盤點(diǎn)史上十大重磅論文，中國13篇文章登上封面！

1869年11月第一期Nature出版，今年是Nature創(chuàng)刊150周年。150年的漫漫長路，Nature見證了人類歷史上一次又一次重大科學(xué)突破。今天分享登上Nature封面的那些中國學(xué)者的重要研究，以及Nature史上意義非凡的十篇論文。來新智元 AI 朋友圈和AI大咖們一起討論吧。1869年11月第一期Nature出版，今年是Nature創(chuàng)刊150周年。150年的漫漫長路，Nature見證了科學(xué)發(fā)展的挑戰(zhàn)，也見證了人類歷史上一次又一次重大科學(xué)突破。

近日，Nature做了一系列專題內(nèi)容來紀(jì)念這一特殊時(shí)刻。今天新智元要和大家分享的是登上Nature封面的那些中國學(xué)者的重要研究，以及Nature史上意義非凡的十篇論文。

第一期Nature長啥樣？

第一期Nature出版于1869年11月4日，創(chuàng)辦人為約瑟夫·諾爾曼·洛克耶爵士，洛克耶是一位天文學(xué)家和氦的發(fā)現(xiàn)者之一，他也是Nature的第一位主編（擔(dān)任到1919年）。最早的編輯群都來自X俱樂部，受到托馬斯·亨利·赫胥黎的啟發(fā)而集結(jié)。

在創(chuàng)刊150周年之際，Nature特意發(fā)出了創(chuàng)刊號(hào)的PDF文檔。從目錄上看，第一期Nature上有不少篇幅都是書評、新書預(yù)告，其中不乏教科書和科普讀物。

而就在前一年，清王朝幾乎徹底平定了此前十幾年的心腹大患——太平天國和捻軍，由上而下的洋務(wù)運(yùn)動(dòng)越辦越紅火，“同光中興”的好年景漸入佳境，引領(lǐng)人們走向大清王朝的嶄新時(shí)代。

中科院領(lǐng)跑，盤點(diǎn)Nature封面刊登的中國研究

清華全球首款異構(gòu)融合類腦芯片“天機(jī)芯”

2019年8月1日刊的《Nature》，封面是清華大學(xué)開發(fā)出的全球首款異構(gòu)融合類腦芯片“天機(jī)芯”（Tianjic）。這項(xiàng)研究由清華大學(xué)類腦計(jì)算研究中心施路平教授帶隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了中國在芯片和人工智能兩大領(lǐng)域《Nature》論文零的突破。

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

“天機(jī)芯”(Tianjic)，有多個(gè)高度可重構(gòu)的功能性核，可以同時(shí)支持機(jī)器學(xué)習(xí)算法和現(xiàn)有類腦計(jì)算算法。

研究人員用一個(gè)自動(dòng)行駛自行車系統(tǒng)驗(yàn)證了這一混合芯片的處理能力。

試驗(yàn)中，無人自行車不僅可以識(shí)別語音指令、實(shí)現(xiàn)自平衡控制，還能對前方行人進(jìn)行探測和跟蹤，并自動(dòng)避障。

S型路線跟蹤

語音控制“左轉(zhuǎn)”

語音控制“直行和加速”

自主避障

美國《紐約時(shí)報(bào)》評論道：這可能是最接近獨(dú)立思考的自動(dòng)行駛自行車。美國《麻省理工學(xué)院技術(shù)評論》認(rèn)為：“天機(jī)芯”在無人駕駛自行車上的成功實(shí)驗(yàn)，顯示了中國在芯片領(lǐng)域日益增長的專業(yè)能力，也展示了旨在優(yōu)化人工智能算法的全新芯片設(shè)計(jì)方法的價(jià)值。

更多關(guān)于“天機(jī)芯”的內(nèi)幕，詳見《“天機(jī)”今登Nature封面：清華施路平團(tuán)隊(duì)發(fā)布全球首款異構(gòu)融合類腦芯片！》。

中科院研究揭示膜質(zhì)翅膀在恐龍中的演化

2019年5月9日刊的《Nature》封面展現(xiàn)了Ambopteryx longibrachium恐龍的藝術(shù)想象圖。這項(xiàng)研究由中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王敏、鄒晶梅、徐星、周忠和等進(jìn)行，描述了距今1.63億年的上侏羅統(tǒng)Ambopteryx化石。

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

在脊椎動(dòng)物漫長的演化史中，翼龍、鳥類和蝙蝠獨(dú)立演化出了形態(tài)迥異的飛行結(jié)構(gòu)。相較翼龍和蝙蝠不完整的化石記錄，隨著不斷發(fā)現(xiàn)的帶羽毛恐龍和早期鳥類化石，尤其得益于我國中晚侏羅世的燕遼生物群和早白堊世的熱河生物群，有關(guān)鳥類飛行起源這一重要科學(xué)問題取得了重要進(jìn)展，而擅攀鳥龍類的發(fā)現(xiàn)則揭示了“一條匪夷所思的征服藍(lán)天之旅”。

全球首次高清晰解析體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢的完整動(dòng)態(tài)過程

2018年12月6日刊的《Nature》封面刊登的研究成果同樣來自中科院。中科院上海營養(yǎng)與健康研究院潘巍峻研究員團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)6年攻關(guān)，在世界上首次高清晰解析了體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢的完整動(dòng)態(tài)過程。

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

研究人員利用斑馬魚胚胎，發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞起著“先導(dǎo)細(xì)胞”的作用，能引導(dǎo)HSPC歸巢并幫助其在微環(huán)境中停留。中科院的報(bào)道指出：“該工作不僅回答了‘體內(nèi)的造血干細(xì)胞歸巢如何發(fā)生’這一世界造血干細(xì)胞研究領(lǐng)域的重大科學(xué)問題，而且發(fā)現(xiàn)了對造血干細(xì)胞歸巢起關(guān)鍵引導(dǎo)作用的‘先導(dǎo)細(xì)胞’，為提高造血干細(xì)胞移植效率的轉(zhuǎn)化研究提出了新理論，開創(chuàng)了新思路?！?/p>

調(diào)節(jié)作物生長代謝以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

2018年8月30日刊的《Nature》封面刊登了中科院傅向東等人的研究。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，同時(shí)保持其高產(chǎn)量。

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

該項(xiàng)成果進(jìn)一步深入了我們對于植物生長與代謝協(xié)同調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)，從而找到了一條在保證糧食總產(chǎn)量不斷提高的同時(shí)，提高了氮肥利用效率，降低了生產(chǎn)投入成本，減少了對環(huán)境造成的污染的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)新途徑。

香港城市大學(xué)&浙江大學(xué)最強(qiáng)鎂基合金材料

2017年5月4日刊的《Nature》封面顯示了使用透射電子顯微鏡捕獲的異常堅(jiān)固的薄膜鎂合金的微觀結(jié)構(gòu)。

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

這項(xiàng)研究由香港城市大學(xué)和浙江大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)合作，首次制備出了超納雙相-玻璃納米晶（Supra-nano-dual-phase glass-crystal）鎂合金膜結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度達(dá)到3.3 GPa（接近理論值E/20，E為材料的楊氏模量）。這種材料的強(qiáng)度，超過了所有已知鎂基納米材料，并接近理論上鎂基合金的強(qiáng)度極限。

中國科學(xué)家對埃博拉病毒的研究

2015年8月6日刊的《Nature》封面是關(guān)于中國科學(xué)家對埃博拉病毒的研究。這項(xiàng)項(xiàng)研究由包括病原微生物生物安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國疾病預(yù)防控制中心、中國科學(xué)院等多家單位合作完成。

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

研究通過對2014年秋天在塞拉利昂5個(gè)地區(qū)收集的埃博拉病毒（Ebola virus, EBOV）進(jìn)行了基因組序列分析，追蹤了埃博拉疫情后期階段這一病毒的多樣性和進(jìn)化。

距今約1.24億年的“李氏果”

2011年3月31日刊的《Nature》封面刊登了沈陽師范大學(xué)的孫革等人的研究成果

在遼寧凌源早白堊世義縣組中部首次發(fā)現(xiàn)迄今最早的真雙子葉被子植物化石—“李氏果”（Leefructus），時(shí)代距今大約1.24億年。

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

這一古老的真雙子葉植物非常接近現(xiàn)生的毛茛科，是我國乃至全球迄今最早的與現(xiàn)生被子植物有直接系統(tǒng)演化聯(lián)系的被子植物化石。

大熊貓基因組測序

2010年1月21日刊的《Nature》封面刊登了中國研究人員對北京奧運(yùn)吉祥物大熊貓“晶晶”的基因組的測序。這項(xiàng)研究由深圳華大基因研究院發(fā)起，中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所、中國科學(xué)院動(dòng)物研究所、成都大熊貓繁育研究基地和中國保護(hù)大熊貓研究中心參與。

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

這是全球第一個(gè)完全使用新一代合成法測序技術(shù)完成的基因組序列圖，研究成果填補(bǔ)了大熊貓基因組及分子生物學(xué)研究的空白，將從基因組學(xué)的層面上為大熊貓這種瀕危物種的保護(hù)、疾病的監(jiān)控及其人工繁殖提供科學(xué)依據(jù)，并為保護(hù)我國其他一級(jí)保護(hù)動(dòng)物提供范例。

北京猿人“老”了20多萬年

2009年3月12日刊的《Nature》封面刊登了關(guān)于“北京猿人‘老’了20多萬年”的研究成果，科學(xué)家將“北京猿人”的生存時(shí)間從以往四五十萬年前，推向了更久遠(yuǎn)的77萬年前。

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

該研究成果是中美兩國科研人員共同完成的，測定了比較準(zhǔn)確的同位素“年齡”。這一測定結(jié)果意味著，學(xué)術(shù)界應(yīng)對北京猿人對環(huán)境的適應(yīng)能力和在寒冷氣候下的生存方式進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。研究得出兩個(gè)結(jié)論，一是北京猿人體質(zhì)上比較耐寒，二是為“可能會(huì)用火”提供了間接支持。

最早會(huì)飛的哺乳動(dòng)物“遠(yuǎn)古翔獸”

2006年12月14日刊的《Nature》封面刊登了中國科學(xué)家對恐龍演化的研究。中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的孟津及同事報(bào)告了來自中國內(nèi)蒙古的一種新的中生代哺乳動(dòng)物（“遠(yuǎn)古翔獸”），這一化石是目前已知的最早會(huì)飛的哺乳動(dòng)物，因此相比較于之前最早記錄的大約5100萬年前的蝙蝠化石，能在空中飛行的哺乳動(dòng)物的歷史提前了至少7千萬年。

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

根據(jù)研究，遠(yuǎn)古翔獸體態(tài)輕盈，身長不過12-14厘米，體重約70克，而四肢卻很長，前后肢與身體的比例分別達(dá)到0.68和0.77，舒展張開后，就如一只小巧精致的風(fēng)箏。

中科院研究將光合作用提升到原子數(shù)據(jù)水平

2004年3月18日刊的《Nature》刊登了中科院的一項(xiàng)研究。中國科學(xué)院的柳振峰及同事成功測定的菠菜主要捕光復(fù)合物2.72??分辨率的X射線晶體結(jié)構(gòu)圖。

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

這一結(jié)果將人們關(guān)于光合作用中所涉及的光能收集和能量轉(zhuǎn)移過程的知識(shí)全面提升到原子數(shù)據(jù)水平。

中科院“顧氏小盜龍”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對“顧氏小盜龍”化石的研究成果。屬名“小盜龍”有小偷之意，種名“顧氏”則是為紀(jì)念為熱河生物群做出重大貢獻(xiàn)的中國著名古生物學(xué)家顧知微院士。

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

該研究論證了這是一種四翼動(dòng)物，并且可能會(huì)滑行，代表著邁向活躍的拍打飛行階段的飛行演化，為鳥類的恐龍起源說提供了新的證據(jù).。

中國首次大基因組單條染色體精確測序

2002年11月21日刊的《Nature》封面是關(guān)于水稻的故事。中科院的馮旗和同事的這項(xiàng)研究是中國首次完成的大基因組單條染色體的精確測序。

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

對栽培稻種Oryza sativa第4號(hào)染色體的序列測定顯示，共有3千5百萬堿基對，覆蓋了第四號(hào)染色體的97.3％；對水稻4號(hào)染色體所含的基因進(jìn)行了預(yù)測分析，共鑒定了4658個(gè)基因；完整地測定了水稻4號(hào)染色體的著絲粒的序列；并對水稻亞種之間比較、重復(fù)序列、基因簇進(jìn)行了研究。

Nature史上最有影響力的十大論文

1、K中介子的發(fā)現(xiàn)

1947年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種以前未見過的粒子，后來命名為K中介子，這一發(fā)現(xiàn)后來導(dǎo)致人們發(fā)現(xiàn)了基本粒子“夸克”，并最終建立了粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。

標(biāo)題：Evidence for the Existence of NewUnstable Elementary Particles

作者：G. D. ROCHESTER & C. C. BUTLER

發(fā)表日期：1947年12月20日

2、免疫性疾病療法的新突破

1975年，Nature報(bào)道了如何制造能產(chǎn)生已知特異性抗體的細(xì)胞系。這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了在治療自身免疫疾病和癌癥方面的重要生物學(xué)發(fā)現(xiàn)和臨床上的成功進(jìn)展。

題目：Continuous cultures of fused cellssecreting antibody of predefined specificity

作者：G. K?HLER & C. MILSTEIN

發(fā)表日期：1975年8月7日

3、南方古猿與人類進(jìn)化新論的誕生

1925年，Nature報(bào)道了非洲古猿化石的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)徹底改變了關(guān)于早期人類進(jìn)化的觀點(diǎn)，人類的祖先猿猴在進(jìn)化樹上開始有了不同的分支。

題目：Australopithecus africanus The Man-Apeof South Africa

作者：RAYMOND A. DART

發(fā)表日期：1925年2月7日

4、C60引發(fā)納米技術(shù)革命

1985年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了形態(tài)如籠子一樣的碳分子C60，這一發(fā)現(xiàn)為石墨烯、碳納米管為代表的材料科學(xué)革命鋪平了道路，也標(biāo)志著納米技術(shù)的開端。

題目：C60: Buckminsterfullerene

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

發(fā)表日期：1985年11月14日

5、南極臭氧空洞的發(fā)現(xiàn)

科學(xué)家出人意料地在南極洲上空發(fā)現(xiàn)了臭氧層空洞，并因此建立起了20世紀(jì)最成功的全球性環(huán)保政策體系。

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

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

發(fā)表日期：1985年5月16日

6、神經(jīng)科學(xué)的突破性工具的誕生

膜片鉗技術(shù)最初是為記錄流過細(xì)胞膜通道的蛋白的離子流而開發(fā)的，現(xiàn)已成為神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)性的重要工具。

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

作者：ERWIN NEHER & BERT SAKMANN

發(fā)表日期：1976年4月29日

7、一類納米材料的誕生

大約30年前，Nature報(bào)道了一條簡單的化學(xué)定律，能夠合成過剩的多孔材料。其中一些材料后來催生出大量從生物醫(yī)藥到石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用。

題目：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

發(fā)表日期：1992年10月22日

8、細(xì)胞的“身份”可以編輯

細(xì)胞分化可以逆轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了如何確定細(xì)胞身份的理論，這為細(xì)胞再編輯的現(xiàn)代化方法和細(xì)胞再生療法的誕生奠定了基礎(chǔ)。

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

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

發(fā)表日期：1958年7月5日

9、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)徹底改變生物學(xué)

上世紀(jì)50年代早期，遺傳物質(zhì)究竟是什么樣子還是個(gè)有爭議的問題。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)解決了這個(gè)爭議，并永遠(yuǎn)改變了生物學(xué)。

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

作者：J. D. WATSON & F. H. C. CRICK

發(fā)表日期：1953年4月25日

10、開創(chuàng)系外行星探索新時(shí)代

1995年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆質(zhì)量和木星差不多的系外行星，其公轉(zhuǎn)軌道距離母星比水星和太陽還要近，這個(gè)發(fā)現(xiàn)徹底改變了我們對行星形成過程的認(rèn)識(shí)，也開啟了系外行星探索的新時(shí)代。

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

作者：Michel Mayor & Didier Queloz

發(fā)表日期: 1995年11月23日

最后，讓我們向偉大的科研工作者致敬！