Nature杂志11月24日精选文章一览
封面：XVIVO Scientific Animation
【1】封面故事： 使用电镜在原子级别创造材料
doi： 10.1038/539485a
随着扫描透射电子显微镜 (STEM) 技术的进步，人们即将实现在原子级别、从零开始创造材料。在本周《自然》的一篇评论文章中，Sergei Kalinin、Albina Borisevich和 Stephen Jesse提出了一种应对该挑战的方法。这种方法要求让电子束穿过样本，以揭示其晶体结构。电子束可能会改变原子的位置，这在常规结构鉴定中是一种缺点，但如果想移动原子，这个缺点就会变为优点。不过，这种技术若要取得成功，必须实现对电子束的完全控制。
【2】表面自旋-轨道耦合效应
doi | 10.1038/nature19820
过去十年来，原子级精准界面与表面的制造建模工艺取得长足进步，由此促成了许多电子效应的发现，这些效应对于开发拥有新颖功能的实用设备具有重要意义。Christos Panagopoulos及同事以自旋-轨道耦合（电子自旋和电荷自由度之间的基本相互作用）的作用为重点，评述了这些效应和它们的技术潜力。自旋-轨道耦合可以影响降维材料的性能。作者探讨了相关基本原理，以便理解和设计基于自旋-轨道耦合的界面与表面。例如，拓扑绝缘体内可生成或转换自旋电流，而磁层利用自旋-轨道耦合可产生可控的自旋结构，因此能够以它们为基础来进行结构设计。
【3】啮齿动物条纹的形成
doi | 10.1038/nature20109
哺乳动物的颜色条纹可不是“皮毛小事”，它们能揭示动物隐含的发育状况，对健康也可能至关重要。但它们是如何形成的呢？Hopi Hoekstra及同事调查了非洲纹鼠（Rhabdomys pumilio）的条纹发育情况，发现转录因子Alx3 是色素细胞成熟差异的调控因子，正是这种差异导致了条纹的形成。甚至在胚胎期，Alx3的模式表达就预示了最终会发育成的条纹样式。Alx3还抑制了Mitf基因——黑素细胞分化的一个主调控基因——因此导致了浅色毛发的形成。这不仅仅适用于纹鼠：在花栗鼠中的浅色条纹中，Alx3基因表达同样上调。花栗鼠独立演化出了相似的背部条纹，这表明啮齿动物拥有共同的条纹形成基础。
【4】植物病原菌的致病机制
doi | 10.1038/nature20166
在农田和自然生态系统中，高湿度对许多植物疾病的发生都有着深远的影响，但人们尚未理解这种湿度效应的分子基础。何胜阳及同事表明，假单胞杆菌（Pseudomonas syringae）等植物病原体能通过分泌细菌保留因子，以湿度依赖的方式积极驱动水样叶质外体（即细胞壁和细胞间隙等组成的系统）的形成。这些效应因子还会造成叶际微生物的改变。这是植物被细菌感染的重要一步，这一过程中涉及的效应因子仅在高湿度下能够将非致病性菌株转化为致病病原体。通过细致的遗传学研究，作者将免疫抑制和水样质外体的形成定义为细菌导致植物叶子发病所需的最基本的宿主过程。
【5】石墨烯用作润滑剂的效果
doi | 10.1038/nature20135
石墨和其他薄层材料被用作大型金属滑动元件和高压触点的干性润滑剂，但单层石墨烯用作润滑剂的效果又如何呢？李巨及同事研究了纳米尺度微尖在悬空和有支撑的石墨烯系统上滑动的粘-滑运动。他们的模拟表明，原子尺度接触点的数量（实际接触面积）会随时间增加，石墨烯与表面的公度性也会发生变化。换句话说，碳原子被越来越牢固地固定在基层，与此同时，被固定的原子粘-滑运动同步性增大，这是直接由石墨烯柔性产生的结果。随着石墨烯层数的增加，接触层的柔性也随之降低，从而导致摩擦强化减弱。这一效应可通过提前使石墨烯接触层起皱来调节。
【6】制备四氢萘酮
doi | 10.1038/nature19849
有机化学家感兴趣的大多数分子主要都是由碳骨架组成的，因此，活化碳-碳键对制造和修饰这些分子至关重要。过渡金属介导的环状碳化合物的碳-碳键活化是一种通用的方法，但对缺少环张力充当反应驱动力的五元环和六元环来说并非易事。现在，董广彬及同事演示了苯基官能化无张力环戊酮的铑催化活化，由此可快速获得四氢萘酮。
【7】生物能障碍与记忆
doi | 10.1038/nature20127
对于慢性线粒体功能障碍对认知功能的病理影响，人们已经进行了深入的研究，但对线粒体信号传导对神经处理的急性调节的理解尚不全面。本文作者表明，大麻素引起的人脑功能急性中断涉及线粒体大麻素受体的活化和信号传导。因此，就连急性的线粒体生物能改变或中断都能对认知造成短期影响，这凸显了线粒体在调控人脑正常活动方面所发挥的作用。
【8】“业余”吞噬细胞控制组织发炎
doi | 10.1038/nature20141
每天，我们的身体都会通过组织常驻和募集的“专业”吞噬细胞（比如巨噬细胞），以及邻近的“业余”吞噬细胞（比如上皮细胞和成纤维细胞）清理掉数十亿细胞。人们对每种吞噬细胞在整体上对吞噬作用和组织稳态的相对贡献还不甚了解。Kodi Ravichandran及同事发现证据表明，巨噬细胞产生的胰岛素样生长因子有助于提升业余吞噬细胞（比如呼吸道上皮细胞和成纤维细胞）对微泡的吞噬，从而抑制组织发炎。
【9】Fat1钙粘蛋白控制线粒体功能
doi | 10.1038/nature20170
钙粘蛋白是一种通常在细胞膜发挥功能的跨膜蛋白。Fat1是一种巨大的非典型钙粘蛋白，据报告会在细胞增殖过程中发挥功能。Nicholas Sibinga及同事报告，在动脉损伤后，Fat1 能通过影响线粒体呼吸来调节平滑肌细胞增殖。他们表明，Fat1片段在平滑肌细胞的线粒体中聚集，抑制了线粒体呼吸作用。Fat1会在受伤的血管中表达，抑制受伤后的增殖反应。
【10】piRNA 3'端形成的两种途径
doi | 10.1038/nature20162
与小分子RNA和短干扰RNA不同，piRNA不是经Dicer剪切形成的。虽然已知piRNA 5'端的形成过程，但却很难调控其3'端的形成。现在，Julius Brennecke及同事在果蝇(Drosophila)中展示了能形成piRNA 3'端的两条通路。视使用了哪种通路而定，piRNA产物会被导向细胞质或细胞核中的PIWI蛋白质效应因子，这决定了piRNA是在转录后还是转录中发挥作用。
