【1】封面故事： 大脑皮层多模态分区

doi | 10.1038/nature18933

本期封面为人脑连接组项目中人类大脑左半球膨胀表面的多模态皮层分区（1.0版）。一个多世纪以来，神经学家一直试图将人类大脑皮层划分为不同的解剖学分区和功能分区。迄今为止，这类脑图主要依据单一特性绘制，如微观结构或功能，而且受试者数量不多；由于不同受试者的脑区无法精确对应，所得脑图一般都是“模糊不清”的。为了解决这些不足，David Van Essen及同事整合了从210名健康受试者身上收集到的多模态成像数据，绘制出了更为普适的全新大脑皮层分区图，并且在另外239名受试者身上进行了了验证。作者将每个大脑半球分为了180个分区（其中97个是此前未知的），并运用机器学习分类器在新受试者、甚至分区不典型的个体身上自动识别这些分区。这项可免费获取的资源将在健康、衰老和疾病等领域，提高人类大脑结构与功能研究的精确度与普适性。

【2】观察细菌演化

doi | 10.1038/nature18959

Richard Lenski及同事报告了取自12个菌群的264个克,隆体的全基因组测序情况，这些菌群已经在相同的培养条件下演化了50000多代，是1988年开始的大肠杆菌（Escherichia coli）长期演化实验（LTEE）项目的一部分。作者描述了这个独一无二的对照实验体系中基因组演化的模式和动态情况，包括中性突变和有益突变的积累速度。

【3】混合导体的超快离子扩散

doi | 10.1038/nature19078

既能传导电子又能传导离子的材料在电极、渗透薄膜、传感器和催化剂中具有重要的技术意义。这类复合材料一般由两种或以上成份组成，各自的传导模式相互独立。本篇论文显示，在“超离子”导体铷碘化银（RbAg4I5）和电子导体石墨组成的复合材料中，银离子在两种材料相交处以极快的速度扩散，既产生银过量又产生银不足，这与单相混合导体类似，虽然这种现象不可能出现在单相导体中。

【4】SAR11细菌厌氧生态位

doi | 10.1038/nature19068

SAR11细菌是全球海洋中最丰富的微生物，人们一般认为它们需要氧气才能生长，但SAR11细菌也大量存在于含氧水平低的水域。Frank Stewart及同事表明， SAR11细菌的一个亚群能在含氧极少的海域繁荣生长，已经适应了低氧区的微氧/厌氧条件，并编码了大量呼吸型硝酸还原酶来执行脱氮的第一步。这些结果重新定义了地球上最丰富的生物群的生态位，表明它们是导致低氧区氮流失的主要因素。

【5】控制蛋白酶体

doi | 10.1038/nature18943

蛋白酶体是细胞的蛋白质降解机制，由一个核心颗粒和两个调节颗粒组成。伴侣蛋白质，又称RACs，负责协调调节颗粒的装配，在应激条件下，酵母还会使用一种叫作Adc17伴侣蛋白帮助生成更多蛋白酶体。一直以来，应激如何导致Adc17水平上升这个问题都尚未解决。Adrien Rousseau和Anne Bertolotti报告称，一种演化保守的信号通道控制了酵母和哺乳动物体内的蛋白酶体平衡。具体而言，他们发现在做出适应性应激反应时，TORC1蛋白质 （哺乳动物体内的mTOR）会受到抑制。因此，下游信号分子——酵母中的Mpk1酶或哺乳动物中的Erk5酶——不仅确保了RACs供应会增加，还保证了蛋白酶体亚基供应增加。

【6】两个独立光子间的量子门

doi | 10.1038/nature18592

同一空间内的两束光束倾向于不发生相互作用。但要想开发纯光子技术，例如量子通信和可扩展量子计算，就需要开关和逻辑门等组件；因此，找出促进两个光子产生可控相互作用的条件具有重要意义。出于这一原因，各种单光子量子器件在近年来纷纷亮相，一般围绕光子与原子在共振器内的相互作用。Stephan Ritter及同事使用这种系统制造了一个量子运算的逻辑组件：一个通用控制相位翻转光子-光子量子门，由单个原子协调两个独立的输入光子的相互作用。

【7】单纳米孔渗透能发电机

doi | 10.1038/nature18593

渗透能发电是一种前景可观的可再生能源。本研究使用单层二硫化钼（MoS2）纳米孔构建了渗透能纳米发电机。水在膜中的传输性能和膜的厚度成反比，因此，原子级的稀薄材料应是渗透能发电机纳米孔的理想载体。Aleksandra Radenovic及同事在二维MoS2中制造了纳米孔，并利用单个纳米孔的盐梯度发电，其单位面积发电量比此前报道的纳米管发电量要高出数个数量级。他们还表明，利用MoS2单个纳米孔的化学势梯度产生的发电量足以让单层MoS2晶体管运转。

【8】自闭症关联基因的演化历史

doi | 10.1038/nature19075

Evan Eichler及同事重建了智人（Homo sapiens）、黑猩猩和猩猩16p11.2染色体上一个基因组区域的演化历史。由于存在广泛的结构变异，该位点一直很难描绘，但却备受关注，原因包括该位点与自闭症和发育迟缓相关。现在，作者发现该位点上的一个基因，BOLA2只在智人身上复制。他们推测，复制大约发生在280，000年前，并在人类初期基本固定下来，产生了新的框内融合转录。

【9】突触中的“纳米柱”

doi | 10.1038/nature19058

一直以来，人们推测有效的神经传输需要突触前囊泡释放点和突触后受体的精准对应，但受光学显微镜的物理特性限制，一直未能进行直接观察。Thomas Blanpied及同事使用超分辨率显微镜克服了衍射障碍，揭示了由动作电位触发的单个突触囊泡融合是被局限于突触前蛋白纳米团簇的。这些纳米团簇与集中的突触后受体及其支架蛋白紧密对应，所产生的分子“纳米柱”在NMDA受体依赖型可塑性期间发生重组。作者提出，它们可能有助于维持和调节突触效率。

【10】肿瘤细胞转移外渗

doi | 10.1038/nature19076

肿瘤转移扩散的关键一步是循环肿瘤细胞从流经内皮屏障的血流中逃出。本文发现了一种帮助肿瘤细胞外渗的新机制。表达淀粉样前体蛋白（APP）的肿瘤细胞会通过DR6信号诱发内皮坏死凋亡。在小鼠模型中，抑制坏死凋亡调节物可以减少转移群，这表明它与肿瘤的系统性扩散有关。（生物谷Bioon.com）

【1】封面故事： 大脑皮层多模态分区

doi | 10.1038/nature18933

本期封面为人脑连接组项目中人类大脑左半球膨胀表面的多模态皮层分区（1.0版）。一个多世纪以来，神经学家一直试图将人类大脑皮层划分为不同的解剖学分区和功能分区。迄今为止，这类脑图主要依据单一特性绘制，如微观结构或功能，而且受试者数量不多；由于不同受试者的脑区无法精确对应，所得脑图一般都是“模糊不清”的。为了解决这些不足，David Van Essen及同事整合了从210名健康受试者身上收集到的多模态成像数据，绘制出了更为普适的全新大脑皮层分区图，并且在另外239名受试者身上进行了了验证。作者将每个大脑半球分为了180个分区（其中97个是此前未知的），并运用机器学习分类器在新受试者、甚至分区不典型的个体身上自动识别这些分区。这项可免费获取的资源将在健康、衰老和疾病等领域，提高人类大脑结构与功能研究的精确度与普适性。

【2】观察细菌演化

doi | 10.1038/nature18959

Richard Lenski及同事报告了取自12个菌群的264个克,隆体的全基因组测序情况，这些菌群已经在相同的培养条件下演化了50000多代，是1988年开始的大肠杆菌（Escherichia coli）长期演化实验（LTEE）项目的一部分。作者描述了这个独一无二的对照实验体系中基因组演化的模式和动态情况，包括中性突变和有益突变的积累速度。

【3】混合导体的超快离子扩散

doi | 10.1038/nature19078

既能传导电子又能传导离子的材料在电极、渗透薄膜、传感器和催化剂中具有重要的技术意义。这类复合材料一般由两种或以上成份组成，各自的传导模式相互独立。本篇论文显示，在“超离子”导体铷碘化银（RbAg4I5）和电子导体石墨组成的复合材料中，银离子在两种材料相交处以极快的速度扩散，既产生银过量又产生银不足，这与单相混合导体类似，虽然这种现象不可能出现在单相导体中。

【4】SAR11细菌厌氧生态位

doi | 10.1038/nature19068

SAR11细菌是全球海洋中最丰富的微生物，人们一般认为它们需要氧气才能生长，但SAR11细菌也大量存在于含氧水平低的水域。Frank Stewart及同事表明， SAR11细菌的一个亚群能在含氧极少的海域繁荣生长，已经适应了低氧区的微氧/厌氧条件，并编码了大量呼吸型硝酸还原酶来执行脱氮的第一步。这些结果重新定义了地球上最丰富的生物群的生态位，表明它们是导致低氧区氮流失的主要因素。

【5】控制蛋白酶体

doi | 10.1038/nature18943

蛋白酶体是细胞的蛋白质降解机制，由一个核心颗粒和两个调节颗粒组成。伴侣蛋白质，又称RACs，负责协调调节颗粒的装配，在应激条件下，酵母还会使用一种叫作Adc17伴侣蛋白帮助生成更多蛋白酶体。一直以来，应激如何导致Adc17水平上升这个问题都尚未解决。Adrien Rousseau和Anne Bertolotti报告称，一种演化保守的信号通道控制了酵母和哺乳动物体内的蛋白酶体平衡。具体而言，他们发现在做出适应性应激反应时，TORC1蛋白质 （哺乳动物体内的mTOR）会受到抑制。因此，下游信号分子——酵母中的Mpk1酶或哺乳动物中的Erk5酶——不仅确保了RACs供应会增加，还保证了蛋白酶体亚基供应增加。

【6】两个独立光子间的量子门

doi | 10.1038/nature18592

同一空间内的两束光束倾向于不发生相互作用。但要想开发纯光子技术，例如量子通信和可扩展量子计算，就需要开关和逻辑门等组件；因此，找出促进两个光子产生可控相互作用的条件具有重要意义。出于这一原因，各种单光子量子器件在近年来纷纷亮相，一般围绕光子与原子在共振器内的相互作用。Stephan Ritter及同事使用这种系统制造了一个量子运算的逻辑组件：一个通用控制相位翻转光子-光子量子门，由单个原子协调两个独立的输入光子的相互作用。

【7】单纳米孔渗透能发电机

doi | 10.1038/nature18593

渗透能发电是一种前景可观的可再生能源。本研究使用单层二硫化钼（MoS2）纳米孔构建了渗透能纳米发电机。水在膜中的传输性能和膜的厚度成反比，因此，原子级的稀薄材料应是渗透能发电机纳米孔的理想载体。Aleksandra Radenovic及同事在二维MoS2中制造了纳米孔，并利用单个纳米孔的盐梯度发电，其单位面积发电量比此前报道的纳米管发电量要高出数个数量级。他们还表明，利用MoS2单个纳米孔的化学势梯度产生的发电量足以让单层MoS2晶体管运转。

【8】自闭症关联基因的演化历史

doi | 10.1038/nature19075

Evan Eichler及同事重建了智人（Homo sapiens）、黑猩猩和猩猩16p11.2染色体上一个基因组区域的演化历史。由于存在广泛的结构变异，该位点一直很难描绘，但却备受关注，原因包括该位点与自闭症和发育迟缓相关。现在，作者发现该位点上的一个基因，BOLA2只在智人身上复制。他们推测，复制大约发生在280，000年前，并在人类初期基本固定下来，产生了新的框内融合转录。

【9】突触中的“纳米柱”

doi | 10.1038/nature19058

一直以来，人们推测有效的神经传输需要突触前囊泡释放点和突触后受体的精准对应，但受光学显微镜的物理特性限制，一直未能进行直接观察。Thomas Blanpied及同事使用超分辨率显微镜克服了衍射障碍，揭示了由动作电位触发的单个突触囊泡融合是被局限于突触前蛋白纳米团簇的。这些纳米团簇与集中的突触后受体及其支架蛋白紧密对应，所产生的分子“纳米柱”在NMDA受体依赖型可塑性期间发生重组。作者提出，它们可能有助于维持和调节突触效率。

【10】肿瘤细胞转移外渗

doi | 10.1038/nature19076

肿瘤转移扩散的关键一步是循环肿瘤细胞从流经内皮屏障的血流中逃出。本文发现了一种帮助肿瘤细胞外渗的新机制。表达淀粉样前体蛋白（APP）的肿瘤细胞会通过DR6信号诱发内皮坏死凋亡。在小鼠模型中，抑制坏死凋亡调节物可以减少转移群，这表明它与肿瘤的系统性扩散有关。（生物谷Bioon.com）