千种植物转录组与绿色植物的系统发育基因组学

千种植物转录组与绿色植物的系统发育基因组学

nature封面：达尔文在《物种起源》结尾所描绘的各个物种交错生长的“枝蔓缠绕的河岸”示例。nature杂志第7780期封面文章报道了“千种植物转录组”计划的科学家们报道的1124种植物的转录组，涵盖了展现植物多样性的各个物种，包括绿色植物、灰藻和红藻。研究者构建了一个系统发育基因组框架，借此推断不同物种之间的演化关系，并划分历史上绿色植物发生基因组变化和多样化的时间。同时发现，陆生植物和维管植物起源前曾出现过基因家族的大扩张，而全基因组复制事件似乎也在有花植物和蕨类的演化历史上反复出现。

《自然》创刊150周年

nature封面：该刊论文的共引网络。nature杂志第7781期是《自然》的150周年特刊。《自然》创刊于1869年11月4日，是一份在学术界享有盛誉的国际综合性科学刊物，报道和评论了全球科技领域里诸多最重要的突破。如封面所示，点代表的是《自然》自1900年以来发表的逾8.8万篇论文，颜色代表不同的学科。如果两篇论文同时被另一篇论文引用了，这两篇论文便被连接起来；点的大小反映了这些共引连接的数量。这个复杂的网络揭示了论文之间的关系，反映了《自然》的多学科范围。

多主体增强学习算法塑造的《星际争霸Ⅱ》宗师

nature封面：人工智能玩“星际争霸”。nature杂志第7782期封面文章报道了一个名为“AlphaStar”的人工智能程序，该程序在完整版的《星际争霸Ⅱ》中，在3个种族中都达到了宗师级水平。如今，AlphaStar处于该游戏前0.2%的玩家之列。它的成功源于其采用的多主体增强学习算法，该算法让多个深度学习网络主体相互竞争，从而生成大量的持续适应性策略和对策。《星际争霸Ⅱ》是一款科幻主题的策略游戏，也是一项全球性的电子竞技项目。游戏中，玩家需要控制3个不同种族中的一种，同时必须根据对手的动作做出战略决策。

高分辨率谱系追踪技术揭示实验酵母的适应行波

nature封面：一张适应“行波”图，其中的有益突变会争夺主导地位（线条代表各种谱系）。行波显示了适合度分布在酵母种群内随时间推移如何发生变化，并且与理论预测相符。nature杂志第7783期封面文章报道了一种能够高分辨可视化追踪芽殖酵母演化突变的条形码策略。克隆竞争会产生一种动态的“富者恒富”效应，即演化初期获取的适合度优势可以驱动谱系扩张，从而提高未来获得突变的机会。可视化使研究人员得以重新认识控制适应速率、可预测性和分子基础的因素。

古罗马：欧洲和地中海的基因交汇点

Science封面：罗马斗兽场的延时图像。Science杂志第6466期封面文章报道了祖先DNA分析，以调查中石器时代到现代在罗马和意大利中部发生的基因变化。通过研究127个罗马人的基因组和他们的考古背景，研究者证明了新石器时代猎人、采集者和农民之间祖先的重大转变。青铜时代出现了第二次世系变迁，可能与贸易和人口流动增加同时发生。这种血统的转变反映了罗马的地缘政治关系，并伴随着显著的个体间多样性，证明了基因在地中海、欧洲和北非的流动。随着罗马政治关系和贸易网络的改变，历史时期的快速遗传变化反映了人的流动。

细胞生物学中的质量控制

Science封面：细胞的程式化视图。Science杂志第6467期封面文章报道了细胞生物学中的质量控制。生长、分化及对环境的实时响应，我们的细胞处于一个不断稳定的活动状态，细胞核输出RNA信息，这些信息被核糖体翻译成蛋白质（蓝色）。蛋白酶体和溶酶体降解和循环内化、异常或过量的蛋白质。内质网和高尔基体将货物包装和分类，以便运输到其他细胞器或从细胞出口。线粒体为细胞的其他部分提供能量。为了获得维持这些生命活动的最优状态，需要大量的质量控制机制。

甲虫的角演化自翅膀类同源物

Science封面：独角仙等甲虫有着奇特而形态多变的“犄角”，那是雄性竞争配偶的重要工具。Science杂志第6468期封面文章报道了甲虫前胸背部的角由翅膀的系列同源器官進化而来，这对思考如何更好地定义进化新征（evolutionary novelty）有着重要意义。研究发现金龟子科甲虫中胸前角的起源，胸前角源于双边来源的组织；而胸前角形成在功能上需要多种翅膀形成的基因。研究结果证实了胸前角和昆虫翅膀之间的系列同源性，并表明其他昆虫的新性状也可能与之类似，源自翅膀系列同源物以及随之建立的结构特异性转录图谱。

重建50万立方微米小鼠大脑

Science封面：来自老鼠大脑的神经细胞。Science杂志第6469期封面文章报道了以高空间分辨率重建了89个神经元的形态特征及其在小鼠桶状皮质（barrel cortex）中的连接。科学家在小鼠体感皮层第4层密集重建了约2.7m的神经丝，体积约50万立方微米，是以前哺乳动物大脑皮层致密重建体积的300倍，效率提高了约20倍。这些数据建立了哺乳动物皮质局部致密神经元回路的连接组表型分析方法，是连接体致密重建的一个飞跃，揭示了有关皮层皮质和兴奋性丘脑皮质连接的抑制性和兴奋性突触的连通性信息。