封面故事:

不成功的化学反应方法所具有的价值

很多化学反应从未进入过期刊文章的“方法”部分，因为它们被认为是 “不成功的”。然而，这种反应仍能为产物形成所需反应条件的界线提供有价值的信息。Alexander Norquist及同事从实验室笔记本中抽出了一组这种 “暗反应” （特别是有关模板化的亚硒酸钒之形成的这种反应），通过化学信息和性能丰富了这方面的数据。然后，他们采用用这个暗反应数据集训练过的一个机器学习算法来预测反应结果。该算法能够以比人类直觉更大的准确度来预测一个反应是会成功还是失败。这项研究既显示了不成功合成反应方法的广泛传播所具有的价值，也显示了利用机器学习来以比传统手段更快的速度得到潜在合成路径的可能性。

核时钟时代将到来

原子钟（根据原子跃迁测定时间）的准确性是GPS导航和射电天文学等多种不同系统之功能的核心。理论上，基于核跃迁之光激发的核时钟在稳定性和紧凑性上可以比原子钟更好。然而，激发能低到足以使这种应用成为可能的惟一核状态是钍-229的第一激发态。但这在整个核领域都可以说是最奇异的跃迁，并且已被证明极难检测。以前只可能获得某种间接证据。在这项研究中，基于 “低能微通道板检测”，Lars von der Wense及同事实现了对钍-229核时钟跃迁的直接检测，为跃迁能施加了新的极限，测出了该状态的半衰期。除了朝实现核时钟的方向迈出了一步外，这些结果还表明，基于这一跃迁的核量子光学系统和核激光器可能也是有可行性的。

消除有害昆虫对Bt毒素的抵抗力

昆虫对苏云金杆菌内毒素（Bt 毒素）的抵抗力的出现对通过遗传工程方法携带这些杀虫蛋白的作物构成威胁，将会降低该系统对这些作物的有效性。David Liu及同事采用 “噬菌体辅助的连续演化” 选择方法来迅速产生高亲和性蛋白—蛋白相互作用，并利用这一系统来形成能通过结合一个新的昆虫肠道细胞蛋白目标杀死昆虫的Bt毒素变异体。这种改变的Bt毒素被发现能克服对Bt毒素的抵抗力，其致命性接近野生型Bt毒素针对无抵抗力昆虫的致命性。

一种新的极性金属：从理论到合成

定性铁电性材料等的有序电偶极子通常并不会被与一种金属联系起来。的确，造成金属行为的自由载流子一般会消除极性排序，以实现 “零净内电场”的一种平衡态 （高斯定理）。但金属中一种极性状态的可能存在并没有被根本排除，一些罕见的例子的确存在。Tae Heon Kim及同事现在采用从头计算法来识别这样一种奇异状态也许会被稳定的结构条件，然后用这一信息来指导新型室温极性材料的实验实现。

地幔中的小行星物质

Antonio Caracausi等人发表了对来自德国Eifel火山区的岩浆气所作的一项高精度分析，其结果显示，轻的氙同位素反映了与大气中氙的前体不同的一个球粒状陨石的原始成分。这与地幔中挥发性元素的小行星起源是一致的，说明大气和地幔中的挥发性成分源自截然不同的宇宙化学来源。他们得出结论认为，氙同位素系统学研究结果说明，洋中脊与大陆或海洋柱来源明显不同，其化学异质性可以追溯到地球吸积时期。

帕金森氏症中的SCNA基因

要确定与复杂疾病相关的遗传风险变异体具体怎样对一种疾病的病理特征做贡献仍然是一个挑战。非编码序列变异体曾被提出顺式调制疾病相关基因的表达，但由于与这些变异体相关的疾病的复杂性，要验证这一假说却有困难。Rudolf Jaenisch 及同事建立了一个通过遗传控制的系统，来分析等位基因变异体对α-synuclein 基因 SCNA（该基因已被发现与帕金森氏症的发展有关）之表达的顺式作用效应。