新智元报道

编辑：张佳、大明

【新智元导读】1869年11月第一期Nature出版，今年是Nature创刊150周年。150年的漫漫长路，Nature见证了人类历史上一次又一次重大科学突破。今天分享登上Nature封面的那些中国学者的重要研究，以及Nature史上意义非凡的十篇论文。来新智元 AI 朋友圈和AI大咖们一起讨论吧。

1869年11月第一期Nature出版，今年是Nature创刊150周年。150年的漫漫长路，Nature见证了科学发展的挑战，也见证了人类历史上一次又一次重大科学突破。

近日，Nature做了一系列专题内容来纪念这一特殊时刻。今天新智元要和大家分享的是登上Nature封面的那些中国学者的重要研究，以及Nature史上意义非凡的十篇论文。

第一期Nature长啥样？

第一期Nature出版于1869年11月4日，创办人为约瑟夫·诺尔曼·洛克耶爵士，洛克耶是一位天文学家和氦的发现者之一，他也是Nature的第一位主编（担任到1919年）。最早的编辑群都来自X俱乐部，受到托马斯·亨利·赫胥黎的启发而集结。

在创刊150周年之际，Nature特意发出了创刊号的PDF文档。从目录上看，第一期Nature上有不少篇幅都是书评、新书预告，其中不乏教科书和科普读物。

而就在前一年，清王朝几乎彻底平定了此前十几年的心腹大患——太平天国和捻军，由上而下的洋务运动越办越红火，“同光中兴”的好年景渐入佳境，引领人们走向大清王朝的崭新时代。

中科院领跑，盘点Nature封面刊登的中国研究

清华全球首款异构融合类脑芯片“天机芯”

2019年8月1日刊的《Nature》，封面是清华大学开发出的全球首款异构融合类脑芯片“天机芯”（Tianjic）。这项研究由清华大学类脑计算研究中心施路平教授带队，实现了中国在芯片和人工智能两大领域《Nature》论文零的突破。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1424-8

“天机芯”(Tianjic)，有多个高度可重构的功能性核，可以同时支持机器学习算法和现有类脑计算算法。

研究人员用一个自动行驶自行车系统验证了这一混合芯片的处理能力。

试验中，无人自行车不仅可以识别语音指令、实现自平衡控制，还能对前方行人进行探测和跟踪，并自动避障。

S型路线跟踪

语音控制“左转”

语音控制“直行和加速”

自主避障

美国《纽约时报》评论道：这可能是最接近独立思考的自动行驶自行车。美国《麻省理工学院技术评论》认为：“天机芯”在无人驾驶自行车上的成功实验，显示了中国在芯片领域日益增长的专业能力，也展示了旨在优化人工智能算法的全新芯片设计方法的价值。

更多关于“天机芯”的内幕，详见《“天机”今登Nature封面：清华施路平团队发布全球首款异构融合类脑芯片！》。

中科院研究揭示膜质翅膀在恐龙中的演化

2019年5月9日刊的《Nature》封面展现了Ambopteryx longibrachium恐龙的艺术想象图。这项研究由中科院古脊椎动物与古人类研究所王敏、邹晶梅、徐星、周忠和等进行，描述了距今1.63亿年的上侏罗统Ambopteryx化石。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1137-z

在脊椎动物漫长的演化史中，翼龙、鸟类和蝙蝠独立演化出了形态迥异的飞行结构。相较翼龙和蝙蝠不完整的化石记录，随着不断发现的带羽毛恐龙和早期鸟类化石，尤其得益于我国中晚侏罗世的燕辽生物群和早白垩世的热河生物群，有关鸟类飞行起源这一重要科学问题取得了重要进展，而擅攀鸟龙类的发现则揭示了“一条匪夷所思的征服蓝天之旅”。

全球首次高清晰解析体内造血干细胞归巢的完整动态过程

2018年12月6日刊的《Nature》封面刊登的研究成果同样来自中科院。中科院上海营养与健康研究院潘巍峻研究员团队，历时6年攻关，在世界上首次高清晰解析了体内造血干细胞归巢的完整动态过程。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0709-7

研究人员利用斑马鱼胚胎，发现巨噬细胞样细胞起着“先导细胞”的作用，能引导HSPC归巢并帮助其在微环境中停留。中科院的报道指出：“该工作不仅回答了‘体内的造血干细胞归巢如何发生’这一世界造血干细胞研究领域的重大科学问题，而且发现了对造血干细胞归巢起关键引导作用的‘先导细胞’，为提高造血干细胞移植效率的转化研究提出了新理论，开创了新思路。”

调节作物生长代谢以实现农业可持续发展

2018年8月30日刊的《Nature》封面刊登了中科院傅向东等人的研究。研究表明：提高GRF4蛋白的活性可以提高作物的氮素利用效率，同时保持其高产量。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0415-5

该项成果进一步深入了我们对于植物生长与代谢协同调控机制的认识，从而找到了一条在保证粮食总产量不断提高的同时，提高了氮肥利用效率，降低了生产投入成本，减少了对环境造成的污染的可持续发展农业新途径。

香港城市大学&浙江大学最强镁基合金材料

2017年5月4日刊的《Nature》封面显示了使用透射电子显微镜捕获的异常坚固的薄膜镁合金的微观结构。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature21691

这项研究由香港城市大学和浙江大学的科研团队合作，首次制备出了超纳双相-玻璃纳米晶（Supra-nano-dual-phase glass-crystal）镁合金膜结构，其强度达到3.3 GPa（接近理论值E/20，E为材料的杨氏模量）。这种材料的强度，超过了所有已知镁基纳米材料，并接近理论上镁基合金的强度极限。

中国科学家对埃博拉病毒的研究

2015年8月6日刊的《Nature》封面是关于中国科学家对埃博拉病毒的研究。这项项研究由包括病原微生物生物安全国家重点实验室、军事医学科学院、中国疾病预防控制中心、中国科学院等多家单位合作完成。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature14490

研究通过对2014年秋天在塞拉利昂5个地区收集的埃博拉病毒（Ebola virus, EBOV）进行了基因组序列分析，追踪了埃博拉疫情后期阶段这一病毒的多样性和进化。

距今约1.24亿年的“李氏果”

2011年3月31日刊的《Nature》封面刊登了沈阳师范大学的孙革等人的研究成果

在辽宁凌源早白垩世义县组中部首次发现迄今最早的真双子叶被子植物化石—“李氏果”（Leefructus），时代距今大约1.24亿年。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature09811

这一古老的真双子叶植物非常接近现生的毛茛科，是我国乃至全球迄今最早的与现生被子植物有直接系统演化联系的被子植物化石。

大熊猫基因组测序

2010年1月21日刊的《Nature》封面刊登了中国研究人员对北京奥运吉祥物大熊猫“晶晶”的基因组的测序。这项研究由深圳华大基因研究院发起，中国科学院昆明动物研究所、中国科学院动物研究所、成都大熊猫繁育研究基地和中国保护大熊猫研究中心参与。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature08696

这是全球第一个完全使用新一代合成法测序技术完成的基因组序列图，研究成果填补了大熊猫基因组及分子生物学研究的空白，将从基因组学的层面上为大熊猫这种濒危物种的保护、疾病的监控及其人工繁殖提供科学依据，并为保护我国其他一级保护动物提供范例。

北京猿人“老”了20多万年

2009年3月12日刊的《Nature》封面刊登了关于“北京猿人‘老’了20多万年”的研究成果，科学家将“北京猿人”的生存时间从以往四五十万年前，推向了更久远的77万年前。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature07741

该研究成果是中美两国科研人员共同完成的，测定了比较准确的同位素“年龄”。这一测定结果意味着，学术界应对北京猿人对环境的适应能力和在寒冷气候下的生存方式进行重新认识。研究得出两个结论，一是北京猿人体质上比较耐寒，二是为“可能会用火”提供了间接支持。

最早会飞的哺乳动物“远古翔兽”

2006年12月14日刊的《Nature》封面刊登了中国科学家对恐龙演化的研究。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的孟津及同事报告了来自中国内蒙古的一种新的中生代哺乳动物（“远古翔兽”），这一化石是目前已知的最早会飞的哺乳动物，因此相比较于之前最早记录的大约5100万年前的蝙蝠化石，能在空中飞行的哺乳动物的历史提前了至少7千万年。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature05234

根据研究，远古翔兽体态轻盈，身长不过12-14厘米，体重约70克，而四肢却很长，前后肢与身体的比例分别达到0.68和0.77，舒展张开后，就如一只小巧精致的风筝。

中科院研究将光合作用提升到原子数据水平

2004年3月18日刊的《Nature》刊登了中科院的一项研究。中国科学院的柳振峰及同事成功测定的菠菜主要捕光复合物2.72 Å分辨率的X射线晶体结构图。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature02373

这一结果将人们关于光合作用中所涉及的光能收集和能量转移过程的知识全面提升到原子数据水平。

中科院“顾氏小盗龙”化石研究

2003年1月23日刊的《Nature》封面刊登了中科院徐星等人对“顾氏小盗龙”化石的研究成果。属名“小盗龙”有小偷之意，种名“顾氏”则是为纪念为热河生物群做出重大贡献的中国著名古生物学家顾知微院士。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature01342

该研究论证了这是一种四翼动物，并且可能会滑行，代表着迈向活跃的拍打飞行阶段的飞行演化，为鸟类的恐龙起源说提供了新的证据。

中国首次大基因组单条染色体精确测序

2002年11月21日刊的《Nature》封面是关于水稻的故事。中科院的冯旗和同事的这项研究是中国首次完成的大基因组单条染色体的精确测序。

论文地址：https://www.nature.com/articles/nature01183

对栽培稻种Oryza sativa第4号染色体的序列测定显示，共有3千5百万碱基对，覆盖了第四号染色体的97.3％；对水稻4号染色体所含的基因进行了预测分析，共鉴定了4658个基因；完整地测定了水稻4号染色体的着丝粒的序列；并对水稻亚种之间比较、重复序列、基因簇进行了研究。

Nature史上最有影响力的十大论文

1、K中介子的发现

1947年，科学家发现了一种以前未见过的粒子，后来命名为K中介子，这一发现后来导致人们发现了基本粒子“夸克”，并最终建立了粒子物理学的标准模型。

标题：Evidence for the Existence of NewUnstable Elementary Particles

作者：G. D. ROCHESTER & C. C. BUTLER

发表日期：1947年12月20日

2、免疫性疾病疗法的新突破

1975年，Nature报道了如何制造能产生已知特异性抗体的细胞系。这一发现导致了在治疗自身免疫疾病和癌症方面的重要生物学发现和临床上的成功进展。

 

题目：Continuous cultures of fused cellssecreting antibody of predefined specificity

作者：G. KÖHLER & C. MILSTEIN

发表日期：1975年8月7日

3、南方古猿与人类进化新论的诞生

1925年，Nature报道了非洲古猿化石的发现。这一发现彻底改变了关于早期人类进化的观点，人类的祖先猿猴在进化树上开始有了不同的分支。

题目：Australopithecus africanus The Man-Apeof South Africa

作者：RAYMOND A. DART

发表日期：1925年2月7日

4、C60引发纳米技术革命

1985年，科学家发现了形态如笼子一样的碳分子C60，这一发现为石墨烯、碳纳米管为代表的材料科学革命铺平了道路，也标志着纳米技术的开端。

题目：C60: Buckminsterfullerene

作者：H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien,R. F. Curl & R. E. Smalley

发表日期：1985年11月14日

5、南极臭氧空洞的发现

科学家出人意料地在南极洲上空发现了臭氧层空洞，并因此建立起了20世纪最成功的全球性环保政策体系。

题目：Large losses of total ozone inAntarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction

作者：J. C. Farman, B. G. Gardiner & J. D.Shanklin

发表日期：1985年5月16日

6、神经科学的突破性工具的诞生

膜片钳技术最初是为记录流过细胞膜通道的蛋白的离子流而开发的，现已成为神经科学基础性的重要工具。

题目：Single-channel currents recorded frommembrane of denervated frog muscle fibres

作者：ERWIN NEHER & BERT SAKMANN

发表日期：1976年4月29日

7、一类纳米材料的诞生

大约30年前，Nature报道了一条简单的化学定律，能够合成过剩的多孔材料。其中一些材料后来催生出大量从生物医药到石油化工领域的应用。

题目：Ordered mesoporous molecular sieves synthesizedby a liquid-crystal template mechanism

作者：C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J.Roth, J. C. Vartuli & J. S. Beck

发表日期：1992年10月22日

8、细胞的“身份”可以编辑

细胞分化可以逆转的发现挑战了如何确定细胞身份的理论，这为细胞再编辑的现代化方法和细胞再生疗法的诞生奠定了基础。

题目：Sexually Mature Individuals of Xenopuslaevis from the Transplantation of Single Somatic Nuclei

作者：J. B. GURDON, T. R. ELSDALE & M.FISCHBERG

发表日期：1958年7月5日

9、DNA双螺旋结构的发现彻底改变生物学

上世纪50年代早期，遗传物质究竟是什么样子还是个有争议的问题。DNA双螺旋结构的发现解决了这个争议，并永远改变了生物学。

题目：Molecular Structure of Nucleic Acids: AStructure for Deoxyribose Nucleic Acid

作者：J. D. WATSON & F. H. C. CRICK

发表日期：1953年4月25日

10、开创系外行星探索新时代

1995年，天文学家发现了一颗质量和木星差不多的系外行星，其公转轨道距离母星比水星和太阳还要近，这个发现彻底改变了我们对行星形成过程的认识，也开启了系外行星探索的新时代。

题目：A Jupiter-mass companion to a solar-typestar

作者：Michel Mayor & Didier Queloz

发表日期: 1995年11月23日

最后，让我们向伟大的科研工作者致敬！