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)運動越辦越紅火，“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代。

中科院領(lǐng)跑，盤點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）。這項研究由清華大學(xué)類腦計算研究中心施路平教授帶隊，實現(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)，有多個高度可重構(gòu)的功能性核，可以同時支持機(jī)器學(xué)習(xí)算法和現(xiàn)有類腦計算算法。

研究人員用一個自動行駛自行車系統(tǒng)驗證了這一混合芯片的處理能力。

試驗中，無人自行車不僅可以識別語音指令、實現(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《紐約時報》評論道：這可能是最接近獨立思考的自動行駛自行車。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驗，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)計方法的價值。

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。這項研究由中科院古脊椎動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

在脊椎動物漫長的演化史中，翼龍、鳥類和蝙蝠獨立演化出了形態(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，歷時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，同時保持其高產(chǎn)量。

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

該項成果進(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，從而找到了一條在保證糧食總產(chǎn)量不斷提高的同時，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

這項研究由香港城市大學(xué)和浙江大學(xué)的科研團(tuán)隊合作，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。這項項研究由包括病原微生物生物安全國家重點實驗室、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吉祥物大熊貓“晶晶”的基因組的測序。這項研究由深圳華大基因研究院發(fā)起，中國科學(xué)院昆明動物研究所、中國科學(xué)院動物研究所、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)我國其他一級保護(hù)動物提供范例。

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。研究得出兩個結(jié)論，一是北京猿人體質(zhì)上比較耐寒，二是為“可能會用火”提供了間接支持。

最早會飛的哺乳動物“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)院古脊椎動物與古人類研究所的孟津及同事報告了來自中國內(nèi)蒙古的一種新的中生代哺乳動物（“遠(yuǎn)古翔獸”），這一化石是目前已知的最早會飛的哺乳動物，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物，并且可能會滑行，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，覆蓋了第四號染色體的97.3％；對水稻4號染色體所含的基因進(jìn)行了預(yù)測分析，共鑒定了4658個基因；完整地測定了水稻4號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，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有爭議的問題。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)解決了這個爭議，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，這個發(fā)現(xiàn)徹底改變了我們對行星形成過程的認(rèn)識，也開啟了系外行星探索的新時代。

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！