Nature公布2020年度十大发现,最受欢迎的果然是“头等大事”…
2020/12/15
12月14日,顶级期刊《Nature》在最新的一篇报道文章中盘点了2020年度十大重磅科学发现,其中压力如何使人“白头”成为最受欢迎的突破性发现。

魔幻的2020即将接近尾声,这一年,新冠疫情冲击全球,给全世界人们带来巨大的影响。然而,科研人员的努力并没有就此按下暂停键。在即将过去的这一年里,许多满怀信念的人们仍在艰难中前行,为文明的进步和世界的美好贡献力量。

当地时间12月14日,顶级期刊《Nature》在最新的一篇报道文章中盘点了2020年度十大重磅科学发现,其中压力如何使人“白头”成为最受欢迎的突破性发现。

压力会让头发变白

经验表明,压力总是和头发加速变白有关,然而没有科学证据能够支撑这一点。2020年1月22日,Nature发布了一项由哈佛大学的研究人员主导的题为Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells研究报告,在小鼠实验中为这一观点提供了直接证据。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-1935-3

文章指出,急性应激通过黑素细胞干细胞的快速耗竭而导致头发变白,不过黑素细胞干细胞丢失与免疫攻击或肾上腺应激激素无关,而是由激活黑素细胞干细胞龛的交感神经激活引起的。压力下,这些交感神经的激活会导致神经递质去甲肾上腺素的突然释放,从而促使静止的黑素细胞干细胞迅速增殖,随后分化、迁移并从生态位永久性耗尽。

重新激活并消灭HIV

尽管抗逆转录病毒治疗(ART)的出现给人类免疫缺陷病毒(HIV)的感染者带来了延长生命的希望,然后潜伏在患者体内的HIV就像一颗不定时炸弹,一旦停药就会卷土重来。

在“压力导致头发变白”这一报告发表的同一时间,美国埃默里大学和北卡罗来纳大学的研究人员在 Nature 发表了题为Robust and persistent reactivation of SIV and HIV by N-803 and depletion of CD8+ cells 和Systemic HIV and SIV latency reversal via non-canonical NF-κB signalling in vivo的研究论文,为揪出HIV患者体内潜藏的病毒并对其进行清除提供了重要思路。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-1946-0


https://doi.org/10.1038/s41586-020-1951-3

在前一篇文章中,研究人员结合了两种免疫干预措施——抗体介导的CD8+T细胞(降低病毒转录水平的免疫细胞)和一种叫做N-803的药物治疗HIV-1转录。在后一篇文章中,研究人员使用了一种名为AZD5582的药物,这种药物可以激活转录因子NF-κB,这是HIV-1基因表达的主要诱因。

揭秘挑食的背后机制

迄今为止,人们对动物的进化知之甚少。3月4日,洛桑大学和美国犹他大学的研究人员在Nature杂志发表了题为Olfactory receptor and circuit evolution promote host specialization的研究报告,揭示了Drosophila sechellia这类果蝇“挑食”的生物学原因。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2073-7

研究人员借助基因组编辑工具CRISPR-Cas9发现,一类表达气味受体蛋白(Or22a)在这些果蝇的感觉神经元中更为丰富,也正是Or22a氨基酸序列的微小变化导致了它们对特定食物的偏爱。

干扰素缺乏会导致重症COVID-19

在新冠疫情蔓延的过程中,存在许多令人匪夷所思的事情,比如为什么一些人症状更严重,而另一些人却仅表现出轻症甚至无症状。

10月23日,Science发布了两项由多国研究人员共同开展的题为Autoantibodies against type I IFNs in patients with life-threatening COVID-19Inborn errors of type I IFN immunity in patients with life-threatening COVID-19的研究报告,揭示了影响COVID-19严重程度的重要因素。


DOI: 10.1126/science.abd4585


DOI: 10.1126/science.abd4570

在这两篇文章中,研究人员指出,表明干扰素蛋白,特别是Ⅰ型干扰素(IFN-I)存在缺陷或许是造成这种情况的因素。IFN-I缺失导致病毒复制和传播失控。然而,IFN-I缺乏也可能对免疫系统功能产生其他影响。

可达到原子分辨率的低温电子显微镜

结构生物学的一个基本原则是,一旦研究人员能够直接观察到足够详细的大分子,就可以理解它们的三维结构是如何赋予其生物功能的。10月21日,牛津大学和剑桥大学的研究人员在Nature发布了一篇题为Single-particle cryo-EM at atomic resolution的文章,为人们更细致地观测分子结构带来了新的突破。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2829-0

在这篇文章中,研究人员带来了迄今为止使用单粒子冷冻电子显微镜(cryo-EM)方法获得的最清晰图像,从而首次确定了蛋白质中单个原子的位置。

快速射电暴来自“磁星”

快速射电暴(Fast Radio Bursts, FRB)是一种神秘的来自银河系外的射电天文现象。对于这股神秘力量的起源,一直以来众说纷纭。11月4日,Nature同期发布了3篇有关 FRB的研究报告。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2839-y


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2872-x


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2863-y

这三篇报告提出,FRB来自我们银河系的某一个源头。有趣的是,FRB伴随着X射线的爆发。这个发现是通过将来自多个天基和地基望远镜的观测结果拼凑在一起而得出的。这是天文学家第一次观测到位于银河系内的快速射电暴,也是首个与被称为磁星的恒星遗迹有关的发现。

用卫星系统绘制每一颗树

大部分旱地树木和灌木(以下统称为树木)是孤立生长的,这些非林木在生物多样性至关重要的作用。然而,关于这些树木却没有充分的文献资料研究。10月14日,哥本哈根大学的研究人员领衔在Nature发布了一篇题为An unexpectedly large count of trees in the West African Sahara and Sahel的报告,提出了一种在全球范围内监控森林以外树木的方法。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2824-5

研究人员通过对覆盖西非西撒哈拉和萨赫勒地区130多万平方公里进行高分辨率卫星图像分析,绘制了大约18亿棵树冠的位置和大小,这一进展无疑将推动我们对全球陆地生态系统的思考、监测、建模和管理方式发生根本性变化。

爱尔兰史前精英墓穴发现乱伦

对于在新石器时代欧洲政治权力的性质和分布,人们仍然知之甚少。6月17日,爱尔兰都柏林圣三一大学的研究人员领导的一项研究为此提供了重要参考。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2378-6

研究人员在一座5000年前的墓穴中发现的古代人类遗骸DNA揭示了一级血缘关系的亲属发生乱伦的证据。这表明,当时的精英人群可能是把乱伦作为维持贵族血统的方式。

南极臭层的恢复

20世纪8年代中期南极上空春季大气臭氧层空洞的发现揭示了人类制造的臭氧消耗物质(ods)的威胁。1987年《蒙特利尔议定书》及其后续修正案禁止生产和使用臭氧消耗物质。

3月25日,科罗拉多大学的研究人员领衔在Nature发布了一篇题为A pause in Southern Hemisphere circulation trends due to the Montreal Protocol的研究报告,揭示了《蒙特利尔议定书》的深远影响。

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2120-4

研究人员发现,自《蒙特利尔议定书》之后,大气中臭氧消耗物质的浓度正在下降,臭氧层恢复的初步迹象已经出现。这是第一个正式将南半球臭氧层恢复归因于《蒙特利尔议定书》的影响的报告。

物质-反物质的对称性破坏

4月15日,日本T2K中微子合作组在Nature发布了题为Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations 的研究报告,揭示了来自轻子群的粒子破坏粒子-反粒子镜像对称性


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2177-0

在这项历时近10年的研究中,研究人员将在日本质子加速器研究中心产生的缪子型正反中微子发射到295公里外的“超级神冈”探测器上。在极其罕见的情况下,缪子型正反中微子在行进中,分别会“变身”为电子型正反中微子。

参考资料:

[1]Viruses,microscopy and fast radio bursts:10 remarkable discoveries from 2020

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