世界一流科技期刊文章精选

达到原子分辨率的冷冻电镜技术

Nature封面：脱铁铁蛋白。Nature杂志第7832期封面文章报道了科学家利用单颗粒冷冻电镜技术在原子分辨率上对蛋白质进行结构分析。第一篇文章里，Sjors Scheres、Radu Aricescu和同事利用新的电子源、能量过滤器和相机，报道了脱铁铁蛋白和GABA-A受体的结构——分辨率分别约为1.22埃和1.7埃。第二篇论文中，Holger Stark和同事利用一种新开发的冷冻电镜技术，得到了分辨率约为1.24埃的脱铁铁蛋白结构。这两种方法有望为冷冻电镜技术将来更广泛地应用在基于结构的药物设计中铺平道路。

演化模式

Nature封面：使用非写实的数学图形突出所使用的软件，并创造出了该期论文所述部分测序物种的图谱。Nature杂志第7833期封面文章报道了基因组测序研究进展。万种鸟类基因组项目（Bird 10，000 Genomes Project）的张国捷等人比较了363个基因组（代表了逾90%的科级别鸟类），包括267个新测序的种。动物法则项目（Zoonomia Project）的Elinor Karlsson等人描述了他们对240个基因组的分析（代表了逾80%的科级别胎盘哺乳动物），包括122个新测序的种。为了分析这样大规模的数据集，两支团队均使用了名为“Progressive Cactus”的新软件。

人脸识别的真相

Nature封面：面对真相。Nature杂志第7834期特刊文章报道了人脸识别技术的能力和陷阱。长期以来，机场、边境、智能手机等一直在使用人脸识别系统，但是这些系统触及的公共和私人空间正在不断扩大。该期特刊的第一篇“新闻特写”考察了当前系统的不准确性和偏差。第二篇特写对“智慧城市”一探究竟，关注了缺乏管理和监督会如何侵蚀公民自由。第三篇文章探讨了对人脸识别研究日益增加的伦理担忧。鉴于政府和机构都想利用这一急速发展的技术，该领域必须采取行动防止技术被滥用。

关于太阳碳氮氧循环产生中微子的实验证据

Nature封面：意大利国家核物理研究所（INFN）格兰萨索国家实验室的博瑞西诺检测器。Nature杂志第7835期封面文章报道了博瑞西诺合作组织（Borexino Collaboration）展示了关于太阳发生碳氮氧循环的首个直接实验证据。太阳产生能量的主要方式是通过质子-质子链反应（proton–proton chain）将氢转换成氦，但是有一小部分太阳能量被认为来自碳氮氧循環（CNO cycle）催化的次级聚变过程。新研究检测到了因碳氮氧循环而发射出的中微子，据此证实了碳氮氧循环贡献了大约1%的太阳能量，这有望为探索日核的元素构成带来新方法。

全球变暖中的降温

Science封面：一排建筑上悬挂的空调设备。Science杂志第6518期封面文章报道了随着全球变暖，在不增加温室气体排放的情况下为了保持凉爽，新材料和新技术的研发正在路上。人们正在设计越来越多的材料和方法来改进技术，满足数据中心和其他设施的温度需求，并减少有害排放。蒸汽压缩系统提供了大部分住宅和工业冷却基础设施。寻找替代品是当务之急，但需要在毒性、易燃性和低效率之间进行权衡。另一种方法是使用热量物质。还有一种完全不同的冷却策略是使用以红外辐射形式调节热量的材料。

控制单个分子在表面上远距离运动

Science封面：当单个二溴三芴分子沿着银表面按特定方向排列时，表现出了高度可移动性，并可以受控地在两个尖锐的探针之间转移。Science杂志第6519期封面文章报道了科学家利用扫描隧道显微镜实现了单个分子在表面上的长距离移动。单个DBTF分子在银（111）表面以0.1埃的极高空间精度移动了150纳米的距离。静电效应的性质可以有选择性地应用排斥力和引力来发送或接收单个分子。高控制允许我们精确地移动单个和特定的分子实体之间的两个单独的探针，为速度测量，从而在扩散和碰撞过程中实时研究单个分子的能量耗散。

个体杂合性研究与预测

Science封面：莫哈韦沙漠龟（Gopherus agassizii）。Science杂志第6520期封面文章报道了个体杂合性是这些乌龟易位成功的关键预测因子。为了最大限度地提高生存概率，标准做法是将动物从可能最接近的种群中移走，这些种群中可能包含可能有亲缘关系的个体。文章研究分析了166只易位沙漠龟的基因组数据集，这些龟在20年的时间里要么存活下来，要么死亡。利用基因组数据来推断易位龟的地理起源，发现个体杂合性可以预测龟的生存，而易位距离或地理起源单位则不能。因此，易位个体的生存可能性即杂合性。

解释控制植物根系生长规则的模型

Science封面：两种不同植物的根系，用红色和蓝色染料染成鲜切花。Science杂志第6521期封面文章报道了根染为植物对竞争反应的理论预测提供了实验验证，相邻的植物在土壤空间中隔离它们的根系，但当有竞争者靠近时，它们会比单独生长时生长出更多的根系。Ciro Cabal等人开发了一个基于博弈论的消费者-资源模型（consumer-resource model），以解释控制根系生长的规则。植物根据相邻植物和竞争植物的距离来调整它们根的生长方式和位置。说明了在靠近邻近植物生长的情况下与在没有竞争的情况下生长的根之间的差异。