2019年接近尾聲，Nature雜志根據(jù)自己一年來在News&Views欄目發(fā)布的重大論文評述，精選了2019年十大代表性進(jìn)展論文，其中，復(fù)旦大學(xué)和中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所分別有一項(xiàng)工作入選。
1. 全球魚類市場如何影響人類微量營養(yǎng)素缺乏癥
魚中富含微量營養(yǎng)素，有助于人類預(yù)防營養(yǎng)缺乏癥。2019年9月25日，英國蘭開斯特大學(xué)Christina C. Hicks等人基于43個國家或地區(qū)繪制了從漁獲物中獲取的魚源營養(yǎng)與這種疾病的流行之間的關(guān)系圖。數(shù)據(jù)表明，某些發(fā)展中國家的漁獲量應(yīng)足以滿足其人口的關(guān)鍵微量營養(yǎng)素需求。但是，在許多發(fā)展中的熱帶國家中，很大一部分當(dāng)?shù)貪O獲物被出口或在當(dāng)?shù)丶庸ひ援a(chǎn)生魚粉，然后將其出口用于飼養(yǎng)養(yǎng)殖魚。傳統(tǒng)上為區(qū)域市場提供產(chǎn)品的許多當(dāng)?shù)貪O業(yè)現(xiàn)在改為提供魚粉，從而造成野生魚類的壓力增加。此外，這一行為使得當(dāng)?shù)氐褪杖肴巳阂郧翱梢载?fù)擔(dān)得起的獲取營養(yǎng)豐富的本地魚類的機(jī)會，變得更加渺茫。
ChristinaC. Hicks et al. Harnessing global fisheries to tackle micronutrientdeficiencies. Nature 2019, 574, pages95–98.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1592-6
https://www.nature.com/articles/d41586-019-02810-2
2. 選擇性清除突變亨廷頓蛋白新策略
亨廷頓氏病是由亨廷頓蛋白（HTT）中的谷氨酰胺氨基酸殘留異常長時間伸展引起的，細(xì)胞會通過自噬降來解突變的亨廷頓蛋白（mHTT），這種清除機(jī)制主要通過自噬小體囊泡吞噬蛋白質(zhì)。2019年10月30日，復(fù)旦大學(xué)Boxun Lu、Yiyan Fei和Yu Ding等人報(bào)道了一種選擇性清除突變亨廷頓蛋白的新策略。研究發(fā)現(xiàn)，與突變型聚谷氨酰胺束和駐留在自噬體中的蛋白質(zhì)LC3B結(jié)合的化合物將使得吞噬并清除mHTT的效率得到增強(qiáng)。作者進(jìn)行了小分子篩選，以鑒定候選化合物，并在反篩選中使用了野生型HTT，以排除與蛋白質(zhì)的正常形式結(jié)合的化合物。證據(jù)表明，有四種化合物可以在三種物種的亨廷頓氏病模型中產(chǎn)生功能改善。
ZhaoyangLi et al. Allele-selective lowering of mutant HTT protein by HTT–LC3 linkercompounds. Nature 2019, 575, 203-209.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1722-1
https://www.nature.com/articles/d41586-019-03243-7
3. 發(fā)現(xiàn)海王星的第七顆衛(wèi)星
1989年，美國宇航局（NASA）太空船旅行者2號（Voyager2）發(fā)現(xiàn)了海王星的六個衛(wèi)星，這些衛(wèi)星位于該行星最大的衛(wèi)星特里頓（Triton）的軌道內(nèi)部。2019年2月20日，美國科學(xué)家M. R. Showalter等人報(bào)道了第七顆內(nèi)在的衛(wèi)星海馬營。該衛(wèi)星最初被指定為S / 2004 N 1和海王星XIV，在2004-05和2009年由美國宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像中被發(fā)現(xiàn)，然后在2016年進(jìn)一步拍攝的圖像中得到證實(shí)。海馬營只有34公里寬，這使得與較大的同胞相比，它的體積很小，它繞著海王星沿Proteus軌道運(yùn)行，Proteus是行星的第二大衛(wèi)星。由于新衛(wèi)星與Proteus的關(guān)系以及兩個天體在海王星內(nèi)部系統(tǒng)歷史中可能扮演的角色，海馬營的發(fā)現(xiàn)令人產(chǎn)生無限遐想。
M.R. Showalter et al. The seventh inner moon of Neptune. Nature 2019, 566,350-353.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0909-9
https://www.nature.com/articles/d41586-019-00576-1
4. 逼近室溫超導(dǎo)
超導(dǎo)材料可以以100％的效率傳輸電能在各行各業(yè)具有廣泛的用途。但是，由于僅在遠(yuǎn)低于室溫（295開爾文）的溫度下才存在超導(dǎo)狀態(tài)，這一新材料至今無法實(shí)際應(yīng)用。2019年5月22日，德國科學(xué)家M. I. Eremets發(fā)現(xiàn)，德國馬普化學(xué)所Drozdov團(tuán)隊(duì)報(bào)道了當(dāng)壓力壓縮到超過地球大氣壓一百萬倍時，氫化鑭化合物在250 K時就變成超導(dǎo)體，這是目前已知的最接近室溫的超導(dǎo)體。在接下來的幾年中，實(shí)驗(yàn)可能會集中在尋找其他加壓富氫材料的超導(dǎo)性。鑒于只有一小部分可能的富氫系統(tǒng)在這些巨大的壓力下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，似乎比以往任何時候都更有可能在不久的將來實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的夢想。
A.P. Drozdov et al. Superconductivityat 250 K in lanthanum hydride under highpressures. Nature 2019.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1201-8
https://www.nature.com/articles/d41586-019-01583-y
5. 基因編輯更精確
基因編輯工具近年來取得了巨大進(jìn)展，但是過度依賴于復(fù)雜而競爭的細(xì)胞過程，已經(jīng)成為基因編輯的效率和精確度的本征限制。2019年10月21日，哈佛大學(xué)David R. Liu等人報(bào)道了一種“搜索和替換”基因組編輯新策略，使得基因編輯可以更蔣精確。研究表明，RNA向?qū)У摹八阉鳌辈糠謱as9蛋白引導(dǎo)至DNA靶標(biāo)中的特定序列，在其中剪切兩條DNA鏈之一。然后，逆轉(zhuǎn)錄酶會針對所指向的“替換”部分產(chǎn)生DNA互補(bǔ)序列，并將其組裝在切口的一端，以取代原始DNA序列。DNA修復(fù)然產(chǎn)生完全編輯的雙鏈體，幾乎完全避免了不完美的編輯。
AndrewV. Anzalone et al. Search-and-replace genome editing without double-strandbreaks or donor DNA. Nature 2019, 576, 149–157.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1711-4
https://www.nature.com/articles/d41586-019-03392-9
6. 發(fā)現(xiàn)格陵蘭冰川下甲烷釋放
冰川和冰蓋下的沉積物蘊(yùn)藏著豐富的碳儲量，并可在某些條件下轉(zhuǎn)化為溫室氣體甲烷。2019年2月2日，英國科學(xué)家GuillaumeLamarche-Gagnon等人發(fā)現(xiàn)，冰川下的甲烷正在釋放出來。研究團(tuán)隊(duì)直接測量了格陵蘭冰原的陸地終止冰川，在夏季排出的水中溶解的甲烷。水中的甲烷過飽和，釋放到大氣中的甲烷數(shù)量接近陸地河流。這項(xiàng)研究表明，冰冷域如何以意想不到且可能非常重要的方式與周圍的地球系統(tǒng)發(fā)生相互作用。
GuillaumeLamarche-Gagnon et al. Greenland melt drives continuous export of methane fromthe ice-sheet bed. Nature 2019, 565, 73–77.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0800-0
https://www.nature.com/articles/d41586-018-07762-7
7. 發(fā)現(xiàn)父系mtDNA傳播
真核生物（例如動物，植物和真菌）的DNA存儲在兩個細(xì)胞區(qū)室：細(xì)胞核和線粒體細(xì)胞器中。健康人的線粒體DNA（mtDNA）分子基本相同。但是，在患有由mtDNA突變引起的疾病的人中，正常和突變的mtDNA分子通常共存于單個細(xì)胞中，這種情況稱為異質(zhì)性。通常認(rèn)為，線粒體DNA僅來源于母體卵細(xì)胞，沒有父系貢獻(xiàn)。但是，2018年11月26日，美國辛辛提那兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心TaoshengHuang等人挑戰(zhàn)該教條，發(fā)現(xiàn)了由雙親線粒體遺傳引起的mtDNA異質(zhì)性的三個家族。先前的研究表明，線粒體吞噬是細(xì)胞“吃掉”自身線粒體的過程，在選擇性消除父體線粒體中起一定作用。因此，父系mtDNA傳播的這些罕見情況可能歸因于線粒體更新不足。
ShiyuLuo et al. Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans. PNAS 2018,115 13039-13044.
https://www.pnas.org/content/115/51/13039
https://www.nature.com/articles/d41586-019-00093-1
8. 更靈活的機(jī)器人
機(jī)器人的行走運(yùn)動和手動靈活性較差，即使是在模擬中表現(xiàn)出色的機(jī)器人，經(jīng)過幾次看似很小的物理障礙，也會不斷跌倒。2019年1月16日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Jemin Hwangbo等人報(bào)道，數(shù)據(jù)驅(qū)動機(jī)器人設(shè)計(jì)軟件可使提高機(jī)器人的運(yùn)動技能。他們使用ANYmal機(jī)器人演示了他們的方法，該機(jī)器人是中型狗大小的四足動物系統(tǒng)。
JeminHwangbo et al. Learning agile and dynamic motor skills for legged robots.Science Robotics 2019, 4, eaau5872.
https://robotics.sciencemag.org/content/4/26/eaau5872
https://www.nature.com/articles/d41586-019-00999-w
9. CuAAC反應(yīng)
銅催化CuAAC反應(yīng)，是點(diǎn)擊化學(xué)中的典型代表。所謂點(diǎn)擊化學(xué)，就是指該反應(yīng)操作簡單，產(chǎn)率高，適用于多種化合物，而且最重要的一點(diǎn)在于：選擇性極高，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)只能相互反應(yīng)。CuAAC反應(yīng)已在許多學(xué)科中使用，但如果更廣泛地使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的疊氮化物（包含N3基團(tuán)）作為反應(yīng)物，其應(yīng)用范圍將會更大。2019年10月2日，中科院上海有機(jī)所Jiajia Dong、Karl Barry Sharpless等人報(bào)道，氟磺酰疊氮化物（FSO2N3）與幾乎所有伯胺（含有NH2基團(tuán)的化合物）反應(yīng)，可得到接近100％的相應(yīng)疊氮化物收率，并基于此制備了1,224個疊氮化物庫。他們的反應(yīng)符合點(diǎn)擊化學(xué)的速度，廣度和效率標(biāo)準(zhǔn)。而且，所制備的疊氮化物溶液可以直接用于CuAAC反應(yīng)中。
GenyiMeng et al. Modular click chemistry libraries for functional screens using adiazotizing reagent. Nature 2019, 574, 86–89.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1589-1
https://www.nature.com/articles/d41586-019-02905-w
10. 發(fā)現(xiàn)一種新人種
人類物種的重大發(fā)現(xiàn)無疑將引發(fā)大量科學(xué)辯論。2019年4月10日，法國科學(xué)家Florent Détroit等人報(bào)道了一種前所未知的新人種。這個新發(fā)現(xiàn)的物種在菲律賓被發(fā)現(xiàn)，并命名為lumoensis（呂宋人）。關(guān)于亞洲人均蛋白進(jìn)化的知識日新月異，迫使人們重新審視關(guān)于早期人均蛋白從非洲擴(kuò)散到歐亞大陸的觀念。呂宋人的發(fā)現(xiàn)為此提供了更多的證據(jù)，表明直立人可能不是唯一的遍歷地球的早期人源素。可以肯定地說，亞洲的人均氨基酸進(jìn)化圖變得更加混亂，更加復(fù)雜，也更加有趣。
FlorentDétroit et al. A new species of Homo from the Late Pleistocene of thePhilippines. Nature 2019, 568, 181–186.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1067-9
https://www.nature.com/articles/d41586-019-01019-7
