Nature一周论文导读｜2024年12月5日

审校 小勺 小象 小冰

制版 阿金

（导读 领研网）蛙和蟾属于两栖动物无尾目。成体蛙化石记录可追溯至晚三叠纪，但尚未发现过白垩纪前的蝌蚪记录。本研究描述了一个保存完好的化石蝌蚪（Notobatrachus degiustoi），来自中侏罗纪的巴塔哥尼亚。头部、大部分身体和部分尾部可见，眼睛、神经和一个前肢亦清晰可见，表明这只蝌蚪已在变态的最后阶段。这些形态共同表明，今日蝌蚪的主要特征在约1.61亿年前的早期无尾目中就已经演化出来。[相关报道：已知最古老的蝌蚪]

（导读 领研网）C4光合作用比C3光合作用有更高的光能、水分及氮素利用效率。目前具有较大生物量及产量的作物比如玉米、高粱等都是进行C4光合作用。本研究开发了单细胞RNA测序技术，创建C3植物水稻和C4植物高粱的叶片中有关光合作用的基因打开和关闭位置的综合图谱。这些图谱的差异有助于破译C3和C4植物区别的密码，为设计C4替代的、有效的水稻光合作用铺平了道路。[相关报道：剑桥大学等破解让水稻变C4植物的瓶颈]

（导读 严冰冰）本文发现一条连接内感受输入与进食输出的皮层下环路，腹内侧下丘脑BDNF神经元可直接将内感受输入与运动中心相连，控制进食和下颌运动。腹内侧下丘脑BDNF神经元抑制可通过对下颌前运动区的投射来调控进食运动序列，从而增加进食量。当无法获取食物时，上述抑制可促进对物体（如木块）的加工完善行为；对中脑三叉神经周围区（pMe5）的抑制则促进节律性下颌运动。腹内侧下丘脑BDNF神经元接收来自弓状核刺鼠相关肽AgRP和阿黑皮素原神经元的单突触输入，激活可阻断AgRP激活的促食欲作用。综上，Arc→腹内侧下丘脑BDNF神经元→pMe5环路感知动物的能量状态，并调控进食行为。[论文详细信息]

（导读 阿金）造血干细胞（HSC）基因疗法（GT）使用基因纠正后的细胞终身重建造血系统。本研究分析了53名接受慢病毒载体-HSC-GT治疗的患者内的造血重建情况，发现770至35000个活跃HSC支持的长期造血重建。尽管50%的移植克隆体表现出多谱系潜力，剩余的克隆表现出疾病特异性偏好谱系输出以及长期治疗潜力。结果表明HSC在造血重建过程中会适应各种病理条件。[论文详细信息]

（导读 才生）颅骨骨髓不仅仅是头骨中的一种填充物，也是造血活动的重要来源。本研究通过动物模型展示了颅骨骨髓在不同生命阶段以及病理条件下的适应性变化，分析了其在血管扩张和造血支持中的作用，探讨了颅骨骨髓面对衰老和应激时的显著差异。该结果为将颅骨骨髓在未来临床应用中治疗老年性疾病提供新可能性。[相关报道：颅骨骨髓是否可以成为抗击衰老的新突破口？]

（导读 领研网）疟疾由感染恶性疟原虫的红细胞在微血管中积聚引起，这一过程由寄生虫的PfEMP1粘附蛋白介导。本研究发现了两种能够广泛反应并抑制CIDRα1的人类单克隆抗体，这两种抗体都能抑制重组全长和天然PfEMP1蛋白的EPCR结合，在生理条件下隔离生物工程化3D人脑微血管中的寄生虫。该结果发现了对抗严重疟疾的获得性免疫机制，为设计相关疫苗和疗法提供新思路。[论文详细信息]

（导读 领研网）对病原体的免疫选择推动了生物学中复杂的免疫机制的演化，包括细菌对噬菌体的防御机制。本研究发现了一种ADP核糖基转移酶CmdT，通过特异性修饰mRNA来组织噬菌体的翻译和成熟病毒的产生，从而在细菌的抗噬菌体防御中发挥作用。该结果揭示了又ADP-核糖基转移酶介导的新型抗病毒防御机制。[相关报道：ADP-核糖基化mRNA抑制噬菌体感染]

（导读 领研网）免疫细胞的昼夜节律在维持组织完整性和功能方面发挥着重要作用。本研究发现一种为γδ T细胞的免疫细胞在脂肪组织中扮演着重要角色。这些细胞能产生一种叫做白介素-17A（IL-17A）的特殊分子，而IL-17A在脂肪储存过程中起着关键的调节作用。该结果为治疗肥胖和代谢性疾病开辟新途径。[论文详细信息]

（导读 才生）免疫检查点抑制剂广泛用于抗肿瘤治疗，但容易产生免疫治疗并发症和不良反应，包括心肌炎。本研究使用单细胞RNA测序技术，结合T细胞受体测序、显微镜和蛋白质组学分析了来自28名免疫相关心肌炎患者和41名未受影响个体的样本，在免疫相关心肌炎患者的心脏组织中细胞毒性T细胞、传统树突状细胞和炎症成纤维细胞的频率增加且共定位；心脏和肿瘤组织中富集的T细胞受体（TCRs）大多不重叠，心脏扩增的TCRs在循环血CD8 T细胞群中的存在与致死性免疫相关心肌炎病例相关。[论文详细信息]

（导读 领研网）在肿瘤免疫中，CD8⁺T细胞的作用和转化较为成熟。本研究在肿瘤和淋巴结内鉴定一群具有增殖和多亚群分化能力的干细胞样TCF1+Lin-CD4⁺T细胞，其分化而来的T_H1亚群可以通过IFNγ促进CD8⁺T细胞的效应分化以增强抗肿瘤免疫。结果表明T_H1细胞分泌的IFNγ在诱导CD8⁺T细胞抗肿瘤中的重要作用。[相关报道：干细胞样CD4⁺T细胞的分化控制抗肿瘤免疫]

（导读 领研网）恶性肿瘤是人类面临的健康威胁之一，而肿瘤最初如何形成尚不清楚。本研究利用先进的基于单碱基编辑器的单细胞谱系示踪技术，观察肿瘤发生过程中不同细胞克隆的动态变化，在早期的多克隆肿瘤中，肿瘤细胞之间存在频繁的细胞间通信，增强了肿瘤细胞在早期阶段的生存能力。随着时间的推移，一些多克隆群体逐渐消失，最终只剩下一个主导克隆，进而形成单克隆肿瘤，会表现出更高的基因组不稳定性和恶性程度。结果揭示了从多克隆到单克隆的转变可能是肿瘤从“温和”走向“凶恶”的关键一步。[论文详细信息]

（导读 才生）癌症驱动因子突变往往表现出独特的时间获得模式，但其生物基础仍待阐释。本研究使用人类白血病发生蘑菇型，表明RAS突变是必需的晚期时间，需要在早期协同突变后发生：突变的RAS需要特异性转化携带先前获得的驱动子突变的粒单核细胞谱系祖细胞，表明晚期白血病克隆体源自造血层面的不同细胞类型。RAS突变白血病干细胞（LSCs）导致单核细胞疾病，这是因为RAS突变LSCs改变了BCL2家族基因表达，并对抑制剂维奈托克产生耐药性。[论文详细信息]

（导读 领研网）SWR1复合物是一种多亚基ATP依赖的染色质重塑复合物，在酵母中具有独特的催化功能。本研究通过单分子荧光共振能量转移技术和冷冻电子显微镜技术，提出了另“持续性替换” 机制：SWR1在一个结合事件中可以完成两个二聚体的连续替换。SWR1可以通过核小体的动态翻转实现特异性识别，并连续地替换H2A-H2B二聚体。该结果扩展了对SWR1复合物的理解，为染色质重塑的调控机制提供新视角。[论文详细信息]

（导读 菜菜）骨骼损伤与疾病治疗始终具有挑战，目前仿生骨移植材料的出现为骨组织再生提供新希望。本研究报告一种创新的3D胶原纤维素仿生结构：扭曲胶合板结构，不仅在材料的微观结构上高度仿生天然骨，还表现出显著的骨再生促进作用。动物模型实验表明该材料展现出有优异的再生效果和生物相容性，有望成为未来自体骨移植的替代方案。[论文详细信息]

（导读 菜菜）脱氧核糖核酸（DNA）及其单个核算变体的相分离难度很大，但对生命科学的进步作用巨大。本研究报告在固-液界面的一种特殊液-液相分离（LLPS）导致近乎相同结构的DNA分裂，当研究人员将相分离液滴硫酸铵水分散体滴到玻璃平面上便观察到这样的现象。之后研究人员运用同样的机制成功让几乎相同DNA组成的混合物分裂成同心圆，并且从纯度97%的1:1原始DNA混合物中分离出人类致癌单个核苷酸变体。[论文详细信息]

（导读 领研网）大气观测揭示了一种亚马逊、大西洋和太平洋热带地区上对流层中无处不在的新颗粒形成过程。本研究使用欧洲核子研究中心（CERN）的CLOUD实验舱研究了上对流层条件下异戊二烯的行为，发现这些气体会与羟基自由基反应形成快速增长的新颗粒物。[论文详细信息]

（导读 领研网）本研究使用高空和远程研究飞机观察了亚马孙盆地上方的对流层，发现异戊二烯硝酸盐会驱动形成新颗粒物。结果表明异戊二烯可能是上对流层新颗粒物形成的一个主要机制，并扩展了气候模型需包含颗粒物的分布、类型和性质。[论文详细信息]

（导读 小天）大范围的森林恢复是满足自然可持续性发展目标的关键策略，也会造福人类社会与环境。本研究评估了2000年至2016年间所有热带天然森林的空间分布现状，并据此建立模型，模拟热带森林国家和生物群落的自然再生潜力，估计有2015亿公顷的区域具备天然森林自然再生潜力，在30年内，这片区域将有234亿吨的固碳潜力。结果有助于推动更大范围内更公平的决策过程，以实现国家和全球环境议程。[论文详细信息]

（导读 领研网）量子计算机遵循量子力学法则处理信息，但由于量子硬件存在的噪声，只能短暂存储信息，并且量子比特数量有限。本研究在实验条件下实现了错误缓解的动态线路和线路切割，以创建需要周期性连接性的量子态，这些量子态使用的量子比特多大142个，且单个量子处理单元通过经典链路实时连接，使得能够在一个量子处理单元上施加量子门。该结果展示了可以使用多个量子处理去作为整体，通过实时经典链路实现误差缓解动态线路。[论文详细信息]

（导读 阿金）非平衡孤立量子系统的弛豫行为是多体物理学中最有趣的问题。本研究在实验条件下在二维倾斜玻色-哈伯德模型中观测到希尔伯特空间碎片化，研究人员使用量子气体显微镜，设计出大量初始状态，发现了希尔伯特空间碎片化的各种表现形式，包括体块态、界面和缺陷，即二，一维和零维物体。具有相同粒子数量和能量的均匀初始状态在弛豫动力学方面差异显著。该结果为深入探索受限系统中的微观传输现象开辟了新道路。[论文详细信息]

（导读 领研网）大部分星系中心都有一个恒星密集区域：核球，其与星盘的比例决定了星系的整体形态。本研究基于阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波干涉阵列档案数据自动挖掘项目获得的高分辨率、高灵敏度数据，精确测量了一批亚毫米波辐射非常明亮的早期宇宙大质量星暴星系的尘埃连续谱辐射分布特征，发现早期宇宙星暴星系中普遍存在的冷气体吸积流入和星系相互作用所触发的剧烈恒星形成活动可能导致星系中心区域恒星质量的快速累积，促进原位核球结构的形成。该结果对星系形成和演化理论的深入探索提供了新信息。[论文详细信息]

（导读 领研网）鸟类后肢的各种能力有望应用于飞行机器人。本研究以此为灵感，开发出面向多环境的类禽机器人RQVEN，其后肢能够像鸟一样运动，结构模拟了髋、踝和足，不仅能够跳跃起飞，还能切换多种运动步态，让飞行器在复杂地形中使用。该系统仍需进一步优化，但为今后设计出更多功能的多种运动模式机器人开辟新道路。[相关报道：类鸟腿部帮助机器人跳跃起飞]