千種植物轉(zhuǎn)錄組與綠色植物的系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)

nature封面：達(dá)爾文在《物種起源》結(jié)尾所描繪的各個(gè)物種交錯(cuò)生長(zhǎng)的“枝蔓纏繞的河岸”示例。nature雜志第7780期封面文章報(bào)道了“千種植物轉(zhuǎn)錄組”計(jì)劃的科學(xué)家們報(bào)道的1124種植物的轉(zhuǎn)錄組，涵蓋了展現(xiàn)植物多樣性的各個(gè)物種，包括綠色植物、灰藻和紅藻。研究者構(gòu)建了一個(gè)系統(tǒng)發(fā)育基因組框架，借此推斷不同物種之間的演化關(guān)系，并劃分歷史上綠色植物發(fā)生基因組變化和多樣化的時(shí)間。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，陸生植物和維管植物起源前曾出現(xiàn)過(guò)基因家族的大擴(kuò)張，而全基因組復(fù)制事件似乎也在有花植物和蕨類的演化歷史上反復(fù)出現(xiàn)。

《自然》創(chuàng)刊150周年

nature封面：該刊論文的共引網(wǎng)絡(luò)。nature雜志第7781期是《自然》的150周年特刊?！蹲匀弧穭?chuàng)刊于1869年11月4日，是一份在學(xué)術(shù)界享有盛譽(yù)的國(guó)際綜合性科學(xué)刊物，報(bào)道和評(píng)論了全球科技領(lǐng)域里諸多最重要的突破。如封面所示，點(diǎn)代表的是《自然》自1900年以來(lái)發(fā)表的逾8.8萬(wàn)篇論文，顏色代表不同的學(xué)科。如果兩篇論文同時(shí)被另一篇論文引用了，這兩篇論文便被連接起來(lái)；點(diǎn)的大小反映了這些共引連接的數(shù)量。這個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)揭示了論文之間的關(guān)系，反映了《自然》的多學(xué)科范圍。

多主體增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法塑造的《星際爭(zhēng)霸Ⅱ》宗師

nature封面：人工智能玩“星際爭(zhēng)霸”。nature雜志第7782期封面文章報(bào)道了一個(gè)名為“AlphaStar”的人工智能程序，該程序在完整版的《星際爭(zhēng)霸Ⅱ》中，在3個(gè)種族中都達(dá)到了宗師級(jí)水平。如今，AlphaStar處于該游戲前0.2%的玩家之列。它的成功源于其采用的多主體增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法，該算法讓多個(gè)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)主體相互競(jìng)爭(zhēng)，從而生成大量的持續(xù)適應(yīng)性策略和對(duì)策。《星際爭(zhēng)霸Ⅱ》是一款科幻主題的策略游戲，也是一項(xiàng)全球性的電子競(jìng)技項(xiàng)目。游戲中，玩家需要控制3個(gè)不同種族中的一種，同時(shí)必須根據(jù)對(duì)手的動(dòng)作做出戰(zhàn)略決策。

高分辨率譜系追蹤技術(shù)揭示實(shí)驗(yàn)酵母的適應(yīng)行波

nature封面：一張適應(yīng)“行波”圖，其中的有益突變會(huì)爭(zhēng)奪主導(dǎo)地位（線條代表各種譜系）。行波顯示了適合度分布在酵母種群內(nèi)隨時(shí)間推移如何發(fā)生變化，并且與理論預(yù)測(cè)相符。nature雜志第7783期封面文章報(bào)道了一種能夠高分辨可視化追蹤芽殖酵母演化突變的條形碼策略。克隆競(jìng)爭(zhēng)會(huì)產(chǎn)生一種動(dòng)態(tài)的“富者恒富”效應(yīng)，即演化初期獲取的適合度優(yōu)勢(shì)可以驅(qū)動(dòng)譜系擴(kuò)張，從而提高未來(lái)獲得突變的機(jī)會(huì)?？梢暬寡芯咳藛T得以重新認(rèn)識(shí)控制適應(yīng)速率、可預(yù)測(cè)性和分子基礎(chǔ)的因素。

古羅馬：歐洲和地中海的基因交匯點(diǎn)

Science封面：羅馬斗獸場(chǎng)的延時(shí)圖像。Science雜志第6466期封面文章報(bào)道了祖先DNA分析，以調(diào)查中石器時(shí)代到現(xiàn)代在羅馬和意大利中部發(fā)生的基因變化。通過(guò)研究127個(gè)羅馬人的基因組和他們的考古背景，研究者證明了新石器時(shí)代獵人、采集者和農(nóng)民之間祖先的重大轉(zhuǎn)變。青銅時(shí)代出現(xiàn)了第二次世系變遷，可能與貿(mào)易和人口流動(dòng)增加同時(shí)發(fā)生。這種血統(tǒng)的轉(zhuǎn)變反映了羅馬的地緣政治關(guān)系，并伴隨著顯著的個(gè)體間多樣性，證明了基因在地中海、歐洲和北非的流動(dòng)。隨著羅馬政治關(guān)系和貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)的改變，歷史時(shí)期的快速遺傳變化反映了人的流動(dòng)。

細(xì)胞生物學(xué)中的質(zhì)量控制

Science封面：細(xì)胞的程式化視圖。Science雜志第6467期封面文章報(bào)道了細(xì)胞生物學(xué)中的質(zhì)量控制。生長(zhǎng)、分化及對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)響應(yīng)，我們的細(xì)胞處于一個(gè)不斷穩(wěn)定的活動(dòng)狀態(tài)，細(xì)胞核輸出RNA信息，這些信息被核糖體翻譯成蛋白質(zhì)（藍(lán)色）。蛋白酶體和溶酶體降解和循環(huán)內(nèi)化、異?；蜻^(guò)量的蛋白質(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體將貨物包裝和分類，以便運(yùn)輸?shù)狡渌?xì)胞器或從細(xì)胞出口。線粒體為細(xì)胞的其他部分提供能量。為了獲得維持這些生命活動(dòng)的最優(yōu)狀態(tài)，需要大量的質(zhì)量控制機(jī)制。

甲蟲(chóng)的角演化自翅膀類同源物

Science封面：獨(dú)角仙等甲蟲(chóng)有著奇特而形態(tài)多變的“犄角”，那是雄性競(jìng)爭(zhēng)配偶的重要工具。Science雜志第6468期封面文章報(bào)道了甲蟲(chóng)前胸背部的角由翅膀的系列同源器官進(jìn)化而來(lái)，這對(duì)思考如何更好地定義進(jìn)化新征（evolutionary novelty）有著重要意義。研究發(fā)現(xiàn)金龜子科甲蟲(chóng)中胸前角的起源，胸前角源于雙邊來(lái)源的組織；而胸前角形成在功能上需要多種翅膀形成的基因。研究結(jié)果證實(shí)了胸前角和昆蟲(chóng)翅膀之間的系列同源性，并表明其他昆蟲(chóng)的新性狀也可能與之類似，源自翅膀系列同源物以及隨之建立的結(jié)構(gòu)特異性轉(zhuǎn)錄圖譜。

重建50萬(wàn)立方微米小鼠大腦

Science封面：來(lái)自老鼠大腦的神經(jīng)細(xì)胞。Science雜志第6469期封面文章報(bào)道了以高空間分辨率重建了89個(gè)神經(jīng)元的形態(tài)特征及其在小鼠桶狀皮質(zhì)（barrel cortex）中的連接?？茖W(xué)家在小鼠體感皮層第4層密集重建了約2.7m的神經(jīng)絲，體積約50萬(wàn)立方微米，是以前哺乳動(dòng)物大腦皮層致密重建體積的300倍，效率提高了約20倍。這些數(shù)據(jù)建立了哺乳動(dòng)物皮質(zhì)局部致密神經(jīng)元回路的連接組表型分析方法，是連接體致密重建的一個(gè)飛躍，揭示了有關(guān)皮層皮質(zhì)和興奮性丘腦皮質(zhì)連接的抑制性和興奮性突觸的連通性信息。