中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院戰(zhàn)略情報研究所研制的“2016全球最受公眾關注的科學成果”，通過計量統(tǒng)計遴選出天文學與天體物理[1]、物理學、化學、地球科學、生命科學這五個學科中受到科技界熱切關注的科學成果，及中國研究者參與的每個學科TOP30受公眾關注的科學成果，為科技工作者把握最新的科學研究熱點、發(fā)現(xiàn)該領域的最新進展和發(fā)展方向提供參考。
報告的數(shù)據(jù)選取自2016年基于自然指數(shù)（Nature Index）遴選的68種優(yōu)質期刊的論文，以保證期刊的權威性。在此基礎上，利用Altmetrics指標（截止2017年3月17日）進一步篩選出2016年度每個學科中最受關注的十大熱點論文。Altmetrics是對傳統(tǒng)引文指標的補充計量指標，與傳統(tǒng)的引文分析相比更具即時性。通過利用主流媒體報道、F1000論文評選、維基百科及公共政策文件的引用以及研究博客、社交網(wǎng)絡討論等互聯(lián)網(wǎng)量化數(shù)據(jù)分析，提供有關期刊論文和其他學術成果在世界各地探討和應用情況的信息，目前已被應用于《自然》《科學》《柳葉刀》等期刊網(wǎng)站和機構數(shù)據(jù)庫中。
一、天文學與天體物理
1．LIGO成功探測到黑洞合并產(chǎn)生的引力波
論文標題：Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102
期刊：Physical Review Letters
Altmetrics指數(shù)：4680
美國LIGO（激光干涉引力波天文臺）團隊宣布探測到距地球約13億光年的兩個黑洞旋轉合并時產(chǎn)生的引力波。對引力波的直接探測震動了整個科學界，驗證了100年前愛因斯坦的預測，給40年來尋找引力波的任務畫上最濃重的一筆亮色，同時意味著引力波天文學進入直接探測的新紀元。其科學意義正如Nature網(wǎng)站評論所言：引力波被發(fā)現(xiàn)時正像伽利略首次將望遠鏡指向天空的時候，使現(xiàn)在的科學家迎來了引力波天文學的黎明。
LIGO對引力波的直接探測被Science評為2016年“年度突破”；被美國科學與公眾社團（SSP）出版的Science News評為2016年十大科學故事之首；被Space.com網(wǎng)站評為2016年空間領域最令人驚訝的發(fā)現(xiàn)的第1位；被英國物理學會出版的Physics World評為2016年度最大物理學突破。此外，LIGO科學團隊發(fā)言人、科學家Gabriela Gonzalez被Nature評為2016年度最有影響力的十大人物之首。
2．比鄰星附近發(fā)現(xiàn)迄今為止距地球最近的宜居帶內(nèi)行星
論文標題：A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri
DOI: 10.1038/nature19106
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：2284
由倫敦瑪麗女王大學科學家Guillem Anglada-Escudé領銜的國際研究團隊利用“歐洲南方天文臺”（ESO）的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了迄今為止距地球最近的宜居帶內(nèi)行星Proxima b。Proxima b大小與地球接近，質量是地球的1.3倍，圍繞比鄰星（Alpha Centauri）公轉，公轉周期僅為11.2天，距離地球僅約4光年，有科學家認為其存在生命的可能性大于火星。這項發(fā)現(xiàn)是在搜尋太陽系外的宜居行星方面的一項突破性進展。
距地球最近的系外行星Proxima b的發(fā)現(xiàn)入選Science 2016年度十大突破；被Science News評為2016年十大科學故事的第3位；被Space.com網(wǎng)站評為2016年空間領域最令人驚訝發(fā)現(xiàn)的第2位；被Physics World評為2016年十大物理學突破之一；發(fā)現(xiàn)該行星的科學家Guillem Anglada-Escudé被Nature評為2016最有影響力的十大人物的第9位。
3．超冷矮星宜居帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)多顆系外行星
論文標題：Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star
DOI: 10.1038/nature17448
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：2263
由比利時列日大學Michaël Gillon領導的研究團隊使用位于比利時的“凌星法微行星搜尋小型望遠鏡”（TRAPPIST）首次發(fā)現(xiàn)距地球40光年的恒星TRAPPIST-1周圍存在3顆類地行星，且3顆行星可能都位于宜居帶之內(nèi)。這是人類首次在超冷矮星（ultracool dwarf star）周圍發(fā)現(xiàn)系外行星，改變了以往搜尋系外行星的范式。歐洲南方天文臺（ESO）報道評論認為這些行星是目前搜尋太陽系外生命的最佳場所。
2017年2月，研究團隊對該星系的探測有了新的重大突破，發(fā)現(xiàn)TRAPPIST-1恒星周圍的類地行星數(shù)量達7顆，其中3顆確定位于宜居帶內(nèi)，7顆行星上都可能有液態(tài)水存在。該發(fā)現(xiàn)打破了在太陽系外的單顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)宜居帶內(nèi)行星數(shù)量的紀錄，是向回答“人類在宇宙中是否孤獨”這一重要科學問題邁出的重要一步。
4．KIC 8462852恒星亮度的奇特變化是否來自外星文明？
論文標題：Planet Hunters IX．KIC 8462852-wheres the flux?
DOI: 10.1093/mnras/stw218
期刊：Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Altmetrics指數(shù)：2068
2016年4月，美國路易斯安那州立大學的T. S. Boyajian等利用NASA的“開普勒”（Kepler）空間望遠鏡，發(fā)現(xiàn)恒星KIC 8462852的亮度存在不規(guī)則變化情況，目前天體物理學中所有的恒星模型都無法解釋如劇烈的光變曲線。該報道引起一些媒體關注，有媒體認為該恒星的亮度變化是因為被外星生命建造的巨型結構所遮擋的原因。論文作者認為最有可能的解釋是恒星的光被彗星或類行星的碎片遮擋，但仍不能解釋一些細節(jié)。這項研究采用嚴謹?shù)膶W術研究方法提出了目前尚無法很好解釋的一種天體物理學現(xiàn)象，因而也引起了學術界的廣泛關注和討論。
KIC 8462852恒星的亮度變化可能來自外星文明被Space.com網(wǎng)站評為2016年空間領域最令人驚訝的發(fā)現(xiàn)之一，并被SkyandTelescope.com網(wǎng)站評為2016年12大天文故事之一。
5．HST發(fā)現(xiàn)宇宙中的星系數(shù)量10倍于以往估算結果
論文標題：（1）THE EVOLUTION OF GALAXY NUMBER DENSITY AT z < 8 AND ITS IMPLICATIONS;（2）TRACING THE REIONIZATION EPOCH WITH ALMA: [C II] EMISSION IN z similar to 7 GALAXIES.
DOI: (1)10.3847/0004-637X/830/2/83; (2)10.3847/2041-8205/829/1/L11.
期刊：The Astrophysical Journal; The Astrophysical Journal Letters
Altmetrics指數(shù)：1826
英國諾丁漢大學的Christopher Conselice等通過對“哈勃空間望遠鏡”（HST）數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)可觀測宇宙中包含約2萬億個星系，這一數(shù)字是此前科學家估算結果的10倍以上，改變了以往人們對宇宙中星系數(shù)量的認知。這項研究可以幫助天文學家更好地了解星系的形成和演化過程。
Conselice和合作者利用2009年升級后的HST和其他望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)，觀測的最遙遠星系距離達到40億秒差距（130億光年），并考慮了過小、過于黯淡的星系對計算結果的影響，最終得出了這一新的結果。
6．快速射電暴宿主星系及紅移首次被確認
論文標題：The host galaxy of a fast radio burst
DOI: 10.1038/nature17140
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：1297
澳大利亞“帕克斯射電望遠鏡”（Parkes）的Evan Keane領導的研究團隊首次確認了一個快速射電暴（FRB）的位置、宿主星系以及紅移值。
快速射電暴從近十年前第一次被發(fā)現(xiàn)以來，就一直讓天文學家困惑不解，關于它們的形成原因目前尚缺乏普遍接受的解釋。Keane等對快速射電暴FRB 150418進行了觀察，發(fā)現(xiàn)FRB 150418源于一個橢圓星系，有著0.492的紅移，且射電余暉經(jīng)過了6天才消逝，因此不可能來自脈沖星，從而對最近發(fā)現(xiàn)的另一個無線電脈沖的解釋提出了挑戰(zhàn)。該結果還表明快速射電暴應該至少存在兩個種類，深化了目前人們對快速射電暴現(xiàn)象的認知。
7．Hubble觀測到木衛(wèi)二表面噴射的疑似水汽羽流
論文標題：PROBING FOR EVIDENCE OF PLUMES ON EUROPA WITH HST/STIS
DOI: 10.3847/0004-637X/829/2/121
期刊：The Astrophysical Journal
Altmetrics指數(shù)：1223
美國空間望遠鏡科學研究所（STScI）的William Sparks等利用“哈勃空間望遠鏡”（HST）觀測到了從木衛(wèi)二表面噴射出的疑似水汽羽流，這意味著NASA正在計劃實施的木衛(wèi)二探測任務“歐羅巴”（Europa）可能無需鉆探冰層即可獲取到木衛(wèi)二地下海洋的樣本。
木衛(wèi)二地下海的水量估計約為地球總水量的2倍，但被尚不知道厚度的寒冷、堅硬的冰殼所覆蓋。研究團隊利用木衛(wèi)二從木星前移動發(fā)生遮擋的時機，對木衛(wèi)二的外大氣層開展觀測，在15個月的時間進行了10次觀測，其中3次發(fā)現(xiàn)了疑似的羽流噴射。如果這一發(fā)現(xiàn)被證實，木衛(wèi)二將成為太陽系已知第2個噴射水汽羽流的衛(wèi)星（第一個是土衛(wèi)二）。
8．大紅斑加熱是木星上層大氣高溫成因
論文標題：Heating of Jupiters upper atmosphere above the Great Red Spot
DOI: 10.1038/nature18940
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：1205
美國波士頓大學的J. O’Donoghue等關于木星大氣能量輸送問題有了新發(fā)現(xiàn)：木星大紅斑之上的大氣湍流是由重力波（gravity waves，區(qū)別于引力波）和聲波制造的，或導致了木星高層大氣的加熱現(xiàn)象。這為探索木星深處提供了一個新的視角，有助于揭曉宇宙中其他巨行星大氣層的奧秘。
在這次發(fā)表的新研究成果中，科學家利用NASA的“紅外望遠鏡”（IRTF）對木星觀測了9個小時，發(fā)現(xiàn)木星的中緯度地區(qū)大紅斑上方800公里處存在溫度峰值，表明這種加熱現(xiàn)象可能是在重力波和聲波結合效應下產(chǎn)生的，即兩種波相互碰撞產(chǎn)生了大氣湍流，導致了加熱現(xiàn)象，其方式類似于海洋波浪拍打海岸。
9．科學家發(fā)現(xiàn)99.99%由暗物質組成的超彌散星系
論文標題：A HIGH STELLAR VELOCITY DISPERSION AND ~ 100 GLOBULAR CLUSTERS FOR THE ULTRA-DIFFUSE GALAXY DRAGONFLY 44
DOI: 10.3847/2041-8205/828/1/L6
期刊：The Astrophysical Journal Letters
Altmetrics指數(shù)：1141
美國耶魯大學的Pieter van Dokkum等利用“蜻蜓長焦陣列”（Dragonfly Telephoto Array）設施發(fā)現(xiàn)了一個幾乎完全由暗物質組成的星系，盡管這個星系的質量與銀河系相當，但銀河系內(nèi)的恒星數(shù)量比該星系多100倍以上�？茖W家據(jù)此認為，宇宙中必定還存在著其他很多完全由暗物質組成的星系尚未被發(fā)現(xiàn)。
這個編號為“蜻蜓44”（Dragonfly 44）的星系距離我們大約3.3億光年，屬于超彌散星系（Ultra Diffuse Galaxy），盡管從宇宙的尺度上來說距離相當近的，但因為太暗所以直到去年才被發(fā)現(xiàn)。進一步的后續(xù)研究顯示，Dragonfly 44星系的質量大致和銀河系相同，但這些質量中只有大約萬分之一的質量是以恒星、塵�；蛘邭怏w以及其他形式的“常規(guī)”物質形式存在，剩下超過99.99%以上的組成部分則全部都是看不到的暗物質。
10．冥王星Sputnik平原冰層累積對冥王星地質結構的影響
論文標題：Reorientation and faulting of Pluto due to volatile loading within Sputnik Planitia
DOI: 10.1038/nature20120
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：1123
亞利桑那州立大學的James T. Keane等對冥王星地貌有了新的研究結果，認為冥王星上“心形”區(qū)域中的Sputnik平原目前的位置是由潮汐力決定的。這項研究為了解冥王星上Sputnik平原的成因及其對冥王星的影響提供了新的認識。
科學家的模型顯示，由于該平原上不斷累積由氮等氣體凝結形成的冰，在冥王星與其衛(wèi)星卡戎（Charon）之間的潮汐作用影響下，導致冥王星自轉軸方向發(fā)生了改變。自轉軸方向的改變對冥王星表面形成壓力，再加上冰層不斷變廣變厚，在各種綜合因素作用下，冥王星的巖石圈產(chǎn)生了一系列斷層，經(jīng)過百萬年尺度的時間最后形成峽谷和山脈。
二、物理學
1．霍金等提出軟毛發(fā)理論以助于解決黑洞信息悖論
論文標題：Soft Hair on Black Holes
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.231301
期刊：Physical Review Letters
Altmetrics指數(shù)：991
斯蒂芬·霍金等物理學家提出了黑洞軟毛發(fā)理論，即黑洞可能擁有軟毛發(fā)，當黑洞蒸發(fā)時，低能量量子激發(fā)會釋放信息。這一理論將有助于解決引發(fā)物理學家爭議四十多年的“黑洞信息悖論”——霍金提出黑洞可摧毀信息，但這與量子物理學的標準定律不符。該研究指出，“黑洞信息悖論”的兩個基本假設有問題。一個是量子引力中的真空是獨一無二的，另一個是黑洞沒有毛發(fā)。軟毛發(fā)理論認為黑洞所在的真空環(huán)境中存在大量處于零能量狀態(tài)的軟粒子。該研究并沒有解決“黑洞信息悖論”的問題，但提供了一種新的思路。“黑洞信息悖論”是當代基礎物理面臨的重大問題，在此方向的任何進展都可能帶來革命性的突破。按照霍金提出的路徑開展進一步研究，將會揭示出更多的毛發(fā)，從而最終解決“黑洞信息悖論”。
2．美國物理學家可能發(fā)現(xiàn)了第五種基本力
論文標題：Protophobic Fifth-Force Interpretation of the Observed Anomaly in Be-8 Nuclear Transitions
DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.071803
期刊：Physical Review Letters
Altmetrics指數(shù)：980
宇宙中存在4種基本作用力：引力、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力，但美國加州大學歐文分校的馮孝仁團隊研究指出，匈牙利科學院的實驗核物理學家發(fā)現(xiàn)的放射性衰變異�？赡芤馕吨嬖诘谖宸N基本力。匈牙利物理學家當時的工作旨在尋找能表明暗物質存在的“暗光子”，他們認為這一放射性衰變異常意味著一種新的、約為35倍電子重量的輕粒子。馮孝仁團隊研究了這些數(shù)據(jù)及之前的相關實驗，指出這一異常意味著的并不是物質粒子或暗光子，而更可能是一種“疏質子X玻色子”，即表明宇宙第五種基本力存在的粒子。盡管該研究還需更多的實驗來進一步揭示，但其開辟了一個新的研究領域。
注：
匈牙利物理學家的研究論文標題：Observation of Anomalous Internal Pair Creation in Be-8: A Possible Indication of a Light, Neutral Boson
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.042501
期刊：Physical Review Letters
Altmetrics指數(shù)：612.936
3．美國物理學家用電場制造低脂巧克力
論文標題：Electrorheology leads to healthier and tastier chocolate
DOI: 10.1073/pnas.1605416113
期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Altmetrics指數(shù)：854
巧克力是世界上最受歡迎的食物之一，但目前巧克力產(chǎn)品含有太多的脂肪，會導致肥胖。降低巧克力產(chǎn)品的脂肪含量使其更健康，這一問題在數(shù)十年前已被引起關注，但仍沒有發(fā)現(xiàn)實際的解決辦法�，F(xiàn)在，美國天普大學的物理學家通過電流變學方法，能幫助糖果公司生產(chǎn)低脂巧克力。該研究團隊發(fā)現(xiàn)，巧克力中的脂肪與軟物質的基礎科學密切相關，沿著液態(tài)巧克力的流動方向施加一個電場，可以將可可顆粒聚集成長球形，這種微結構變化破壞了旋轉對稱性，降低了液體巧克力的粘度，可以將脂肪含量減少10-20%。該方法制造出來的巧克力在味道上變化不大，有試吃者甚至認為比原來的巧克力更美味。
4．科學家研發(fā)出靜電吸附微型飛行器
論文標題：Perching and takeoff of a robotic insect on overhangs using switchable electrostatic adhesion
DOI: 10.1126/science.aaf1092
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：757
美國哈佛大學等的研究人員研發(fā)出一種利用靜電吸附作用來節(jié)能和儲能的微型飛行器。這種微型飛行器的頂部嵌入了厚度小于200納米的可切換的靜電吸附裝置，可以吸附在玻璃、木頭和樹葉等不同物體的表面，吸附靜止時的能耗只有飛行狀態(tài)的千分之一。而且，只要切斷電源，機器人又可輕松地重新起飛。該研究驗證了一個通用的解決方案，可以讓微型飛行機器人在不用快速耗盡能量的情況下運行更長時間。微型飛行機器人將來可用于環(huán)境監(jiān)測和救災工作等。
5．科學家在二維材料中發(fā)現(xiàn)量子自旋液體存在的證據(jù)
論文標題：Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet
DOI: 10.1038/NMAT4604
期刊：Nature Materials
Altmetrics指數(shù)：709
磁性材料是現(xiàn)代電子學和信息存儲的基礎，因此，科學家們努力追求發(fā)現(xiàn)新的磁性行為和新的物態(tài)，量子自旋液體就是其中一個熱點研究方向�？茖W家們認為，量子自旋液體隱藏在某些磁性物質內(nèi)，但一直未能在自然界中觀測到。美國橡樹嶺國家實驗室的研究團隊在二維材料α-氯化釕（α-RuCl3）內(nèi)發(fā)現(xiàn)了量子自旋液體存在的證據(jù)。他們用中子照射α-氯化釕晶體，獲得了特定的波紋狀圖案，這為二維材料中的量子自旋液體的存在提供了直接的證據(jù)。研究人員表示，該研究或有助于量子計算機的研制。
6．美法科學家首次實現(xiàn)同處兩地的“薛定諤的貓”
論文標題：A Schrodinger cat living in two boxes
DOI: 10.1126/science.aaf2941
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：699
美國耶魯大學與法國國家信息與自動化研究所的研究團隊共同創(chuàng)造了一只可以同時存在于兩個不同的箱子里、既死又活的“薛定諤的貓”。該研究團隊設計了兩個微波腔，以超導人造原子作為單腔貓態(tài)的糾纏對，實現(xiàn)了雙模式貓態(tài)。這種操控多重量子態(tài)的能力為冗余編碼量子比特之間的邏輯運算鋪平了道路，可用于容錯量子計算和量子通信。
7．物理學家的發(fā)現(xiàn)顛覆涂料干燥的傳統(tǒng)觀念
論文標題：Dynamic Stratification in Drying Films of Colloidal Mixtures
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.118301
期刊：Physical Review Letters
Altmetrics指數(shù)：675
英國和法國的物理學家確定了涂料干燥時的一種新的物理機制，可導致不同大小的顆粒分離�；谟嬎銠C模擬和實驗，研究表明較小的顆粒會一起協(xié)力在一個方向上推動較大的顆粒，從而導致干燥材料的分層。在傳統(tǒng)觀念中，較大的顆粒應積聚在蒸發(fā)膜的空氣側，較小的顆粒在另一側。這項工作顛覆了涂料干燥的傳統(tǒng)觀念，在其研究的混合物中，較小的顆粒聚集在空氣表面附近，而不是在另一側。了解這種效應，會促進一系列有用的材料的發(fā)現(xiàn)，可用于防曬霜、電子工業(yè)用的分層薄膜、油墨印刷以及更好的涂料。
8．美國制造出目前世界上最小晶體管
論文標題：MoS2 transistors with 1-nanometer gate lengths
DOI: 10.1126/science.aah4698
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：592
美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究團隊制造出利用碳納米管和二硫化鉬，制造出目前世界上最小的晶體管，其柵極長度僅有1納米。該研究團隊以單壁納米管作為柵極，二硫化鉬為溝道，制造出柵極長度為1納米的晶體管。盡管離把這種晶體管集成到芯片上還有很長一段距離要走，但這一研究成果打破了半導體業(yè)界認為柵極小于5納米的晶體管無法正常工作的觀念，同時也表明，只要對半導體材料和半導體器件架構進行適當?shù)脑O計，摩爾定律在未來一段時間內(nèi)還將繼續(xù)有效。
9．以色列科學家首次在實驗室中模擬“霍金輻射”現(xiàn)象
論文標題：Observation of quantum Hawking radiation and its entanglement in an analogue black hole
DOI: 10.1038/NPHYS3863
期刊：Nature Physics
Altmetrics指數(shù)：592
以色列科學家使用超冷原子產(chǎn)生玻色-愛因斯坦凝聚，然后使其超聲速運動，產(chǎn)生類似黑洞的視界線（event horizon）并觀察聲子對在視界線兩側的狀態(tài)，從而模擬黑洞產(chǎn)生的霍金輻射。評論認為，對黑洞霍金輻射進行直接觀測幾乎是不可能的，此前的人工模擬黑洞實驗從未從自發(fā)量子漲落角度進行過研究，因此這項新的研究可能是目前最接近的霍金輻射模擬成果。許多科學家表示這是一項極為前沿的研究，但同時也提出了各自的懷疑，包括實驗無法解決黑洞信息悖論等。
10．英國科學家發(fā)現(xiàn)了氫的“第五相”——固態(tài)金屬原子氫
論文標題：Evidence for a new phase of dense hydrogen above 325 gigapascals
DOI: 10.1038/nature16164
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：576
英國愛丁堡大學的科學家通過高壓實驗，發(fā)現(xiàn)氫存在一種新的物質狀態(tài)——被稱為氫的“第五相”的固態(tài)金屬原子氫。研究團隊利用金剛石對頂砧技術，在325吉帕斯卡的壓強和27攝氏度的條件下，獲得了氫的第五相存在的證據(jù)。雖然該發(fā)現(xiàn)與固態(tài)金屬氫有相似之處，但研究人員并沒有宣布他們發(fā)現(xiàn)了金屬氫，僅宣稱發(fā)現(xiàn)了金屬氫的先驅。金屬氫是室溫超導體，也是高能清潔燃料，并可能在可控核聚變和新式武器中發(fā)揮重大作用。該工作被認為是氫研究領域的里程碑。
三、化學
1．MIT化學家發(fā)明除皺、保濕、去眼袋的皮膚材料
論文標題：An elastic second skin
Doi：10.1038/NMAT4635
期刊：Nature Materials
Altmetrics指數(shù)：2272
每個人都希望肌膚保持年輕的狀態(tài)，然而隨著年齡增長，皺紋還是會在人臉浮現(xiàn)。麻省理工學院Robert Langer教授等發(fā)明了一種新型聚合物薄膜材料，這種材料宛如人的“第二層皮膚（second skin）”，具有減緩皺紋的功效。把這種材料涂抹在眼袋處，可以有效緩解眼袋的程度，效力可維持24小時。該材料還有很好的保濕性和彈性，以及生物安全性。未來，這種材料可能用于皮膚病的治療以及肌膚美容等方面。
2．能吃塑料的細菌
論文標題：A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)
DOI: 10.1126/science.aad6359
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：1949
塑料雖然給人們生活帶來了方便，但其難以降解的特點也帶來了嚴重的環(huán)境問題。日本京都工藝纖維大學和慶應義塾大學的科學家發(fā)現(xiàn)一種微生物，可以降解聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），這是一種常見的用于飲料包裝的塑料。與通常需要高溫高壓的降解方法相比，該微生物只需要在30oC下利用兩種酶就能將PET降解為對苯二甲酸和乙二醇單體。
3．世界上第一個完全自驅動的軟體機器人
論文標題：An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots
DOI: 10.1038/nature19100
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：1449
傳統(tǒng)的機器人大多由剛性材料制備，現(xiàn)有的具有柔性的機器人也擺脫不了硬質控制系統(tǒng)和供能系統(tǒng)。哈佛大學的科學家借助過氧化氫催化分解產(chǎn)生的氧氣及可以自我反饋的微流體控制系統(tǒng)制備出了世界首個完全軟體的且自我驅動的機器人，外形類似小章魚，無需電力和外界控制，可獨立控制機械臂運行4~8分鐘。整個系統(tǒng)的核心部件如氣動傳輸網(wǎng)絡、燃料庫、催化反應室等通過3D打印制作。其集成設計和制作方法使得在該結構中的多材料可編程組裝成為可能，為全軟體自主化機器人打下了基礎。
4．石墨烯+橡皮泥=超級傳感器
論文標題：Sensitive electromechanical sensors using viscoelastic graphene-polymer nanocomposites
DOI: 10.1126/science.aag2879
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：1187
石墨烯因其卓越的理化性質而成為當今最熱門的材料之一。愛爾蘭都柏林圣三一學院的科學家利用石墨烯和具有粘彈性的聚硅樹脂（俗稱橡皮泥）制備出一種具有極高靈敏度的電力學傳感材料，能夠檢測輕微的變形和沖擊，其靈敏程度甚至能探測到蜘蛛的運動。該材料可用于制作檢測人體脈搏、血壓的傳感器等。
5．多功能可穿戴健康傳感器相繼問世
論文標題：（1）Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis ；（2）A wearable chemical-electrophysiological hybrid biosensing system for real-time health and fitness monitoring
DOI: （1）10.1038/nature16521；（2）10.1038/ncomms11650
期刊：Nature; Nature Communications
Altmetrics指數(shù)：（1）1030；（2）1024
柔性可穿戴式傳感器正在興起。通過實時監(jiān)測各項指標并將數(shù)據(jù)發(fā)送給手機、電腦或智能設備，佩戴者可以及時了解自己的健康狀況。美國加州大學伯克利分校的科學家制備了可實時無創(chuàng)分析多項人體血液生化指標的可穿戴傳感器，包括汗液中鈉離子、鉀離子、乳酸根離子和葡萄糖的含量等，可用于脫水，肌肉痙攣甚至糖尿病等狀況的警報。加州大學圣地亞哥分校的科學家設計制造了一種可穿戴貼片，可實時記錄心電圖信號，并追蹤心肌損傷化學標志物乳酸的水平，有望用于運動員的訓練監(jiān)控和醫(yī)生監(jiān)控心臟病患者。
6．英國科學家合成出迄今為止最為復雜、最牢固的8交叉分子結
論文標題：Braiding a molecular knot with eight crossings
DOI: 10.1126/science.aal1619
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：880
在幾何中，扭結是指三維空間中不與自身相交的閉合曲線。自然界中已知存在超過60億種不同扭結，但人類迄今僅成功利用小分子合成3個扭結。英國曼徹斯特大學化學家David A. Leigh成功合成了第四種分子結——819扭結。819扭結有8個交叉，包含192個原子，寬約20納米，具有手性。這是迄今最復雜、最牢固的人工分子結。這一突破對于編織更復雜的分子結、在分子水平上研究分子結等具有重要意義。
7．仿生葉CO2的轉化效率比自然光合作用高10倍
論文標題：Water splitting-biosynthetic system with CO2 reduction efficiencies exceeding photosynthesis
DOI: 10.1126/science.aaf5039
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：774
作為自然界最重要的化學反應之一，光合作用一直吸引著研究人員的興趣，人類也一直試圖模擬光合作用。美國哈佛大學和新加坡南洋理工大學的研究人員聯(lián)合開發(fā)了一套人工光合系統(tǒng)，可將二氧化碳和水轉變?yōu)橐后w燃料，轉換效率達9.7%，是自然界植物光合作用（1%）效率的10倍。
8．利用太陽能直接將CO2轉化為燃料
論文標題：Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid
DOI: 10.1126/science.aaf4767
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：739
溫室氣體CO2的轉化利用是世界各國普遍關注的問題。美國伊利諾斯大學芝加哥分校和阿貢國家實驗室的科學家聯(lián)合設計出一種新型太陽能電池，能直接把大氣中的二氧化碳轉化成合成氣（氫氣和一氧化碳）。該設計同時具有環(huán)保和經(jīng)濟兩方面價值，不僅可以減緩二氧化碳向大氣中排放，而且可以生成重要的化工原料合成氣。
9．首例可以催化C-Si鍵形成的蛋白質
論文標題：Directed evolution of cytochrome c for carbon-silicon bond formation: Bringing silicon to life
DOI: 10.1126/science.aah6219
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：709
硅和碳都是地球上含量豐富的元素，但是自然界中卻從未發(fā)現(xiàn)硅碳鍵的存在。美國加州理工學院的研究人員通過改造細菌中的酶實現(xiàn)了這一自然演化中未曾出現(xiàn)的現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)了一種來自耐高溫細菌Rhodothermus marinus的細胞色素c蛋白，通過對該蛋白的定向進化（得到三個突變），可以催化硅氫鍵的卡賓插入反應，從而形成硅碳鍵。這一成果對連接生物合成與化學合成兩大合成領域，具有重要意義。
10．桑蠶吐出納米碳摻雜的更牢固蠶絲
論文標題：Feeding Single-Walled Carbon Nanotubes or Graphene to Silkworms for Reinforced Silk Fibers
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03597
期刊：Nano Letters
Altmetrics指數(shù)：709
中國自古就是養(yǎng)蠶大國。古代中國與西方貿(mào)易交流的陸上通道被稱為“絲綢之路”。清華大學的科學家將古老的養(yǎng)蠶技術與時興的碳納米管和石墨烯結合，發(fā)現(xiàn)通過給蠶寶寶喂食含有碳納米管和石墨烯的桑葉，可以獲得更加牢固的蠶絲纖維，延展性和抗拉強度顯著提高，而且通過高溫加熱碳化還可顯著提高導電性。
四、地球科學
1．科學家首次發(fā)現(xiàn)琥珀中保存完好的恐龍尾化石
論文標題：A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber
期刊：Current Biology
DOI：10.1016/j.cub.2016.10.008
Altmetrics指數(shù)：4032.126
中國地質大學（北京）的邢立達博士與加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館的瑞安·麥凱勒（Ryan C. McKellar）教授共同領銜的一項研究首次在琥珀中發(fā)現(xiàn)保存完好的覆蓋著羽毛的非鳥恐龍尾化石。該恐龍標本是一條長約3.85厘米、長滿毛的尾巴。之前幾乎所有已發(fā)現(xiàn)的羽毛恐龍化石和中生代鳥骨架，都是扁平化的或只有2D結構，掩蓋了一些重要的解剖特征。新標本首次顯示了中生代恐龍/鳥的3D羽毛結構，證實了發(fā)育生物學家關于現(xiàn)代羽毛的一些細節(jié)特征，如羽枝和羽小枝的認識。由于該化石標本的年齡已近1億年，遠遠超過了DNA的半衰期，現(xiàn)有技術下，不太可能獲得有價值的用于恐龍克隆的DNA片段。
2．現(xiàn)有溫室氣體排放量不變的情況下南極冰川融化將導致災難后果
論文標題：Contribution of Antarctica to past and future sea-level rise
DOI：10.1038/nature17145
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：2773
美國馬薩諸塞大學和賓夕法尼亞州立大學的科學家在Nature上發(fā)表文章揭示了人類CO2排放對南極冰川消融及海平面變化的定量影響。研究人員利用冰川和氣候動力耦合模式，模擬過去幾百萬年以來的海平面高度變化，并預測未來的海平面變化。結果顯示，在溫室氣體排放量不變的情況下，到2100年南極冰川損失可能造成海平面上升超過1米，到2500年超過15米，將在未來對沿海地區(qū)造成重大威脅，導致的海洋增暖將經(jīng)歷幾千年才能恢復。結果還顯示，如果能實現(xiàn)2015年巴黎氣候大會上設定的最具雄心的目標，南極冰蓋將基本保持完好，避免災難性后果。該成果是對人類活動導致全球海平面升高程度的新認識，對相關研究及人類應對策略的制定都有重要意義。
3．格陵蘭鯊被發(fā)現(xiàn)是地球上壽命最長的脊椎動物
論文標題：Eye lens radiocarbon reveals centuries of longevity in the Greenland shark (Somniosus microcephalus)
DOI：10.1126/science.aaf1703
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：2347
來自丹麥哥本哈根大學等國際科學機構的科學家發(fā)現(xiàn)生活在北極地區(qū)的格陵蘭鯊的壽命可長達數(shù)世紀，是地球上壽命最長的脊椎動物。由于格陵蘭鯊眼部晶狀體由特殊的蛋白質組成，新陳代謝極其緩慢，幼年時期在體內(nèi)合成后便不再更新。據(jù)此，科學家利用放射性碳原子年代斷定技術，對當?shù)貪O民無意中捕獲的28頭雌性格陵蘭鯊的眼晶狀體進行了分析。研究顯示，格陵蘭鯊的平均年齡大約為272歲，最高年齡接近400歲。該研究拓寬了人們對于脊椎動物壽命預期的范圍。
4．科學家發(fā)現(xiàn)南極上方臭氧層空洞開始減小的確鑿證據(jù)
論文標題：Emergence of healing in the Antarctic ozone layer
DOI：10.1126/science.aae0061
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：2252
美國麻省理工大學的科學家發(fā)現(xiàn)，南極上方的臭氧層空洞在持續(xù)了幾十年后已開始減小。研究人員通過綜合分析衛(wèi)星、地面觀測設施、觀測氣球等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2015年9月南極上空的臭氧空洞比2000年9月時縮小了400萬平方公里。研究還發(fā)現(xiàn)了臭氧柱量的定期、季節(jié)性增加。近些年已經(jīng)有不少研究發(fā)現(xiàn)南極臭氧層修復的跡象。雖然自從約2005年以來的火山爆發(fā)延遲了臭氧洞的愈合，并導致了臭氧層變化的年際變異，但這項最新研究結果發(fā)現(xiàn)了南極臭氧層“愈合”的數(shù)個一致性的信號，再次有力地證實了南極臭氧空洞縮小的現(xiàn)象。該研究說明人類社會禁止排放氯氟烴的多年努力收到了成效，體現(xiàn)了人類活動對環(huán)境產(chǎn)生的巨大影響。
5．疊層石化石證明地球上生命的歷史可追溯到37億年前
論文標題：Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures
DOI：10.1038/nature19355
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：2137
澳大利亞科學家發(fā)現(xiàn)在格陵蘭島冰蓋邊緣的全球最古老的沉積巖中發(fā)現(xiàn)了一些疊層石化石，其歷史可追溯到37億年前，比目前地球上最早的生命化石還要早2.2億年。疊層石一般由原核生物產(chǎn)生的有機物沉積形成，是存在古老的水生細菌群落的證據(jù)。該疊層石的化學特性、沉積構造和所含礦物組成等多種證據(jù)表明其是由活有機體形成。此前有關基因分子鐘的研究認為，地球生命起源時間是40多億年前，新發(fā)現(xiàn)在某種程度上證實了這一點，為其提供了化石證據(jù)。該發(fā)現(xiàn)是地球演化歷史研究中的一項重要科學發(fā)現(xiàn)，也為尋找地外生命提供很大啟發(fā)。
6．世界荒野面積正在發(fā)生災難性下降
論文標題：Catastrophic Declines in Wilderness Areas Undermine Global Environment Targets
DOI：10.1016/j.cub.2016.08.049
期刊：Current Biology
Altmetrics指數(shù)：2072
澳大利亞昆士蘭大學等機構的科學家發(fā)現(xiàn)，在過去的20年里世界各地的荒野面積出現(xiàn)了災難性的下降。研究人員繪制并比較了20世紀90年代初與當前的全球荒野地圖，結果顯示，全球共3010萬平方公里的面積現(xiàn)在仍然是荒野，主要位于北美洲、亞洲北部、北非和澳大利亞大陸。目前荒野面積比20世紀90年代減少了約十分之一，荒野的消失主要發(fā)生在南美洲和非洲。專家認為，盡管荒野地區(qū)為瀕臨滅絕的多種生物提供了棲息地，是當?shù)貧夂虻木彌_和調節(jié)器，而且是世界上許多政治和經(jīng)濟上被邊緣化的群體（原始部落）的棲息地，但是在聯(lián)合國以及其它國家和組織的主要環(huán)境政策中完全被忽視了。該研究結果表明，迫切需要制定國際政策，認識到荒野地區(qū)價值，并在10到20年的緊迫時間內(nèi)解決它們面臨的前所未有的威脅。
7．恐龍在小行星撞擊地球之前已處于危機之中
論文標題：Dinosaurs in decline tens of millions of years before their final extinction
DOI：10.1073/pnas.1521478113
期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Altmetrics指數(shù)：1998
英國雷丁大學和布里斯托爾大學的研究顯示，在6600萬年前小行星撞擊地球導致恐龍滅絕之前，恐龍數(shù)量就已經(jīng)逐漸減少達5000萬年之久。研究人員通過恐龍系譜圖和化石記錄的比較分析發(fā)現(xiàn)，恐龍群體并非一直健康地存活至小行星碰撞事件，而是在碰撞之前2400萬年達到臨界點，此后恐龍物種滅絕速度快于新物種的出現(xiàn)，因此總體來講恐龍的多樣性較少。研究同時發(fā)現(xiàn)在小行星碰撞地球之前哺乳動物出現(xiàn)了物種多樣化發(fā)展，可能意味著伴隨恐龍數(shù)量的逐漸減少，其它物種獲得了生存空間。該研究對恐龍滅絕的原因提出了新的證據(jù)與解釋，有助于從單因素轉移到多因素角度研究演化和滅絕事件。
8．怪異遠古生物“塔利怪物”被確定為掠食性脊椎動物
論文標題：The Tully monster is a vertebrate
DOI：10.1038/nature16992
期刊：NATURE
Altmetrics指數(shù)：1959.428
生活在3億年前、具有奇特形狀的怪異遠古生物“塔利怪物”化石于1958年首次被發(fā)現(xiàn)。它的奇特結構令科學家們迷惑不解，科學家一度認為它屬于軟體生物。美國耶魯大學的古生物學家利用同步元素繪圖法等新型分析方法，通過繪制化石標本中的化學成分呈現(xiàn)出它的物理特征，發(fā)現(xiàn)該生物具有一個初級進化的脊椎，叫做脊索，以及魚鰓。說明這種海洋生物是一種近似七鰓鰻的掠食性脊椎動物。該研究解決了困擾科學家多年的謎題，為這種神秘怪異的遠古生物在生命族譜上找到了合適的位置。
9. 化石發(fā)現(xiàn)為弗洛瑞斯人的進化起源提供了新的證據(jù)
論文標題：Homo floresiensis-like fossils from the early Middle Pleistocene of Flores
DOI：10.1038/nature17999
期刊：NATURE
Altmetrics指數(shù)：1887.408
科學家關于弗洛瑞斯人的進化起源問題一直進行著激烈的辯論。弗洛瑞斯人是一個身材矮小的古人類物種，之前已知僅分布于印度尼西亞西弗洛瑞斯島的梁布亞洞穴中，大約消失于5萬年前。澳大利亞、日本和印尼科學家分析了在中弗洛瑞斯島一個中更新世早期遺址出土的古人類化石。這些化石可追溯至大約70萬年前，是迄今來自弗洛瑞斯島最古老的古人類遺骸�；C據(jù)傾向于支持弗洛瑞斯人是早期亞洲直立人的一個矮小祖先的觀點。該研究表明弗洛瑞斯島的古人類在一個更早的時期已經(jīng)具備了弗洛瑞斯人特有的極小體型和其他形態(tài)特征，為揭示弗洛瑞斯人的進化起源謎團提供了新的證據(jù)。
10.全球獵豹數(shù)量急劇下降面臨滅絕危險
論文標題：The global decline of cheetah Acinonyx jubatus and what it means for conservation
DOI：10.1073/pnas.1611122114
期刊：PNAS
Altmetrics指數(shù)：1859.7
英國倫敦動物學會的研究報告了陸地上跑得最快的動物——獵豹在全球僅剩約7100只，正迅速接近滅絕的邊緣。研究人員指出，從總體上看，全球獵豹數(shù)量趨于下降，它們的活動區(qū)域也只占歷史活動區(qū)域的9%。其中，亞洲獵豹受影響最大，目前只有伊朗剩下不到50只，津巴布韋的獵豹也在過去16年里從1200只降至最多170只。由于獵豹生活隱秘，很難收集到它們的確鑿信息，導致其困境被忽視。加上獵豹對生活空間需求巨大，意味著它可能比此前認為的更容易面臨滅絕危險。鑒于獵豹數(shù)量大幅下降，研究人員呼吁，國際自然保護聯(lián)合會在其瀕危物種紅色名錄上應把獵豹從“易危”升級至“瀕危”。
五、生命科學
1．臨床試驗表明抗體aducanumab有望治療阿爾茨海默病
論文標題：The antibody aducanumab reduces a beta plaques in Alzheimers disease
DOI: 10.1038/nature19323
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：3007
來自美國和瑞士的研究人員發(fā)現(xiàn)一種實驗性藥物能夠清除輕度阿爾茨海默病患者大腦中的蛋白堆積和延緩他們的精神衰退。淀粉樣蛋白在腦內(nèi)的沉積和tau蛋白磷酸化引起的纖維纏結是目前阿爾茨海默病的兩種致病理論，在這項臨床試驗中，Aducanumab在165名輕度阿爾茨海默病患者體內(nèi)開展為期一年的測試。研究人員發(fā)現(xiàn)，在接受這種抗體治療的那些患者的大腦中，所謂的淀粉樣蛋白斑塊“幾乎被完全清除了”。 研究成果展示了淀粉樣蛋白斑塊清除效果對AD的發(fā)病理論驗證有重要意義，對治療AD的新藥物開發(fā)有重要價值，為最終開發(fā)出治療這種剝奪記憶和獨立性的疾病的方法提供希望。Aducanumab是最近被FDA授予加速審批待遇的第二種阿爾茲海默癥新藥，歐盟EMA的管理人員已經(jīng)將其列入到優(yōu)先發(fā)展計劃—European Medicines Agencys Priority Medicines（PRIME）中，這也是迄今為止唯一關于神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面的藥物。
2．反復損人利己會讓大腦“欺騙成性”
論文標題：The brain adapts to dishonesty
DOI: 10.1038/nn.4426
期刊：Nature Neuroscience
Altmetrics指數(shù)：2789
不誠實行為已逐漸成為社會生活的重要問題。倫敦大學學院的研究人員通過在實驗室控制環(huán)境下激發(fā)產(chǎn)生不誠實行為，并衡量不誠實行為的升級程度，通過巧妙的心理學實驗設計結合功能磁共振腦成像技術，揭示了大腦在反復利己不誠實行為中的適應過程。在試驗中，作者使用功能性磁共振成像技術測量其中一部分被試者的大腦活動，結果顯示，測試者兩個大腦半球中的杏仁核對利己不誠實行為的響應逐漸減弱，而對害己不誠實行為卻沒有變化，反復的利己不誠實行為會降低大腦對不誠實行為的敏感度。這種響應下降可用于預測被試者利己不誠實行為在后續(xù)試驗中的升級程度。該研究從生物學角度解釋了小謊如何像滾雪球一樣逐漸變成重大的不誠實行為。研究結果暗示杏仁核的適應性與不誠實行為之間的關聯(lián)，及其在利己不誠實行為中發(fā)揮著特殊作用。
3．鼻子里發(fā)現(xiàn)的新型抗生素可有效殺傷“超級細菌”
論文標題：Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization
DOI:10.1038/nature18634
期刊：Nature
Altmetric指數(shù)：2516
耐甲氧西林金金黃色葡萄球菌（MRSA）從發(fā)現(xiàn)至今感染幾乎遍及全球，MRSA感染的治療是臨床十分棘手的難題之一，主要是因為其對許多抗生素有多重耐藥性。2016年，科學家們在寄生于人們鼻腔中的細菌中發(fā)現(xiàn)了一種能夠有效殺傷“超級細菌”的關鍵武器。研究者們通過對90名參與者的鼻腔細菌樣本進行了系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)了一類叫做“路鄧葡萄球菌”的細菌，他們從這類細菌中提純了一種叫做“路鄧素”的物質，這是一類完全新型的抗生素。研究者們利用該種抗生素去殺傷“MRSA”，發(fā)現(xiàn)它能夠有效遏制MRSA的繁殖及引發(fā)的感染，說明這種抗生素能夠有效應用于臨床治療，盡管在此之前需要較長時間的優(yōu)化。值得注意的是，路鄧葡萄球菌在鼻腔的定殖與金黃色葡萄球菌鼻攜帶率的明顯降低息息相關，暗示路鄧素或產(chǎn)生路鄧素的共生菌對預防葡萄球菌感染是有價值的。
4．科學家人工合成僅473個基因的“最小”細菌
論文標題：Design and synthesis of a minimal bacterial genome
DOI: 10.1126/science.aad6253
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：2430
2016年，克雷格·文特爾和他的合作者發(fā)表了題為《Design and synthesis of a minimal bacterial genome》的文章，即最小的細菌基因組的設計和合成。研究人員刪除一種細菌將近一半的基因，構建出一種仍然能夠發(fā)揮功能的簡裝版基因組。這種新構建的細菌比任何自然條件下自由生活的同類細菌擁有更少的遺傳密碼，共53.1萬個堿基對，含有473個基因，其中仍有大約31%的基因尚有待發(fā)現(xiàn)精確的生物學功能。一些基因的潛在同系物存在于其他生物體中，表明它們編碼了功能有待確定的通用蛋白。這一成就可能有助于科學家們定制構建新的細菌用于制造藥物和其他有價值的物質，有助于人們深入理解細胞的工作機制，為調查生命的核心功能提供了一個通用工具。
5．“神經(jīng)芯片”讓癱瘓者實時恢復運動能力
論文標題：Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia
DOI: 10.1038/nature17435
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：2402
脊髓的神經(jīng)損傷很難修復，所以，想方設法地繞過它傳遞神經(jīng)信號就成了科學家們研究的熱點。研究人員繞過Burkhart（全身癱瘓患者）受損的脊髓，在大腦和手臂之間建立起了一條全新的信息通路，利用“神經(jīng)旁路系統(tǒng)”（neural bypass system，NBS）的新型設備讓癱瘓者恢復控制自身肢體的能力，從而使得患者Burkhart可以自主功能化的移動手指和手掌。這是神經(jīng)科學和神經(jīng)工程上的一項重大突破。此前，科學家研制出一些系統(tǒng)可把神經(jīng)活動轉化成控制如機器臂之類輔助設備的信號，也有系統(tǒng)讓癱瘓的非人類靈長類動物恢復運動能力，但像“神經(jīng)芯片”這樣讓人類實時恢復運動能力還屬首次。這項研究為癱瘓者部分恢復獨立生活帶來了新希望，有望發(fā)展成為一種將大腦信號和機體想法同外界進行連接的一種無線系統(tǒng)，從而來幫助改善殘疾人的機體功能和生活質量。
6．為什么在新環(huán)境第一晚往往睡不好?
論文標題：Night Watch in One Brain Hemisphere during Sleep Associated with the First-Night Effect in Humans
DOI: 10.1016/j.cub.2016.02.063
期刊：Current Biology
Altmetrics指數(shù)：2366
自從人類開始睡在巢穴，便出現(xiàn)了第一晚效應(FNE)，這已經(jīng)成為人類的習慣和經(jīng)驗，但研究人員并不了解其內(nèi)在機制。以Yuka Sasaki為首的布朗大學研究人員開始調查這一現(xiàn)象的內(nèi)在機制。他們試圖探究FNE的發(fā)生對機體的保護作用，研究人員使用先進的神經(jīng)影像技術獲取睡眠中的大腦快照，并收集民眾處于新環(huán)境第一晚時的大腦活動。研究人員主要關注的是參與者的慢波睡眠狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，當參與者處于新環(huán)境的第一晚時，他們左側大腦熟睡程度明顯低于右側，兩側大腦相同部位并未睡眠—顯示不同程度的清醒狀態(tài)。這一研究采用多模態(tài)的腦成像方法采集了新環(huán)境第一晚睡眠的腦活動信息，揭示了在陌生環(huán)境下睡眠障礙的腦機制，有望為將來利用腦調控技術治療睡眠障礙提供優(yōu)化的治療靶點。
7．科學家揭示狗能分辨人類詞匯和語調的神經(jīng)機制
論文標題：Neural mechanisms for lexical processing in dogs
DOI: 10.1126/science.aaf3777
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：2354
詞匯是人類語言的基本構建模塊，語調是另外一種通過說話傳達信息的方式，匈牙利羅蘭大學Attila Andics和同事對犬類是否也依靠這兩種機制進行了探索。研究發(fā)現(xiàn)犬類能分辨人類語言中的詞匯和語調，它們是通過與人類所用的相似腦區(qū)做到的。無論語調如何，犬類與人類相似，都用左腦半球來處理詞匯，而在右腦半球的聽覺區(qū)，犬類對語調的處理與詞匯處理是分開的，這也反映了人類如何解讀語調的方式。最后，該團隊發(fā)現(xiàn)，犬類在處理話語的回報價值時會同時依賴詞匯意義和語調。研究者認為，犬類的這些基礎性腦構造在馴化前就已經(jīng)存在，人類的獨特只是他們能夠發(fā)明詞匯。該研究加深了對語言理解和語言產(chǎn)生的分離機制的理解。
8．每天抽一包煙可導致每個肺細胞每年產(chǎn)生150種突變
論文標題：Mutational signatures associated with tobacco smoking in human cancer
DOI: 10.1126/science.aag0299
期刊：Science
Altmetrics指數(shù)：2220
吸煙每年奪走至少600萬人的生命，吸煙與至少17種人類癌癥相關聯(lián)，但是并沒有人觀察到吸煙導致這些癌癥類型產(chǎn)生的機制。來自英國劍橋大學和美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員測量了吸煙在人體不同器官中導致的災難性遺傳損傷，鑒定出吸煙導致DNA突變的幾種不同機制。他們發(fā)現(xiàn)對每天吸一包煙的吸煙者而言，他們每個肺細胞每年積累著平均150個額外的突變。這項研究提供一生中抽的香煙數(shù)量與人腫瘤DNA的突變數(shù)量之間存在的直接關聯(lián)性。最高的突變率是在肺癌中觀察到的，但是人體其他部分的腫瘤也含有與吸煙相關的突變，這就解釋了吸煙為何導致很多種類型的人類癌癥。研究表明，吸煙導致癌癥的途徑比我們想象的要復雜，研究癌癥中的DNA可以為揭示癌癥的發(fā)展提供新思路，從而有望找到預防癌癥的方法。”
9．科學家基于多模成像數(shù)據(jù)繪制出融匯多信息的人類大腦圖譜
論文標題：A multi-modal parcellation of human cerebral cortex
DOI: 10.1038/nature18933
期刊：Nature
Altmetrics指數(shù)：2202
一個多世紀以來，神經(jīng)學家一直試圖將人類大腦皮層劃分為不同的解剖學分區(qū)和功能分區(qū)。來自美國華盛頓大學的研究人員繪制出融匯多信息的人類大腦圖譜，其中皮層是大腦的最外層，也是參與感官知覺、注意力以及截然不同的人類功能如語言、工具使用和抽象思維的主要結構。研究基于從210名健康受試者身上收集到的多模態(tài)成像數(shù)據(jù)，繪制出了更為普適的全新大腦皮層分區(qū)圖，并且在另外239名受試者身上進行了驗證。作者將每個大腦半球分為180個分區(qū)(其中97個是此前未知的)，并運用機器學習分類器在新受試者、甚至分區(qū)不典型的個體身上自動識別這些分區(qū)。該成果有望為腦認知、腦發(fā)育和腦疾病研究提供有參考價值的圖譜，提高人類大腦結構與功能研究的精確度與普適性。
10．基于腦影像的致幻劑LSD作用研究
論文標題：Neural correlates of the LSD experience revealed by multimodal neuroimaging
DOI: 10.1073/pnas.1518377113
期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Altmetrics指數(shù)：2118
致幻劑（麥角酸二乙基酰胺，LSD）是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強烈的精神藥品之一，帝國學院科學家對注射過致幻劑（麥角酸二乙基酰胺，LSD）的志愿者進行了大腦掃描成像，首次完成將LSD作用于大腦成像研究，被稱作50年以來最大的突破。他們發(fā)現(xiàn)，在LSD的作用下，大腦的不同部分竟然可以相互溝通。也就是說，即使閉著眼，視覺皮層仍然處于激活狀態(tài)。同時，原本處于同一個神經(jīng)網(wǎng)絡的各個部分，在LSD的作用開始分散，這就導致了“天人合一”的感知，這種自我感覺逐漸消散的現(xiàn)象也被稱作“自我消解”（ego dissolution）。這一研究探索LSD對人類大腦的影響可能闡明意識的神經(jīng)生物學，并為使用致幻劑為精神疾病建模和治療鋪平道路，有助于理解意識的神經(jīng)生物學基礎，以及啟發(fā)精神疾病的模型建立。
中國研究者參與的論文
下圖列出中國與五個科技強國排名Altmetrics前30論文的總量（五個學科），表1列出六國在每個學科中排名Altmetrics前30的論文量，包括參與論文與通訊作者的論文。可以看出，中國參與Altmetrics 排名前30論文的總量比五個科技強國少，以中國作者為通訊作者的排名前30論文的數(shù)量略微高于日本、法國。
表1六國在每個學科中排名Altmetrics前30的論文量
以下是中國研究者在各學科排名Altmetrics前30論文中參與的論文：
Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102 期刊：PHYSICAL REVIEW LETTERS
Altmetrics指數(shù)：4680 被引次數(shù)：608
學科分類：天文學與天體物理
美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）科學合作組織（LSC）和歐洲室女座引力波探測器（Virgo）合作，利用LIGO的觀測數(shù)據(jù)首次探測到雙黑洞碰撞合并產(chǎn)生的引力波。清華大學是LSC的成員機構之一，該校先進計算研究團隊參與了此發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析工作，主要采用先進計算技術提高引力波數(shù)據(jù)分析的速度和效率。
Feeding Single-Walled Carbon Nanotubes or Graphene to Silkworms for Reinforced Silk Fibers
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03597 期刊：NANO LETTERS
Altmetrics指數(shù)：709 被引次數(shù)：1
學科分類：化學 中國為通訊作者
清華大學張瑩瑩副教授發(fā)現(xiàn)通過給蠶寶寶喂食含有碳納米管和石墨烯的桑葉，可以獲得更加牢固的蠶絲纖維，延展性和抗拉強度顯著提高，而且通過高溫加熱碳化還可顯著提高導電性。
A Solar Cell That Is Triggered by Sun and Rain
DOI: 10.1038/nature19332 期刊：ANGEW. CHEM.-INT. EDIT.
Altmetrics指數(shù)：437 被引次數(shù)：7
學科分類：化學 中國為通訊作者
中國海洋大學唐群委教授發(fā)明了一種全天候太陽能電池，既能在有陽光時使用，也能在下雨天使用。
Perching and takeoff of a robotic insect on overhangs using switchable electrostatic adhesion
DOI: 10.1126/science.aaf1092 期刊：SCIENCE
Altmetrics指數(shù)：758
學科分類：物理學
美國哈佛大學等的研究人員利用靜電吸附作用，驗證了一個通用的解決方案，可以讓微型飛行機器人在不用快速耗盡能量的情況下運行更長時間，香港城市大學的研究人員也參與了該研究。
Evidence for a new phase of dense hydrogen above 325 gigapascals
DOI: 10.1038/nature16164 期刊：NATURE
Altmetrics指數(shù)：576 被引次數(shù)：17
學科分類：物理學 中國為通訊作者
英國愛丁堡大學的科學家通過高壓實驗，發(fā)現(xiàn)氫存在一種新的物質狀態(tài)——被稱為氫的“第五相”的固態(tài)金屬原子氫，該工作被認為是氫研究領域的里程碑，通訊作者既是愛丁堡大學科學家，也是中國科學院固體物理研究所的人才專家。
Graphene as a Promising Electrode for Low-Current Attenuation in Nonsymmetric Molecular Junctions
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03180 期刊：NANO LETTERS
Altmetrics指數(shù)：475 被引次數(shù)：0
學科分類：物理學 中國為通訊作者
西交利物浦大學的研究團隊使用石墨烯電極來打造分子結，并研究了分子的電性能。
Quantum teleportation with independent sources and prior entanglement distribution over a network
DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.179 期刊：NATURE PHOTONICS
Altmetrics指數(shù)：367 被引次數(shù)：2
學科分類：物理學 中國為通訊作者
中國科學技術大學的研究團隊在合肥市通過數(shù)千米光纖網(wǎng)絡開展了量子隱形傳態(tài)實驗，證明城市網(wǎng)絡進行量子隱形傳態(tài)在技術上可行。
A brain-spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates
DOI: 10.1038/nature20118 期刊：NATURE
Altmetrics指數(shù)：1780 被引次數(shù)：3
學科分類：生命科學
一個國際科學家小組利用一種無線的“腦-脊髓接口”來繞過恒河猴體內(nèi)的脊髓損傷部位，把大腦信號與脊椎未損壞部分的電極重新連接，讓一只暫時癱瘓的腿部恢復有意識的行走運動。研究人員稱，這是神經(jīng)義肢首次被用來直接恢復非人靈長類動物的腿部行走運動。來自中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所的研究人員參與了該項研究。
Identification of small-molecule inhibitors of Zika virus infection and induced neural cell death via a drug repurposing screen
DOI: 10.1038/nm.4184 期刊：NATURE MEDICINE
Altmetrics指數(shù)：1572 被引次數(shù)：6
學科分類：生命科學
浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院的重癥醫(yī)學科醫(yī)生徐妙與美國科學家合作從 6 千多種備選藥物中發(fā)現(xiàn) 3 類有效藥物，可有效保護腦神經(jīng)細胞免受寨卡病毒的損傷，而且相互間有協(xié)同抗病毒作用，對非洲型、亞洲型的和波多黎各型的寨卡病毒均有效。
A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber
DOI: 10.1016/j.cub.2016.10.008 期刊：CURRENT BIOLOGY
Altmetrics指數(shù)：4032 被引次數(shù)：0
學科分類：地球與環(huán)境科學 中國為通訊作者
來自中國地質大學和加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館的研究者在一塊琥珀中發(fā)現(xiàn)了一段覆蓋著羽毛的非鳥恐龍尾化石。新標本首次顯示了中生代恐龍/鳥的3D羽毛結構，證實了發(fā)育生物學家關于現(xiàn)代羽毛的一些細節(jié)特征的認識。
Early Neanderthal constructions deep in Bruniquel Cave in southwestern France】
DOI: 10.1038/nature18291 期刊：NATURE
Altmetrics指數(shù)：1306 被引次數(shù)：2
學科分類：地球與環(huán)境科學
科學家在法國布呂尼屈厄洞穴中發(fā)現(xiàn)了經(jīng)過精心布置的環(huán)形結構，其建造和位置，加上用火的痕跡，可能反映了其建造者尼安德特人具有比以往認為的更復雜的行為。西安交通大學的學者參與了該研究。
Identification of small-molecule inhibitors of Zika virus infection and induced neural cell death via a drug repurposing screen
DOI: 10.1038/ncomms12089 期刊：NATURE Communications
Altmetrics指數(shù)：1288 被引次數(shù)：1
學科分類：地球與環(huán)境科學
中國地質大學、加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館和中國科學院的研究者發(fā)現(xiàn)了有史以來第一批白堊紀中期琥珀中的鳥標本。標本呈現(xiàn)了已滅絕的反鳥類翅膀的羽毛和骨骼，這是人類首次有緣一睹恐龍時代古鳥類的真實面目。
指導顧問
冷伏海
總體組（項目策劃、研究方法及統(tǒng)稿等）
王小梅 陳挺 李國鵬
學科解讀組
天文學與天體物理 郭世杰
物理學 黃龍光
化學 邊文越 張超星
地球科學 邢穎
生命科學 周群
咨詢專家組
潘教峰、宋大偉、劉清、朱濤、趙冰、黃慶國、楊義峰、田志遠、侯劍輝、劉小漢、田立德、徐 星、黃剛、邢立達、張瑩瑩、夏明睿
[1] Nature Index包含的學科主要有物理學、化學、地球科學和生命科學。由于天文學與天體物理中論文的Altmetrics指數(shù)遠高出物理學中其他領域論文，且其論文數(shù)量較多，因此本文把它分出來單獨為一個學科。
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