1869年11月第一期Nature出版，今年是Nature創刊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突破。今天分享登上Nature封面的那些中國學者的重要研究，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創刊150周年。150年的漫漫長路，Nature見證了科學發展的挑戰，也見證了人類歷史上一次又一次重大科學突破。

近日，Nature做了一系列專題內容來紀念這一特殊時刻。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，創辦人為約瑟夫·諾爾曼·洛克耶爵士，洛克耶是一位天文學家和氦的發現者之一，他也是Nature的第一位主編（擔任到1919年）。最早的編輯群都來自X俱樂部，受到托馬斯·亨利·赫胥黎的啟發而集結。

在創刊150周年之際，Nature特意發出了創刊號的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，由上而下的洋務運動越辦越紅火，“同光中興”的好年景漸入佳境，引領人們走向大清王朝的嶄新時代。

中科院領跑，盤點Nature封面刊登的中國研究

清華全球首款異構融合類腦芯片“天機芯”

2019年8月1日刊的《Nature》，封面是清華大學開發出的全球首款異構融合類腦芯片“天機芯”（Tianjic）。這項研究由清華大學類腦計算研究中心施路平教授帶隊，實現了中國在芯片和人工智能兩大領域《Nature》論文零的突破。

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1424-8

“天機芯”(Tianjic)，有多個高度可重構的功能性核，可以同時支持機器學習算法和現有類腦計算算法。

研究人員用一個自動行駛自行車系統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、實現自平衡控制，還能對前方行人進行探測和跟蹤，并自動避障。

S型路線跟蹤

語音控制“左轉”

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《麻省理工學院技術評論》認為：“天機芯”在無人駕駛自行車上的成功實驗，顯示了中國在芯片領域日益增長的專業能力，也展示了旨在優化人工智能算法的全新芯片設計方法的價值。

更多關于“天機芯”的內幕，詳見《“天機”今登Nature封面：清華施路平團隊發布全球首款異構融合類腦芯片！》。

中科院研究揭示膜質翅膀在恐龍中的演化

2019年5月9日刊的《Nature》封面展現了Ambopteryx longibrachium恐龍的藝術想象圖。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、周忠和等進行，描述了距今1.63億年的上侏羅統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迥異的飛行結構。相較翼龍和蝙蝠不完整的化石記錄，隨著不斷發現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，有關鳥類飛行起源這一重要科學問題取得了重要進展，而擅攀鳥龍類的發現則揭示了“一條匪夷所思的征服藍天之旅”。

全球首次高清晰解析體內造血干細胞歸巢的完整動態過程

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。中科院上海營養與健康研究院潘巍峻研究員團隊，歷時6年攻關，在世界上首次高清晰解析了體內造血干細胞歸巢的完整動態過程。

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0709-7

研究人員利用斑馬魚胚胎，發現巨噬細胞樣細胞起著“先導細胞”的作用，能引導HSPC歸巢并幫助其在微環境中停留。中科院的報道指出：“該工作不僅回答了‘體內的造血干細胞歸巢如何發生’這一世界造血干細胞研究領域的重大科學問題，而且發現了對造血干細胞歸巢起關鍵引導作用的‘先導細胞’，為提高造血干細胞移植效率的轉化研究提出了新理論，開創了新思路。”

調節作物生長代謝以實現農業可持續發展

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，同時保持其高產量。

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

該項成果進一步深入了我們對于植物生長與代謝協同調控機制的認識，從而找到了一條在保證糧食總產量不斷提高的同時，提高了氮肥利用效率，降低了生產投入成本，減少了對環境造成的污染的可持續發展農業新途徑。

香港城市大學&浙江大學最強鎂基合金材料

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構。

論文地址：https://www.nature.com/articles/nature21691

這項研究由香港城市大學和浙江大學的科研團隊合作，首次制備出了超納雙相-玻璃納米晶（Supra-nano-dual-phase glass-crystal）鎂合金膜結構，其強度達到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。

中國科學家對埃博拉病毒的研究

2015年8月6日刊的《Nature》封面是關于中國科學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、軍事醫學科學院、中國疾病預防控制中心、中國科學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個地區收集的埃博拉病毒（Ebola virus, EBOV）進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現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生的毛茛科，是我國乃至全球迄今最早的與現生被子植物有直接系統演化聯系的被子植物化石。

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起，中國科學院昆明動物研究所、中國科學院動物研究所、成都大熊貓繁育研究基地和中國保護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研究的空白，將從基因組學的層面上為大熊貓這種瀕危物種的保護、疾病的監控及其人工繁殖提供科學依據，并為保護我國其他一級保護動物提供范例。

北京猿人“老”了20多萬年

2009年3月12日刊的《Nature》封面刊登了關于“北京猿人‘老’了20多萬年”的研究成果，科學家將“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，測定了比較準確的同位素“年齡”。這一測定結果意味著，學術界應對北京猿人對環境的適應能力和在寒冷氣候下的生存方式進行重新認識。研究得出兩個結論，一是北京猿人體質上比較耐寒，二是為“可能會用火”提供了間接支持。

最早會飛的哺乳動物“遠古翔獸”

2006年12月14日刊的《Nature》封面刊登了中國科學家對恐龍演化的研究。中國科學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蒙古的一種新的中生代哺乳動物（“遠古翔獸”），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

根據研究，遠古翔獸體態輕盈，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到0.68和0.77，舒展張開后，就如一只小巧精致的風箏。

中科院研究將光合作用提升到原子數據水平

2004年3月18日刊的《Nature》刊登了中科院的一項研究。中國科學院的柳振峰及同事成功測定的菠菜主要捕光復合物2.72??分辨率的X射線晶體結構圖。

論文地址：https://www.nature.com/articles/nature02373

這一結果將人們關于光合作用中所涉及的光能收集和能量轉移過程的知識全面提升到原子數據水平。

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”則是為紀念為熱河生物群做出重大貢獻的中國著名古生物學家顧知微院士。

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.。

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行了預測分析，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、重復序列、基因簇進行了研究。

Nature史上最有影響力的十大論文

1、K中介子的發現

1947年，科學家發現了一種以前未見過的粒子，后來命名為K中介子，這一發現后來導致人們發現了基本粒子“夸克”，并最終建立了粒子物理學的標準模型。

標題：Evidence for the Existence of NewUnstable Elementary Particles

作者：G. D. ROCHESTER & C. C. BUTLER

發表日期：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生已知特異性抗體的細胞系。這一發現導致了在治療自身免疫疾病和癌癥方面的重要生物學發現和臨床上的成功進展。

題目：Continuous cultures of fused cellssecreting antibody of predefined specificity

作者：G. K?HLER & C. MILSTEIN

發表日期：1975年8月7日

3、南方古猿與人類進化新論的誕生

1925年，Nature報道了非洲古猿化石的發現。這一發現徹底改變了關于早期人類進化的觀點，人類的祖先猿猴在進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

發表日期：1925年2月7日

4、C60引發納米技術革命

1985年，科學家發現了形態如籠子一樣的碳分子C60，這一發現為石墨烯、碳納米管為代表的材料科學革命鋪平了道路，也標志著納米技術的開端。

題目：C60: Buckminsterfullerene

作者：H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien,R. F. Curl & R. E. Smalley

發表日期：1985年11月14日

5、南極臭氧空洞的發現

科學家出人意料地在南極洲上空發現了臭氧層空洞，并因此建立起了20世紀最成功的全球性環保政策體系。

題目：Large losses of total ozone inAntarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction

作者：J. C. Farman, B. G. Gardiner & J. D.Shanklin

發表日期：1985年5月16日

6、神經科學的突破性工具的誕生

膜片鉗技術最初是為記錄流過細胞膜通道的蛋白的離子流而開發的，現已成為神經科學基礎性的重要工具。

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藥到石油化工領域的應用。

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

發表日期：1992年10月22日

8、細胞的“身份”可以編輯

細胞分化可以逆轉的發現挑戰了如何確定細胞身份的理論，這為細胞再編輯的現代化方法和細胞再生療法的誕生奠定了基礎。

題目：Sexually Mature Individuals of Xenopuslaevis from the Transplantation of Single Somatic Nuclei

作者：J. B. GURDON, T. R. ELSDALE & M.FISCHBERG

發表日期：1958年7月5日

9、DNA雙螺旋結構的發現徹底改變生物學

上世紀50年代早期，遺傳物質究竟是什么樣子還是個有爭議的問題。DNA雙螺旋結構的發現解決了這個爭議，并永遠改變了生物學。

題目：Molecular Structure of Nucleic Acids: AStructure for Deoxyribose Nucleic Acid

作者：J. D. WATSON & F. H. C. CRICK

發表日期：1953年4月25日

10、開創系外行星探索新時代

1995年，天文學家發現了一顆質量和木星差不多的系外行星，其公轉軌道距離母星比水星和太陽還要近，這個發現徹底改變了我們對行星形成過程的認識，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！