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生物学
Biology
Structural variation in the pangenome of wild and domesticated barley
野生和驯化大麦泛基因组的结构变异
（导读 才生）大麦泛基因组研究为大麦的演化和育种提供四年思路。本研究报告了包含76个野生和驯化大麦基因组的长读数序列组装体和1315个基因型的短读数序列数据的泛基因组情况，并集中分析了四个基因座：Mla、HvTB1、amy1_1、HvSRH1以及它们所调控的形状：抗病性、植物结构、营养释放以及籽粒基附着物的茸毛。结果表明在泛基因组结构复杂的位点上看到许多等位基因多样性有助于作物适应农业生态系统中的选择性机制。[论文详细信息]
Normal breast tissues harbour rare populations of aneuploid epithelial cells
正常乳腺组织含有稀有的非整倍体上皮细胞群
（导读 领研网）非整倍体上皮细胞在乳腺癌中很常见，但在正常乳腺组织中的情况仍待阐明。本研究在49名健康女性乳腺组织中发现至少有3%的正常细胞中含有染色体增加或减少的情况，且随着年龄增长而不断扩大和积累，从而需要重新定义“正常组织”，因为这些细胞会错误地与侵袭性乳腺癌相混淆，从而导致识别出假阳性的潜在风险。[论文详细信息]
A cellular basis for mapping behavioural structure
绘制行为结构的细胞基础
（导读 严冰冰）在获取目标过程中，大脑如何表征复杂的结构化行为尚不清楚。本文发现表征抽象行为结构及将其转化到新情境中的神经算法。作者训练小鼠学习多种结构相同（由一系列目标组成）但具体目标位点不同的任务，发现小鼠可以学会任务背后隐藏的结构，在首次进入新任务时进行zero-shot推断。位于内侧额叶皮层的大部分神经元活动表征寻找目标的过程，类似于位置细胞表征实际的物理空间。这些“任务过程细胞”通过泛化、延伸、压缩其表征范围来适应不同任务距离。整个任务序列的进程没有被明显编码，而是由“任务进程细胞”中的一个亚群在特定行为阶段后的固定间隔发放。综上，这些细胞作为任务结构的存储缓冲区，使用即时编码未来行为整体序列的算法，自动计算了适合于各阶段的行为。这些动态在任务过程中和线下睡眠中都映射了抽象的任务结构。[论文详细信息]
Central pattern generator control of a vertebrate ultradian sleep rhythm
中枢模式发生器控制脊椎动物次昼夜睡眠节律
（导读 严冰冰）哺乳动物的次昼夜睡眠节律，即快速眼动期（REM）与慢波睡眠（SW）的节律，可能依赖于脑干环路。本文对鬃狮蜥（Pogona vitticeps）的次昼夜睡眠节律进行研究，发现该节律可被光脉冲重置为相依赖的方式，在SW中存在关键的从相延迟到相提前的转变。次昼夜节律频率可被光脉冲方法下调或上调，REMp可被缩短但不可被延长，而SW可被扩展得更为灵活。在清醒状态下，符合自然条件REMp和SW时长的几次光/暗时段转换可诱导类似睡眠的大脑节律，提示了对次昼夜节律生成器的瞬时激活。在睡眠状态下，照向单眼的光脉冲可即时地重置节律，但只对对侧大脑半球有效；双侧大脑半球会自动地再次同步化，提示睡眠受到由功能激活相连的配对节律生成环路的调控。[论文详细信息]
Soil microbiomes show consistent and predictable responses to extreme events
土壤微生物群对极端事件表现出一致且可预测的应答
（导读 小天）极端气候事件的增加威胁着陆地生态系统功能的正常发挥。本研究将来自欧洲30处草地的土壤置于四种对比鲜明的极端气候事件中：干旱、洪水、冰冻和高温，并比较受影响和未受影响土壤中土壤微生物群落及其功能应答。在极端气候事件中的土壤微生物组表现出小规模，但高度一致且系统发育保守的应答。而热极端事件对微生物组的影响最大。结果表明，不同气候条件下的土壤微生物组对极端气候事件做出统一应答，为预测极端气候事件对土壤功能的影响提供新信息。[论文详细信息]
Fungal symbiont transmitted by free-living mice promotes type 2 immunity
野生小鼠传播的真菌共生体可促进2型免疫
（导读 领研网）肠道菌群对于机体肠道稳态和免疫功能至关重要。本研究发现一种在野生型小鼠胃部中非常丰富的酵母菌Kazachstania pintolopesii或能很好地适应小鼠机体，并通过增强抵御寄生虫的免疫保护来让小鼠获益。K.pintolopesii能快速定植到实验室小鼠胃肠道中，并传递到小鼠后代集体中，还能在某种程度上躲避宿主机体的抗真菌免疫。结果表明新发现的酵母菌是一种真正的共生菌菌群，可作为有价值的模式生物来深入探索机体肠道真菌共生和免疫机制。[论文详细信息]
Transmission of a human isolate of clade 2.3.4.4b A(H5N1) virus in ferrets
2.3.4.4b型A（H5N1）病毒的人源分离毒株在雪貂中的传播
（导读 才生）从2020年起，高度致病的禽流感病毒A（H5N1）在野生鸟类中广泛传播，并且发生溢出现象，在哺乳动物以及人类中出现。本研究使用雪貂来分析从美国德克萨斯州奶牛场工人体内分离里出的A/Texas/37/2024 (TX/37) A(H5N1)病毒毒株致病性和传播性，发现该病毒在雪貂群体中表现出强大的系统性感染能力，导致大量病毒脱落并传播给未接触者，感染了TX/37的雪貂迅速产生严重且致命的感染，特征为病毒血症和肺外扩散。而且病毒不仅能够在直接接触的环境中有效传播，还能通过媒介进行间接传播。[论文详细信息]
A human isolate of bovine H5N1 is transmissible and lethal in animal models
牛H5N1 病毒的人源分离株在动物模型中具有传染性和致死性
（导读 领研网）本研究通过鼻内给小鼠和雪貂注射来自哺乳期奶牛的高致病性H5N1禽流感病毒，发现可诱发严重疾病，而且受H5N1病毒感染的奶牛体内病毒能与禽类和人类细胞受体结合。结果表明来自哺乳期奶牛的高致病性H5N1可能在口服摄入或呼吸道感染后诱发严重疾病，通过口腔或呼吸道途径感染可导致病毒系统性传播到非呼吸道组织，但不同通过雪貂的呼吸道飞沫进行有效传播。[论文详细信息]
Study design features increase replicability in brain-wide association studies
研究设计特点提高了全脑关联研究的可重复性
（导读 领研网）全脑关联研究（BWAS）是一种利用核磁共振成像来探究大脑-行为关联的基本工具。然而，它的可复制性较低。本研究分析了来自生命周期脑图表联盟的63项研究中的接近8万份脑部扫描图像，发现有策略地选择研究对象能够提高结果的可靠性。另外重复扫描同一人的大脑可以提高某些脑部测量的可靠性，但会降低其他测量的可靠性，具体的影响取决于研究内容。[相关报道：改变研究策略，或可以得到更准确的结论]
Automated real-world data integration improves cancer outcome prediction
自动化真实世界数据集成改善癌症结果预测
（导读 才生）健康记录数字化以及肿瘤DNA测序为研究癌症结果决定因素提供新机遇。本研究结合自然语言处理注释和来自纪念斯隆凯特琳癌症中心24,950名患者的结构化药物、患者报告统计、肿瘤登记和肿瘤基因组数据，生成了一套临床基因组学肿瘤现实世界数据集（MSK-CHORD），包括了非小细胞癌症、乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌和胰腺癌数据，能够发现更小数据集内临床基因组学不明显的关系。结果揭示了从非结构化记录中实现自动注释的可行性以及其在预测患者结果方面的实用性。[论文详细信息]
Dietary fructose enhances tumour growth indirectly via interorgan lipid transfer
膳食果糖通过器官间脂质转移间接促进肿瘤生长
（导读 领研网）果糖的过度摄入除了会促进胰岛素抵抗、导致肥胖，还可能与癌症发生存在关联。本研究发现癌细胞并不需要直接代谢果糖，而是间接地吸收肝脏产生的果糖代谢产物——溶血磷脂酰胆碱（LPC），以此来帮助维护细胞膜的功能并支持肿瘤营养，以非自主代谢的方式实现了果糖促癌。[相关报道：果糖吃太多，真的可能促癌！《自然》：原来，果糖是这样喂饱肿瘤的]
Single-molecule states link transcription factor binding to gene expression
单分子状态将转录因子结合与基因表达联系起来
（导读 才生）多个转录因子（TFs）与基因组增强子结合驱动哺乳动物细胞内的基因表达。本研究应用单分子印迹方法测量了TFs、核小体和其他调控蛋白在工程化的增强子-启动子构建体上的同时占有率，TF平均占有率以线性方式决定启动子活性。研究人员开发出热动力学和动力模型以定量预测结合微状态的增强子和基因表达动态变化。该结果为定量分析影响基因表达的不同贡献因子提供模板，包括TF激活结构域、浓度、结合亲和力、结合微点构象以及染色体调控因子招募。[论文详细信息]
Read–write mechanisms of H2A ubiquitination by Polycomb repressive complex 1
多梳蛋白抑制复合物1对H2A泛素化的读写机制
（导读 才生）组蛋白H2A赖氨酸119单泛素化（H2AK119Ub）修饰需要通过多梳蛋白抑制复合物1（PRC1）E3连接酶的重新建立以恢复沉默的多梳蛋白结构域。本研究结合冷冻电镜和功能方法表征了非经典包含PRC1的RYBP（ncPRC1RYBP）的读-写机制，观测到ncPRC1RYBP与H2AK119Ub核小体的不对称结合，部分由RYBP的N端锌指结构域与新生染色质上驻留的H2AK119Ub的结合所引导。该结果提供了表观遗传调控动态相互作用的关键结构和机制性见解。[论文详细信息]
Stereochemistry in the disorder–order continuum of protein interactions
蛋白质相互作用无序-有序连续体中的立体化学
（导读 才生）天然无序蛋白质能够通过形成高度无序的蛋白质复合物在没有形成三维结构的情况下进行结合。本研究为探讨无序蛋白质-蛋白质互作的手性约束，研究人员选出了一组五个相互作用的蛋白质对作为代表性样本，通过观测天然配体及其游离态和结合态的立体化学镜像，发现手性在完全无序的复合物中完全无关紧要。而若相互作用要依赖经历广泛偶联折叠和结合的配体，则正确的立体化学成为了关键。该结果为理解导致复合物形成的分子过程提供了新见解。[论文详细信息]
Coral photosymbiosis on Mid-Devonian reefs
中泥盆纪珊瑚礁中的珊瑚光共生
（导读 小天）传统上人们认为珊瑚共生现象的兴起与三叠纪现代石珊瑚的出现同时发生。本研究利用氮同位素分析了来自埃菲尔和绍尔兰地区的3.85亿年前的珊瑚存在共生体，发现共生和非共生珊瑚有机物质中有不同的氮同位素值，主要从共生藻类的光合作用中获取能量的珊瑚具有较轻的氮同位素值，而通过主动捕捉浮游生物的珊瑚则具有较重的氮同位素值。结果为探索珊瑚-藻类共生关系的演变及其在塑造古代海洋生态系统中的作用开辟了新途径。[论文详细信息]
地球科学
Geoscience
Atmospheric rivers cause warm winters and extreme heat events
大气河流导致暖冬和极端高温事件
（导读 小天）大气河流（ARs）是地球大气中水蒸气密集流动的狭窄区域，这一暂时现象将水分从亚热带地区传输至中纬度和极低。本研究表明在许多中纬度地区，AR更加频繁的季节拥有更高的平均气温，而AR事件与超过气候平均温度5~10℃的温度异常情况相关联。结果表明AR会在更长时间尺度内显著影响空气温度，对全球能源输送发挥更广泛的作用。[论文详细信息]
Record-low Antarctic sea ice in 2023 increased ocean heat loss and storms
2023年南极海冰创历史新低，导致海洋热量损失和风暴增多
（导读 领研网）南极海冰减少会导致海洋变暖，南大洋碳汇能力减弱，以及企鹅群落的缩减。本研究分析了卫星和近洋面大气数据，发现2023年冬季有三个海冰覆盖异常低的区域，这种海冰损失伴随着海洋向大气释放更多热量，而热量损失的增加与风暴频率上升有关。此外热量转移的变化可能会影响海洋循环，尤其是南极底层水。[论文详细信息]
材料科学
Materials Science
Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane
超平、超柔金刚石膜的可扩展生产
（导读 领研网）金刚石由于自身的特性在各个领域都有巨大应用潜力。本研究表明，使用胶带进行边缘暴露剥离是一种简单、可扩展的方法，用于生产超薄和可转移的多晶金刚石膜。该方法可批量生产大面积、超薄、超平和超柔性金刚石膜，支持标准的微制造技术，允许直接进行弹性应变工程和变形传感应用。而剥离膜的质量取决于剥离角度和膜厚度。该结果为大规模生产高品质金刚石膜开辟了新途径。[论文详细信息]
Trimodal thermal energy storage material for renewable energy applications
用于可再生能源的三模态热能存储材料
（导读 领研网）将热能储存材料与卡诺电池相结合，可以彻底改变能源储存行业。本研究报告了一种“三模态”材料，它通过整合三种不同的储能模式——潜能、热化学和显能，协同储存大量热能。硼酸和琥珀酸的共晶混合物在150°C左右发生转变，可逆热能吸收创纪录高点394±5%Jg-1。经过 1,000次加热-冷却循环，热稳定性得到证实。该材料成本极低、环保且可持续。这里展示的固液相变和化学反应的结合为高能量容量材料的开发开辟了新途径。[相关报道：储能材料，再获新突破！]
Growth-based monolithic 3D integration of single-crystal 2D semiconductors
基于生长的单晶二维半导体单片三维集成
（导读 领研网）电子元件三维集成的需求正在稳步增长中，目前硅通孔（TSV）技术成为以三维范式集成单晶器件组件的可行方法，但单片三维（M3D）集成方案逐渐显示出应用前景。本研究开发出一种可垂直堆叠芯片的新型三维半导体集成技术，在足够低的温度下，在非晶和多晶表面上生长单晶沟道材料，以保护下面的电子元件。新技术无需传统硅基板，且操作温度可保持在较低水平，足以保护底层电路。且允许高性能晶体管、内存以及逻辑元件可在任何随机晶体表面上构建。[论文详细信息]
Terahertz field-induced metastable magnetization near criticality in FePS3
FePS3中接近临界状态的太赫兹场诱导亚稳态磁化
（导读 领研网）利用光控制量子材料的功能性质，已成为凝聚态物理学的研究前沿。本研究利用强太赫兹脉冲，在范德华反铁磁硫代磷酸铁FePS3中诱导出具有超过2.5毫秒的显著长寿命亚稳态磁化。当温度接近反铁磁转变温度时，亚稳态越来愈稳定，说明临界序参量涨落对延长材料磁化寿命发挥重要作用。[论文详细信息]
229ThF4 thin films for solid-state nuclear clocks
用于固态核钟的229ThF4薄膜
（导读 领研网）使用钍-229的核钟将比目前的光学原子钟更稳定，有望为超越标准物理模型的新物理学提供更为精准、更灵敏的测试。本研究制造出四氟化钍（ThF4）薄膜，研究人员使用物理气相沉积工艺生长出229ThF4薄膜，可兼容光子学平台与纳米制造工具，用以集成激光源和探测器，为集成和场部署固态核钟开辟新道路。229ThF4钟的高核发射密度可显著实现新领域中的量子光学研究。[论文详细信息]
天文学
Astronomy
A dormant overmassive black hole in the early Universe
早期宇宙中一个休眠的超大质量黑洞
（导读 领研网）近期天文观测发现了大量大质量黑洞，在宇宙大爆炸之后数亿年内已经存在。本研究使用詹姆斯·韦布空间望远镜报告探测到一个巨型黑洞，该黑洞的质量是太阳的4亿倍，约占其宿主星系总质量的40%，目前正处在休眠中。其特征表明超爱丁顿吸积短暂的爆发导致黑洞过度生长以及大量气体从吸积盘中喷射出来，在爆发间隙，黑洞大部分时间会处于休眠状态。[论文详细信息]
Tidally driven remelting around 4.35 billion years ago indicates the Moon is old
约43.5亿年前潮汐驱动的再熔融事件表明月球年龄更加古老
（导读 领研网）月球是在早期地球与一个火星大小的原行星相撞后形成。该研究对月球岩石样品进行测年，推断出这些样品是从撞击后存在的月球岩浆海中结晶形成，而约43.5亿年前月球可能经历了充足的潮汐加热，导致表面曾发生过“再熔融”过程，从而重置了月球样品的表面形成年龄。因此结果认为月球形成时间大约在45.1亿年前。[相关报道：月球年龄有了新估计，45.1亿年史上最老]
