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制版 阿金
生物学
Biology
Jurassic fossil juvenile reveals prolonged life history in early mammals
侏罗纪化石揭示早期哺乳动物的长期生命史
（导读 小天）从爬行动物到哺乳动物的演化过程中，有两个最重要的形态和功能变化：牙齿从简单到复杂以提高摄食能力、下颌头骨关节变为中耳听骨组合以提高听觉效力。本研究利用同步加速器 X 射线断层扫描技术，对两种侏罗纪哺乳动物新化石牙根中的生长环进行成像，从而推测出这些古代生物的寿命、生长速度，甚至性成熟的时间。结果表明现代哺乳动物生长模式的最初迹象起源于大约 1.3 亿年前最早的真正哺乳动物。[相关报道：小型哺乳动物曾经长得更慢、寿命更长]
Harnessing landrace diversity empowers wheat breeding
利用地方品种多样性促进小麦育种
（导读 领研网）小麦是最主要的全球性粮食作物之一，是人类获取能量和营养的重要来源。本研究通过来自世界三十多个国家的全套小麦种质资源，开展了小麦群体全基因组变异图谱构建、大规模的表型鉴定、遗传作图群体构建，以及挖掘了控制 137 个性状背后的侯选基因、单倍型和相关变异等系列分析。结果为全球小麦育种和科学研究提供了宝贵的数据资源，推动了小麦遗传研究的国际化和信息化。[论文详细信息]
De novo variants in the RNU4-2 snRNA cause a frequent neurodevelopmental syndrome
RNU4-2 snRNA 中的新生变异导致常见的神经发育综合征
（导读 领研网）神经发育障碍（NDD）是大脑功能严重受损的统称，对学习、行为、语言和运动能力造成影响。导致 NDD 的遗传因素也十分复杂，在 NDD 患者中，只有大约 40% 的病因是明确的。本研究在 115 名 NDD 患者的非编码区域都发现了 RNU4-2 的突变，当 RNU4-2 突变导致 snRNA 的关键位置插入单碱基时，这种改变会影响细胞对其他 RNA 分子的处理，包括那些继续生产蛋白质的 RNA 分子。由此，正是这些蛋白质的变化最终损害了大脑发育过程。结果表明 RNU4-2 基因突变可以解释全球大约 0.4% 的 NDD 病例，并将为数千名 NDD 患者提供诊断。[相关报道：被忽视的“垃圾 DNA”又立功了！这个发现让数千名儿童找到患病真相]
Abstract representations emerge in human hippocampal neurons during inference
推理过程中人类海马神经元形成的抽象表征
（导读 严冰冰）适应环境的核心是学习规律并进行泛化，形成高维抽象的表征。本文对神经外科患者大脑的海马、杏仁核、前额叶皮层、腹侧颞叶皮层进行记录，探究患者执行推理论证任务时的神经元群体几何表征。只有海马脑区的神经元表征以抽象的形式对多项任务变量同时进行编码，这种几何表征只在患者学会执行推理后才被观察到，其中包含了解离的可直接观察任务变量和潜在任务变量。此外通过试错或口头指令这两种方式学会执行推理后，海马表征的几何特征是类似的。[相关报道：神经科学家揭示人在抽象和推理过程中大脑神经元的活动机制]
Dopamine biases decisions by limiting temporal integration
多巴胺通过限制时间整合来影响决策
（导读 严冰冰）动机可调整我们对刺激的响应，产生符合需求和目标的行为结果。本文探究该现象背后的神经机制：调整允许刺激信息累积导致决策的时间。在果蝇交配的过程中，面临挑战时雄性果蝇继续交配的可能性较低。本文发现，交配决策神经元（CDNs）可灵活地整合多种竞争性驱动信息，介导该决策。在交配早期，多巴胺信号通过增强 Ca2+/CaMKII 响应刺激输入的激活，以限制 CDN 整合时间，为改变行为设置了高阈值。在交配晚期，CDN 整合信息的时间尺度扩展，增加了改变行为的可能性。[论文详细信息]
Single-cell multiregion dissection of Alzheimer’s disease
阿尔茨海默病的单细胞多区域解析
（导读 领研网）当下，全球有约 5500 万人正经历痴呆症的困扰。到 2050 年，痴呆症患者数量预计会进一步达到现在的 3 倍，其中 60%~70% 的病例都属于阿尔茨海默病（AD）。本研究追踪了 AD 患者跨越多个脑区的神经细胞细节，基于此绘制出的独特大脑图谱展示了 AD 患者与健康人之间大脑细胞的基因表达差异，以及神经细胞活动、神经回路存在的差异。这些差异可能造就了 AD 患者格外脆弱的神经细胞基础，也是疾病症状产生的潜在根源，该结果为 AD 治疗靶点提供了全新信息。[相关报道：阿尔茨海默病新突破！《自然》重磅：神经元太脆弱成记忆衰退“元凶”]
Oligomerization-mediated autoinhibition and cofactor binding of a plant NLR
寡聚化介导的植物 NLR 的自抑制和辅因子结合
（导读 领研网）核苷酸结合富亮氨酸重复序列（NLR）蛋白在植物免疫中发挥关键作用。本研究发现番茄中一个 NRC 蛋白 NRC2 能够形成二聚体和四聚体，并在浓度增加条件下形成高阶寡聚体。冷冻电镜展示了 NRC2 蛋白在这些寡聚体中的非活性构象。结构分析显示，NRC2 的二聚化和寡聚化能够稳定非活性状态，防止自发激活，即通过不同单体之间的相互作用，保持稳定的自抑制状态。另外，磷酸肌醇在维系 NRC2 蛋白介导的免疫中起到重要的辅助作用。[论文详细信息]
In situ targeted base editing of bacteria in the mouse gut
小鼠肠道细菌的原位靶向碱基编辑
（导读 领研网）微生物组研究揭示了体内的共生细菌表达的基因通过多种机制影响我们的健康。本研究开发了工程改造的 λ 噬菌体，利用噬菌体诱导染色体岛（PICI）复制机制的 DNA 有效载荷，递送碱基编辑器，首次实现了在活体小鼠体内对肠道细菌的高效、精准基因编辑，且能够避免递送进体内的 DNA 有效载荷的复制和传播。该结果开发的碱基编辑系统代表了体内原位编辑细菌的工具的关键性飞跃，开启了编辑微生物以对抗疾病的可能性。[相关报道：首次在活体动物中实现对肠道细菌的原位、精准基因编辑]
ILC2-derived LIF licences progress from tissue to systemic immunity
ILC2 衍生的 LIF 促进从组织免疫到全身免疫的进展
（导读 阿金）免疫细胞的迁移和归巢是免疫监控的关键。本研究表明干扰来自2型先天免疫细胞（ILC2s）的白血病抑制因子（LIF）会阻止免疫细胞离开肺部迁移至淋巴结（LNs）。随后，ILC2 衍生的 LIF 诱导排列在肺淋巴管上的内表皮细胞生成趋化因子 CCL21，允许 CCR7+ 免疫细胞归巢至 LNs。结果表明 ILC2 衍生的 LIF 调节组织免疫与全身免疫，以及肺部内过敏原和病毒应答之间的平衡。[论文详细信息]
Blood culture-free ultra-rapid antimicrobial susceptibility testing
无血液培养超快速抗菌药敏试验
（导读 领研网）微生物病原体的入侵会引发宿主的失调反应。如果未能及时识别和治疗，这种情况可能进一步发展为脓毒症或脓毒性休克。而通过抗菌药物敏感性测试（AST）为菌血症患者选择特定的最佳治疗方案的现行策略非常耗时。本研究介绍了一种基于表型的超快速抗菌药物敏感性测试平台，该平台通过使用合成 β2 糖蛋白I肽涂层纳米颗粒直接从全血中分离病原体，大幅缩短了测试时间，显著提高了诊断和治疗脓毒症的效率。[相关报道：开发无血培养快速鉴定细菌药敏技术]
Histone serotonylation regulates ependymoma tumorigenesis
组蛋白血清素化调节室管膜瘤的肿瘤发生
（导读 领研网）室管膜瘤是第三常见的儿科脑肿瘤类型，这种侵袭性的肿瘤对化疗耐药，目前仍然缺乏肿瘤特异性的治疗方案。本研究开发了一种研究这种罕见儿科脑瘤的动物模型，并在人类肿瘤样本进行进一步验证，发现发现 5-羟色胺进入室管膜瘤细胞后与组蛋白 H3 结合，这个过程可以促进肿瘤生长；相反，抑制组蛋白的 5-羟色胺化修饰组会减缓室管膜瘤的生长。另外，转录因子 ETV5 的过表达会促进室管膜瘤的发生。该结果揭示了调控室管膜瘤生长的肿瘤-神经元相互作用。[相关报道：揭开致命脑瘤的生长方式！《自然》：关键神经调控机制找到了]
De novo design of allosterically switchable protein assemblies
蛋白质变构可切换组装体的从头设计
（导读 领研网）蛋白质功能的变构调节，其中效应物与蛋白质的结合触发远处功能位点的构象变化，在代谢和细胞信号传导的控制中发挥核心作用。本研究在经典的 Monod-Wyman-Changeux（MWC）协同性模型的启发下，通过多肽可切换铰链模块与蛋白质界面的刚体耦合来重新设计变构，从而指导替代寡聚物状态的形成。结果表明利用人工智能来实现全新蛋白质的从头设计，这些从未存在于自然界中的特殊蛋白可以可靠且准确地通过构象变化来控制组装和拆卸。[相关报道：David Baker 最新 Nature 论文——AI 从头设计变构调节蛋白，可根据需求变形，可用于递送系统、生物传感]
Molecular basis of human noradrenaline transporter reuptake and inhibition
人类去甲肾上腺素转运蛋白再摄取与抑制分子基础
（导读 领研网）去甲肾上腺素（NE）、多巴胺（DA）和血清素是重要的单胺类神经递质，影响着包括运动、激素分泌、奖惩和情绪相关的复杂行为和生理过程。本研究利用冷冻电镜技术成功解析了人源 NET 蛋白的八个高分辨率结构，包括天然状态、结合底物（NE、DA）和四种常用上市抗抑郁药物的结合状态，报告了 NET 中第二个底物结合位点和 NSS 家族的钾离子结合位点，揭示了四种不同类别的常用上市抗抑郁药物的选择性抑制机制，为进一步开发靶向 MATs 的药物奠定了基础。[论文详细信息]
Transport and inhibition mechanisms of the human noradrenaline transporter
人类去甲肾上腺素转运体的运输和抑制机制
（导读 才生）本研究利用单颗粒冷冻电镜技术解析了人类 NET 及它的多种复合物的高分辨率结构，阐明了处于向内开放状态的 NETapo 和 NETNA 的结构。NETNA 结构揭示了 NET 如何在其中心结合位点识别底物去甲肾上腺素。研究人员还绘制了 NET 在不同转运状态下的离子结合位点，从而为理解离子结合、底物识别和构象变化之间的偶联机制提供了结构基础。[论文详细信息]
Unforeseen plant phenotypic diversity in a dry and grazed world
干旱和放牧世界中不可预见的植物表型多样性
（导读 小天）地球上存在着非凡的植物表型多样性，但这种多样性正面临全球变化的威胁。本研究评估了 20 种化学和形态特征在全球干旱地区对干旱和放牧压力的响应，分析了来自 6 大洲 326 个样地的 301 种多年生植物的 133,769 项特征测量数据。当干旱度超过约 0.7 时，特征多样性意外地增加了 88%。观察到的 57% 的特征多样性仅存在于最干旱和放牧的干旱地区，突显了这些极端环境的表型独特性。结果表明干旱地区作为全球植物表型多样性的储备库。[论文详细信息]
Low-latitude mesopelagic nutrient recycling controls productivity and export
低纬度中层营养物质循环控制生产力和出口
（导读 小天）低纬度海洋占据全球初级净生产力和出口的一半，而理论认为南部海洋主导着低纬度初级生产力和出口。本研究针对单个模型展开观测分析和敏感程度分析，发现 72% 的低纬度初级生产力和 55% 的出口受到局部中层常量营养物质循环的控制。另外，不同模型对低纬度初级生产力的幅度和迹象预测存在显著差异。因此，从机制上理解中层再矿化及其对海洋变暖的敏感程度对于预测未来生态系统变化至关重要。[论文详细信息]
天文学
Astronomy
No massive black holes in the Milky Way halo
银河系光晕中没有大质量黑洞
（导读 领研网）LIGO 和 Virgo 探测到的黑洞质量通常比此前已知的银河系黑洞大得多。这群大质量黑洞的起源一直是未解之谜。本研究报告了波兰 OGLE 天文学家对于近 8000 万颗恒星光曲线中长时间尺度下微透镜事件的观测结果，结果只发现了 13 个，这些都可以用已知的恒星或星云本身解释，而不是用黑洞。详细的计算表明，10 个太阳质量的黑洞最多可能包含 1.2% 的暗物质，100 个太阳质量的黑洞最多可能包含 3.0%，1000 个太阳质量的黑洞则是 11%。[相关报道：原初黑洞可能无法用于解释暗物质]
Hydrogen sulfide and metal-enriched atmosphere for a Jupiter-mass exoplanet
木星质量系外行星的大气中含有硫化氢和富含金属
（导读 小天）作为距离地球最近的凌日热木星 HD 189733b 是大气特征的基准行星。本研究报告在 HD189733b 的透射光谱（2.4~5.0μm）中检测到 H2O（13.4σ），CO2（11.2σ)，CO（5σ）和 H2S（4.5σ）。根据测量的这三种主要挥发性元素的丰度，研究人员推断大气的金属丰度是恒星的 3~5 倍。而其低碳氧比表明这颗行星通过吸积富水的冰态星子形成，而低氧硫比和碳硫比也证明了这样的行星吸积形成途径。[论文详细信息]
材料科学
Materials Science
A hot-emitter transistor based on stimulated emission of heated carriers
基于热载流子受激发射的热发射晶体管
（导读 领研网）石墨烯等低维材料凭借其原子级厚度、优异的电学和光电性能，以及无表面悬键等特性，易于与其他材料形成异质结，从而产生丰富的能带组合，为热载流子晶体管的发展提供了新思路。本研究通过可控调制热载流子来提高电流密度，发明了一种由石墨烯和锗等混合维度材料构成的热发射极晶体管，并提出了一种全新的“受激发射”热载流子生成机制。[相关报道：我国科学家发明新型“热发射极”晶体管]
Single-crystalline metal-oxide dielectrics for top-gate 2D transistors
用于顶栅二维晶体管的单晶金属氧化物电介质
（导读 领研网）随着硅（Si）场效应晶体管（FET）接近尺寸的基本极限，需要新一代半导体通道来减少短通道效应。二维（2D）材料在未来的晶体管中具有巨大的潜力。本研究展示了原子级薄单晶 Al2O3（c-Al2O3）作为 2D FET 中高质量顶栅电介质的制造。通过使用插层氧化技术，在室温下在单晶 Al 表面形成一层稳定、化学计量、原子级薄的 c-Al2O3 层。由于良好的晶体结构和明确定义的界面，c-Al2O3 的栅极漏电流、界面态密度和介电强度符合国际器件与系统路线图的要求。[相关报道：杰青领衔，二维材料生产高质量单晶氧化物，再登 Nature]
物理学
Physics
Precision spectroscopy on 9Be overcomes limitations from nuclear structure
9Be 精密光谱分析克服原子核结构的限制
（导读 阿金）许多粒子物理标准模型的测试以及新物理学的搜寻都使用高精度原子光谱学，但受限于对原子核特性认识的缺乏。本研究对类氢 9Be3+ 的 1s 超精细结构和塞曼结构进行了高精度光谱学分析，测定了有效泽马赫半径和核磁矩，随后将测量结果与在三电子电荷态 9Be+上进行的测量结果作了比较。该结果可作为将核磁性质的高精度结果转移到不同电子构型的关键基准。[论文详细信息]
Attosecond delays in X-ray molecular ionization
X 射线分子电离的阿秒延迟
（导读 领研网）光电效应为量子力学奠定了理论基础，但所谓的光电发射延迟时间一直争论激烈。本研究使用 SLAC 的直线加速器相干光源发出的阿秒 X 射线脉冲，电离核心级电子，将电子从分子中“踢出”。然后，他们使用单独的激光脉冲，根据电子发射的时间，将其“踢向”略微不同的方向，以测量光电发射延迟时间。结果显示这一延迟时间长达 700 阿秒，电子之间的相互作用在这种延迟中起到重要作用。[论文详细信息]
其他
【Chemistry-化学】The catalytic asymmetric polyene cyclization of homofarnesol to ambrox
高法呢醇催化不对称多烯环化生成降龙涎醚
（导读 领研网）多烯环化是生物学中最复杂、最具挑战性的转化之一。本研究报道了一种非对映选择性和对映选择性合成 (−)-降龙涎醚和倍半萜内酯天然产物 (+)- 香紫苏内酯的方法，使用高 Brønsted 酸性和受限的亚氨基二磷酰亚胺酯催化剂，通过催化不对称多烯环化合成。机理分析表明亚氨基二磷酰亚胺催化剂的酶样微环境对于实现极高的选择性至关重要。[相关报道：诺奖得主 Nature：催化不对称多烯环化，开辟龙涎香合成新途径]
【Computer-计算机】Loss of plasticity in deep continual learning
深度持续学习中可塑性的丧失
（导读 领研网）人工神经网络、深度学习方法和反向传播算法构成了现代机器学习和人工智能的基础。本研究使用经典的 ImageNet 数据集、神经网络和学习算法的各种变体来展示可塑性的丧失，结果表明标准的深度学习方法在持续学习环境中会逐渐失去可塑性，直到它们的学习效果不比浅层网络好。研究人员还提出了“持续反向传播算法”，结果表明基于梯度下降的方法是不够的，持续的深度学习需要随机、非梯度的成分来保持可变性和可塑性。[相关报道：深度学习还不如浅层网络？RL 教父 Sutton 持续反向传播算法登 Nature]
