世界一流科技期刊文章精選

達(dá)到原子分辨率的冷凍電鏡技術(shù)

Nature封面：脫鐵鐵蛋白。Nature雜志第7832期封面文章報(bào)道了科學(xué)家利用單顆粒冷凍電鏡技術(shù)在原子分辨率上對蛋白質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。第一篇文章里，Sjors Scheres、Radu Aricescu和同事利用新的電子源、能量過濾器和相機(jī)，報(bào)道了脫鐵鐵蛋白和GABA-A受體的結(jié)構(gòu)——分辨率分別約為1.22埃和1.7埃。第二篇論文中，Holger Stark和同事利用一種新開發(fā)的冷凍電鏡技術(shù)，得到了分辨率約為1.24埃的脫鐵鐵蛋白結(jié)構(gòu)。這兩種方法有望為冷凍電鏡技術(shù)將來更廣泛地應(yīng)用在基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)中鋪平道路。

演化模式

Nature封面：使用非寫實(shí)的數(shù)學(xué)圖形突出所使用的軟件，并創(chuàng)造出了該期論文所述部分測序物種的圖譜。Nature雜志第7833期封面文章報(bào)道了基因組測序研究進(jìn)展。萬種鳥類基因組項(xiàng)目（Bird 10，000 Genomes Project）的張國捷等人比較了363個(gè)基因組（代表了逾90%的科級別鳥類），包括267個(gè)新測序的種。動(dòng)物法則項(xiàng)目（Zoonomia Project）的Elinor Karlsson等人描述了他們對240個(gè)基因組的分析（代表了逾80%的科級別胎盤哺乳動(dòng)物），包括122個(gè)新測序的種。為了分析這樣大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，兩支團(tuán)隊(duì)均使用了名為“Progressive Cactus”的新軟件。

人臉識別的真相

Nature封面：面對真相。Nature雜志第7834期特刊文章報(bào)道了人臉識別技術(shù)的能力和陷阱。長期以來，機(jī)場、邊境、智能手機(jī)等一直在使用人臉識別系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)觸及的公共和私人空間正在不斷擴(kuò)大。該期特刊的第一篇“新聞特寫”考察了當(dāng)前系統(tǒng)的不準(zhǔn)確性和偏差。第二篇特寫對“智慧城市”一探究竟，關(guān)注了缺乏管理和監(jiān)督會(huì)如何侵蝕公民自由。第三篇文章探討了對人臉識別研究日益增加的倫理擔(dān)憂。鑒于政府和機(jī)構(gòu)都想利用這一急速發(fā)展的技術(shù)，該領(lǐng)域必須采取行動(dòng)防止技術(shù)被濫用。

關(guān)于太陽碳氮氧循環(huán)產(chǎn)生中微子的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

Nature封面：意大利國家核物理研究所（INFN）格蘭薩索國家實(shí)驗(yàn)室的博瑞西諾檢測器。Nature雜志第7835期封面文章報(bào)道了博瑞西諾合作組織（Borexino Collaboration）展示了關(guān)于太陽發(fā)生碳氮氧循環(huán)的首個(gè)直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。太陽產(chǎn)生能量的主要方式是通過質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)（proton–proton chain）將氫轉(zhuǎn)換成氦，但是有一小部分太陽能量被認(rèn)為來自碳氮氧循環(huán)（CNO cycle）催化的次級聚變過程。新研究檢測到了因碳氮氧循環(huán)而發(fā)射出的中微子，據(jù)此證實(shí)了碳氮氧循環(huán)貢獻(xiàn)了大約1%的太陽能量，這有望為探索日核的元素構(gòu)成帶來新方法。

全球變暖中的降溫

Science封面：一排建筑上懸掛的空調(diào)設(shè)備。Science雜志第6518期封面文章報(bào)道了隨著全球變暖，在不增加溫室氣體排放的情況下為了保持涼爽，新材料和新技術(shù)的研發(fā)正在路上。人們正在設(shè)計(jì)越來越多的材料和方法來改進(jìn)技術(shù)，滿足數(shù)據(jù)中心和其他設(shè)施的溫度需求，并減少有害排放。蒸汽壓縮系統(tǒng)提供了大部分住宅和工業(yè)冷卻基礎(chǔ)設(shè)施。尋找替代品是當(dāng)務(wù)之急，但需要在毒性、易燃性和低效率之間進(jìn)行權(quán)衡。另一種方法是使用熱量物質(zhì)。還有一種完全不同的冷卻策略是使用以紅外輻射形式調(diào)節(jié)熱量的材料。

控制單個(gè)分子在表面上遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)

Science封面：當(dāng)單個(gè)二溴三芴分子沿著銀表面按特定方向排列時(shí)，表現(xiàn)出了高度可移動(dòng)性，并可以受控地在兩個(gè)尖銳的探針之間轉(zhuǎn)移。Science雜志第6519期封面文章報(bào)道了科學(xué)家利用掃描隧道顯微鏡實(shí)現(xiàn)了單個(gè)分子在表面上的長距離移動(dòng)。單個(gè)DBTF分子在銀（111）表面以0.1埃的極高空間精度移動(dòng)了150納米的距離。靜電效應(yīng)的性質(zhì)可以有選擇性地應(yīng)用排斥力和引力來發(fā)送或接收單個(gè)分子。高控制允許我們精確地移動(dòng)單個(gè)和特定的分子實(shí)體之間的兩個(gè)單獨(dú)的探針，為速度測量，從而在擴(kuò)散和碰撞過程中實(shí)時(shí)研究單個(gè)分子的能量耗散。

個(gè)體雜合性研究與預(yù)測

Science封面：莫哈韋沙漠龜（Gopherus agassizii）。Science雜志第6520期封面文章報(bào)道了個(gè)體雜合性是這些烏龜易位成功的關(guān)鍵預(yù)測因子。為了最大限度地提高生存概率，標(biāo)準(zhǔn)做法是將動(dòng)物從可能最接近的種群中移走，這些種群中可能包含可能有親緣關(guān)系的個(gè)體。文章研究分析了166只易位沙漠龜?shù)幕蚪M數(shù)據(jù)集，這些龜在20年的時(shí)間里要么存活下來，要么死亡。利用基因組數(shù)據(jù)來推斷易位龜?shù)牡乩砥鹪?，發(fā)現(xiàn)個(gè)體雜合性可以預(yù)測龜?shù)纳?，而易位距離或地理起源單位則不能。因此，易位個(gè)體的生存可能性即雜合性。

解釋控制植物根系生長規(guī)則的模型

Science封面：兩種不同植物的根系，用紅色和藍(lán)色染料染成鮮切花。Science雜志第6521期封面文章報(bào)道了根染為植物對競爭反應(yīng)的理論預(yù)測提供了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相鄰的植物在土壤空間中隔離它們的根系，但當(dāng)有競爭者靠近時(shí)，它們會(huì)比單獨(dú)生長時(shí)生長出更多的根系。Ciro Cabal等人開發(fā)了一個(gè)基于博弈論的消費(fèi)者-資源模型（consumer-resource model），以解釋控制根系生長的規(guī)則。植物根據(jù)相鄰植物和競爭植物的距離來調(diào)整它們根的生長方式和位置。說明了在靠近鄰近植物生長的情況下與在沒有競爭的情況下生長的根之間的差異。