曉這一效應的分子基礎。在本文中，Seth Bordenstein及同事使用了比較和轉基因方法，識別出了由沃爾巴克氏體中的WO噬菌體編碼的兩個基因，它們能引起細胞質不親和性。這些細胞質不親和性因子的發現或許能幫助研究者對WO誘導的生殖改造進行遺傳操縱，並為控制蟲媒疾病在人類中的傳播作出貢獻。

【10】mRNA疫苗擊敗寨卡病毒

doi | 10.1038/nature21428

由於缺乏安全有效的疫苗，抗擊寨卡病毒的公共衛生嘗試受到了阻礙。Drew Weissman及同事開發了一種基於化學穩定的信使RNA（mRNA）的候選疫苗，這種mRNA編碼寨卡病毒的前膜和包膜糖蛋白，被包裝在可在皮內遞送的脂質納米顆粒中。單劑量的疫苗能讓小鼠和恆河猴獲得對寨卡病毒的長期免疫力。這些發現為開發能夠保護人類不受寨卡病毒感染的候選疫苗奠定了基礎。

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