专栏首页大数据文摘曾被纳粹德国查禁,见证了DNA结构的发现和阿尔法狗诞生,Nature 150岁啦!

曾被纳粹德国查禁,见证了DNA结构的发现和阿尔法狗诞生,Nature 150岁啦!

大数据文摘出品

来源:Nature

编译:刘俊寰、曹培信、牛婉杨

1869年11月4日,Nature就诞生于150年前的这天。

150年过去了,作为一本始终专注科技进展的媒体,Nature见证了科学史上一次又一次的重要突破:从DNA双螺旋结构和胰岛的发现,到Alphago的胜利……

今天,Nature也在自己的官网发布了一系列选题,来纪念150岁生日。让我们跟随Nature的步伐,回顾这一百多年来技术的突飞猛进。

150周年纪念视频:

始于书评、曾被纳粹政府查禁

回顾这150年,Nature的期刊名始终保持没变,但随着时间的推移和技术的发展,期刊的内容却发生了明显的变化。

最初,Nature的社论以书评为主,Nature记录的也主要是学术团体的会议报告,或者重印在别处发表的重要论文。

19世纪末,Nature开始涉足社会、科学、教育及政治领域,并呼吁社会重视科学和科学教育。不过此时,学术团体、协会和机构在推动科学进步方面比期刊的作用更为显著。

二战期间,科学期刊才成为传播原创研究发明的主要平台,其中就包括Nature。也正是因为发表的批评文章,Nature遭到了德国纳粹政府查禁。

如今,Nature依然书写社论表达对重要社会和政治问题的关心和关注,同时,Nature始终与全球科研团队共同面对各种挑战,及时发表相关见解。

尽管Nature的报道形式逐渐在变化,但其目标始终没变:帮助读者理解科学世界,帮助研究和发展科学事业,帮助评估科学在社会背景中的地位。

第一期Nature出版于1869年11月4日,创办人为约瑟夫·诺尔曼·洛克耶爵士,他也是Nature的第一位主编,一直担任到1919年。

1969年Nature创刊一百周年之际,时任总编马多克斯强化了Nature的新闻部分,也形成了如今Nature的报道结构。

如今,翻阅任何一本Nature,会发现它都是由两部分组成:前半部分的新闻报道与评论,后半部分的原创科学论文。可以说,Nature既是一本科学新闻杂志,也是一本学术期刊。

图解Nature:作者数量显著增加,生物医学领域引用最多

150多年Nature的报道回顾,也是一部人类科技发展的变迁史。Nature今天在官网发布了一系列图解系列,用数据总结了过去150多年来的发展。

在前半个世纪,Nature主要刊登新闻、书评和篇幅相对较短的书评。随着时间的推移,Nature发展成为更正式的科学出版物,杂志内容类型也多样化了。

Nature在20世纪的大部分时间里专注于核心科学学科,如生物医学、物理、化学和地球科学。在这里,通过算法分析了科学出版物的标题和摘要,并将它们分为22个研究领域和157个子领域中的一个或多个,每一行的宽度反映了随着在不同时间各个领域的文章数量。

我们可以看到,Nature的关键词在150年来也发生了重要变化。上图显示了每十年文章标题和摘要中最常见的五个科学关键词,早期的文章更多涉及对大型自然现象(极光、太阳、水、地球)的详细观察上,而现在则变得更加专业化了(基因、量子、受体等)。

在过去的二十年中,论文作者的数量中位数迅速增长,特别是在生物医学领域,这反映了合作研究的增长。

随着时间的推移,女性作者在科学论文中的比例有所上升。然而,这一趋势并不明显,因为在早些年,用于划分性别的算法只能对不到三分之一的作者姓名进行分类,因为许多作者都是用首字母签名的,而在当今时代,也只能对四分之三的姓名作性别识别。

在过去的几十年中,Nature变得越来越国际化,正如在科学家发表研究论文的原籍国所看到的那样,尽管当时的数据有限,但英国的作者主导了第一世纪的期刊。现在,美国是作者人数最多的地区。

随着时间的增长,Nature愈发注重国际合作,从研究出版物上的作者名单上可以显示出,极少的团队完全由一个国家的研究人员组成,更多的是向跨国团队的转变。

Nature编辑用WoS学科类别,探索了数据库中的88637篇文章,试图了解科学的演进。一篇生物医学研究领域的论文,主要被统一领域的论文引用;地球和空间科学的论文更有可能被自己领域的论文引用(72%),而不是被其他学科引用(28%);有意思的是,以工程和技术为主要参考文献的论文,更容易被其他领域的论文引用(72%),而不那么经常被同一领域的其他论文引用(28%)在《自然》杂志选择发表的论文中,工程和技术论文所占比例也很小。

从学科变更来看,Nature一半以上的论文来自生命科学。因此,生物医学研究论文的集群融合进了整个网络中。自1930年以来(开始通过引用给论文归类),物理论文的比例减少了,地球和太空科学也有所增长。

从Nature联合引文网络的3D视图来看,科学史存在不同时期分段是显而易见的。这些研究包括了1930年代对放射性元素的研究,与超导材料如何涉及到不同领域,这些在1980年代末和1990年代中物理科学中都得到了更深一步地描述。

见证从“进化论”到DNA的出现

150年以来,科学发生了重大变化,但Nature始终都没有放弃对科学真理的探索。

1925年2月,Nature报道了Raymond Dart在南非发现古猿的事件,人类与猿类的联系第一次以化石的形式被发现和呈现出来,这也证明达尔文在《物种起源》提出的观点,在当时引起了巨大轰动。

2004年,将近80年后,人们发现了弗洛雷斯人(Homo floresiensis,后来被称为霍比特人)的残骸。关于人类史前史和进化的更多发现接踵而至,使得古代基因组的发展达到高潮。这些发现表明,距今30,000至60,000年前,人类与其他人类动物(Neanderthals和Denisovans)共存并有后代。

Nature还报道了20世纪初期物理学的一些重要发展,包括James Chadwick在1932年提出存在一种新粒子,即中子。如今,得益于粒子物理学标准模型,科学家们发现了更多基本粒子。

系外行星的最早系列发现也是经由Nature报道,其中就包括,1995年科学家发现一颗系外行星围绕另一个星系中类似太阳的恒星运行。为此,Michel Mayor和Didier Queloz获得了2019年诺贝尔物理学奖。

然而,最令人难忘的还是1953年4月Nature对DNA结构的报道,因为DNA的双螺旋结构彻底地改变了生物学,报道中包括了Maurice Wilkins、Rosalind Franklin、Francis Crick、James Watson的论文。40年后,Nature发表了由公共资助组织国际人类基因组测序联盟进行的人类基因组序列的初稿。

不仅如此,Nature对环境同样给予了深切关注。150年中的科学发展和工业发明虽然改善了亿万人民的生活质量,但是也引发了严重的环境问题。

在某些情况下,研究人员能够及时意识到问题并采取补救措施,正如化学家Mario Molina和Sherwood Rowland在1974年所做的,当时他们发现源自氯氟烃(CFC)产生的氯正在破坏臭氧。10后,物理学家Joe Farman及其同事发现,南极洲臭氧水平低于预期,这也是首次发现臭氧空洞。

这些发现导致了1989年《蒙特利尔议定书(Montreal Protocol)》的签订,这是一项减少破坏臭氧层物质的国际协议,也是在科学证据表明即将发生环境灾难时人们团结起来采取行动的光辉典范。

Nature10篇精彩论文

Nature官方也回顾了历史上十大最精彩的论文。

1、检测奇怪的粒子(Detection of a strange particle)

1947年,物理学家George Rochester和Clifford Butler发现了以前看不见的粒子(现在被称为中性凯恩星(neutral kaon)),这也直接导致夸克的发现,并最终建立起了粒子物理学的标准模型。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/160855a0

2、单克隆抗体的出现和兴起(The advent and rise of monoclonal antibodies)

1975年,Nature报道了如何制造能产生已知特异性抗体的细胞系。免疫学家GeorgesKöhler和CésarMilstein在论文中描述了具有预定特异性的单克隆抗体的产生,每种单克隆抗体都是由连续生长的细胞系产生的,这种细胞系是由免疫小鼠产生抗体的细胞与一种专门分泌抗体的永生癌细胞融合而成。这一发现导致了在治疗自身免疫和癌症方面的重要生物学见解和临床成功。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/256495a0

3、南方古猿为人类进化提供信息(How Australopithecus provided insight into human evolution)

1925年,Nature报道了非洲古猿化石的发现,这彻底改变了人类对进化的早期理解。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/115195a0

4、碳催生的纳米革命(The nano-revolution spawned by carbon)

1985年,Nature报道了碳分子C60,这一发现为石墨烯和碳纳米管等材料铺平了道路,是纳米技术兴起的里程碑。

碳分子C60突显了一个事实,即C60、碳纳米管和石墨烯(单层石墨)本质上是同一个家族的成员,它们都是纳米结构,由排列在周期晶格中的碳原子组成。

石墨已经有几百年的历史了,每一层材料都很容易分离,然而直到1985年,Kroto等人才鉴定出C60这反过来又导致了近二十年后石墨烯的发现。

这两项突破都获得了诺贝尔奖,C60化学奖(1996年)和石墨烯物理学奖(2010年)。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/318162a0

5、南极臭氧洞的发现(The discovery of the Antarctic ozone hole)

1984年,Nature报道了物理学家Joe Farman及其同事发现的南极上空的臭氧层洞,这一发现帮助建立了20世纪最成功的全球环境政策之一。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/315207a0

6、神经科学的突破方法(A breakthrough method that became vital to neuroscience)

1976年,Erwin Neher和Bert Sakmann开发了膜片钳技术(the patch-clamp technique),该技术明确表明电流是由膜中许多通道蛋白的开放产生的。尽管该技术最初旨在记录微小电流,但自那以后它已成为神经科学中研究电信号的最重要工具之一。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/260799a0

7、一类纳米材料的诞生(Birth of a class of nanomaterial)

将近30年前报道称,一种简单的化学原理可以合成大量的多孔材料,其中一些材料可以应用于从生物医学到石化加工等领域。

1992年,Kresge等人描述了多元烯烃模板,该模板指导有序中孔分子筛材料的组装,该材料含有均匀的、常规的中孔径孔(2-50±82011纳米)。他们的研究引起了中孔材料的研究热潮,自那时起,科学家们对该材料的应用进行了广泛探索,如催化、分子吸附、药物供应和分子分离使用膜。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/359710a0

8、细胞身份被重新编程(Cell identity reprogrammed)

在19世纪晚期,生物界的主流构想是,当细胞分化时,细胞只保留那些维持细胞类型识别和功能所需的可遗传信息,这说明了分化是一个不可逆过程。

John Gurdon、Tom Elsdale和Michael Fischberg在Nature上发表了关于细胞识别的核重编程论文,对这一教条提出挑战。细胞分化可以逆转的发现为重新编程细胞身份和开发新的再生疗法奠定了基础。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/182064a0

9、DNA结构(The structure of DNA)

1953年4月25日,James Watson和Francis Crick在Nature发表文章提出了一种新的DNA结构,DNA双螺旋结构的发现改变生物学的发展方向。接下来的十年中,遗传密码被破解。50年后,构建出了完整的人类基因组序列。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/171737a0

10、在类太阳恒星周围发现的第一颗系外行星(First exoplanet found around a Sun-like star)

1995年,天文学家 Mayor和Queloz发现了一颗炽热的木星质量行星,这颗行星以其母星51号命名为“51号行星(51 Pegasi b)”,它的轨道比水星离太阳更近。这一发现改变了人们对行星形成方式的思考,也开启了向系外行星探索的新时代。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/378355a0

共同见证Nature的未来

1869年,Friedrich Miescher从白细胞核中分离出核酸素(现在称为核酸),Paul Langerhans首先描述了胰岛,Dmitri Mendeleev提出元素周期表,托尔斯泰发表了《战争与和平》最后几卷。

150年过去了,有些事一直没变,核酸在生物学上依然占据着重要的地位,胰岛对医学领域的影响不言而喻,元素周期表还是化学人的宝典,《战争与和平》每代人都争相阅读。

作为这150周年的见证者,Nature曾经历物理学发展的黄金时代,也亲眼目睹生物学如何走到科学舞台的中央。

Nature网站今天也在主页做出了一系列总结,以庆祝150周年。

在传播这些领域的重要成果和科学发现时,无形之中也推动了Nature的发展,也正是这些科学发展,成就了现在的Nature。

那Nature的未来会怎样呢?

可以说,Nature的成功是伴随着这150年来科学界所取得的进步和发展,展望未来,Nature也有待与全球科学界同仁和读者共同书写!

相关报道: https://www.nature.com/immersive/d42859-019-00121-0/index.html

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原始发表时间:2019-11-07

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