盘点：2016年4月28日Nature杂志精选文章速读

【1】封面故事：大脑皮层的语义图

doi | 10.1038/nature17637

人们认为，单词和语言的意思表达在一个语义系统中，该系统则分布在整个大脑皮层的大部分地方。然而，我们对这一网络的详细功能组织和解剖组织却知之甚少。Alex Huth、Jack Gallant及同事利用对在实验对象听自然语言叙述时获得的功能性MRI (fMRI)记录所做的基于voxel的模拟来获取人脑中语义的功能表达图。他们发现，每个语义概念被表达在多个语义区域，而每个语义区域则代表多个语义概念。然而，所获取的语义图在不同实验对象之间基本上是一致的，从而为获得可被用于关于语言处理方式的未来研究工作的一个语义图集(semantic atlas)提供了基础。读者可在http：//gallantlab.org/huth2016这个网址体验该图集的一个互动版。本期封面所示为一个实验对象的皮层表面，上面覆盖有被预测会在相应皮层位置引起特别强的反应的单词。单词颜色表示语义类别：例如，绿色单词大多是视觉和触觉概念，而红色单词大多是社会概念。白色线条描绘出了人们以前就知道的兴趣区域。

【2】准备行动的皮层网络

doi | 10.1038/nature17643

皮层中持续的准备活动是工作记忆和运动规划的基础，但我们对其背后的机制还不是很了解。显示这种活动的网络模型对扰动很敏感。Karel Svoboda及同事发现，在小鼠活体运动前皮层中，预测即将发生的运动方向的准备活动对单边扰动非常稳定，但对双边扰动却不稳定。准备活动的这种恢复需要来自未受扰动的、对侧运动前皮层的输入。与这些发现相一致的是，网络模拟也显示，不同耦合模块(coupled modules)之间的冗余使网络具有稳定性。这一原理可能也适用于其他皮层网络，并且对于光遗传实验结果的解读也可能会有意义。

【3】与碳通量相关的海洋浮游生物

doi | 10.1038/nature16942

这项研究利用在 “Tara Oceans”科考期间收集的环境数据和元基因组数据，来分析与在营养耗尽的、寡营养的全球海洋表层150米内的碳输出关系最为密切的浮游生物群落。这项工作表明，一些出乎意料的生物类型是与碳输出强相关的类别，除了聚球藻 (Synechococcus)及其噬菌体外，还包括沟鞭藻 (Dinophyceae)和有孔虫 (Rhizaria)以及蜂窝状寄生虫；同时也说明，仅仅少数几个细菌和病毒基因的相对丰度就可以预测这些区域在碳输出方面的大部分差异。

【4】一个可绕过时间不确定性问题的数据分析方法

doi | 10.1038/nature17627

当从冰芯来重建气候史或从X-射线自由电子激光(XFEL)实验重建超快动态时，不确定的时间标记会将事件的次序搞混，使得恢复准确的动态信息有困难。本文作者介绍了基于非线性拉普拉斯光谱分析的一个数据分析方法，该方法可绕过这一问题，能够在即便存在计时不确定性的情况下从噪音数据提取动态信息。他们利用XFEL数据以300飞秒的计时不确定性演示了对几飞秒动态的重建。原理上，这一方法可用于受时间不确定性困扰的所有测量工作，所以从地球科学到引力物理也许都能找到应用。

【5】海洋空气中的快速NOx循环

doi | 10.1038/nature17195

氮氧化物在对流层化学中起核心作用，但当前对造成它们形成和负责它们从大气中清除的过程的认识还不足以调和模型研究与观测结果。这篇论文发表了飞机测量、实验室光分解实验和模拟计算结果，它们显示了在干净的海洋边界层中通过颗粒硝酸盐的光分解所发生的从硝酸到亚硝酸和氮氧化物的快速循环的一个机制。作者提出，这一过程有可能是偏远海洋区域中一个重要的对流层氮氧化物来源，对于对流层氧化剂和次生大气气溶胶形成都有意义。

【6】地壳岩浆库中挥发物的流动

doi | 10.1038/nature17401

大量晶体含量少的酸性岩浆会存储在地壳浅层。通过火山喷发，这些岩浆有可能向大气中释放大量气体，包括硫(造成全球变冷的一种可能物质)在内。Andrea Parmigiani 等人对在富含晶体和晶体含量少的岩浆中控制岩浆挥发相运输的流体动态进行了模拟。他们揭示了岩浆挥发相与主熔融体(host melt)之间的毛细管压力与粘度对比之间的互动何以会导致反直觉的动态——挥发物倾向于在一个岩浆库的富含晶体的部分高效迁移，并在晶体含量少的地方积累。挥发物的低密度气泡在晶体含量少的岩浆中的积累有可能解释晶体含量少的酸性岩浆相对来说容易喷发的观测结果，也有可能解释在爆炸性喷发过程中所释放的过量硫的来源。

【7】对美国伊利诺伊州 “Tully 怪物” 的重新解读

doi | 10.1038/nature16992

自从其于1958年被Francis Tully 在美国伊利诺伊州距今大约3亿年的Mazon Creek化石层中发现以来，俗称为“Tully 怪物” (Tullimonstrum gregarium)的软体动物到底属于哪种动物仍然是谜。它是一种样子很怪的动物，身体像鱼，在一个“横杠”的每一端各有一只突出的眼睛，下巴长在一个有关节的长鼻子的端部。人们曾将其起源与纽虫(nemertean worm)和多毛虫(polychaete worm)、软体动物、牙形石 (conodonts)、甚至干群(stem-group)节肢动物等各种不同动物相比较。现在，本期Nature上发表的两篇论文将Tullimonstrum可靠地识别为一种脊椎动物。Thomas Clements等人对其眼睛进行了研究，发现了它们与脊椎动物同源的超微结构细节。Victoria McCoy 等人研究了超过1，200个标本。他们重新解读了很多已知特征，同时还描述并解读了很多新特征：所有这些特征都与Tullimonstrum是一种脊椎动物、与七鳃鳗相似的结论相一致，从而也增大了这一类群的形态差异。

【8】有孔虫是海洋生态系统中的重要成员

doi | 10.1038/nature17652

海洋生态系统中生活着身体大小相差很大的浮游生物，其中较大的浮游动物以较小的浮游动物为食，从而为海洋食物链和碳循环做出贡献。然而，我们对脆弱的大型浮游动物所起作用及其对海洋生态系统的贡献的认识却是有限的。利用在 “Tara Oceans”全球调查期间通过一个原位成像系统收集的数据，Tristan Biard等人对有孔虫(一个范围很大的海洋原生生物系统发生类群)和大于600微米的其他浮游动物各自的贡献进行了量化，发现它们所代表的生物质要比以前所认为的大得多，对海洋生物圈碳库总量的贡献近5.2%。这些发现突显了有孔虫对海洋中的浮游生物生物质、初级生产力和其他生物地球化学过程的重要贡献。

【9】Musashi-2促进干细胞更新

doi | 10.1038/nature17665

只有少量造血干细胞可以从脐带血中提取出来，这限制了它们的治疗应用。我们对调控人造血干细胞的自我更新和命运决定的转录后机制知之甚少。Kristin Hope及同事发现， RNA-结合蛋白Musashi-2可以增强人造血干细胞的自我更新性能，包括在活体外扩增长期造血干细胞的能力。作者采用一个通用方法来识别与Musashi-2相互作用的RNAs，他们发现 “芳烃受体” (AHR)信号作用通道是Musashi-2对来自脐带血的造血干细胞的再生潜力之影响的一个关键下游成分(downstream component)。

【10】人σ1受体的结构

doi | 10.1038/nature17391

人σ1受体是内质网的一种跨膜蛋白，与抑郁症、药物上瘾和包括 “肌萎缩性脊髓侧索硬化症” 在内的神经退化疾病有关。在这篇论文中，作者报告了人σ1受体在两个不同配体存在时的X-射线晶体结构。该蛋白的结构是三聚的，在每个原体 (protomer)内都有一个跨膜域。尽管具有不同的化学结构，但两个配体都与同一个点、即一个大的憎水腔相结合。综合起来，这些结果显示了这一重要的、但我们却不是很了解的蛋白的总体架构、寡聚状态及配体识别的分子基础。