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生物学
Biology
Brazilian fossils reveal homoplasy in the oldest mammalian jaw joint
巴西化石揭示最古老哺乳动物下颌关节的同质性
（导读 领研网）哺乳动物的一个关键特征是铰链状的下颌关节，即下颌齿骨与颅骨底部鳞骨间的连接。本研究利用微型计算机断层扫描重建了巴西三叠纪犬齿兽类化石的下颌骨解剖结构，这些化石分别来自巴西齿兽和里奥格兰德兽。里奥格兰德兽比巴西齿兽的下颌关节更接近现代哺乳动物——有清晰的齿骨-鳞骨连接。结果表明里奥格兰德兽的齿骨-鳞骨连接肯定与典型的哺乳动物齿骨-鳞骨关节是分开独立演化的（而且早了约1700万年）。[相关报道：哺乳动物下颌关节的起源]
A population code for spatial representation in the zebrafish telencephalon
斑马鱼脑空间表征种群代码
（导读 才生）硬骨鱼的空间学习过程要求完整的端脑，包含着与哺乳动物边缘系统相似的细胞组成。本研究使用追踪显微镜来记录自由游动斑马鱼的全脑钙活动情况，计算出大脑内每一活跃神经元的空间信息内容。意外发现斑马鱼端脑内富集高度空间特异性的位置细胞（PCs），PCs的活动流形随着时间的推移愈发精细，且不断解开。该结果为深入理解不同物种空间认知能力以及早期脊椎动物端脑功能作用提供新基础。[论文详细信息]
Endogenous opioid signalling regulates spinal ependymal cell proliferation
内源性阿片信号通路调节脊椎室管膜细胞增殖
（导读 严冰冰）本文发现内源性κ-阿片信号通路控制室管膜细胞增殖，在一类脑脊液神经元（CSF-cN）中检测到κ-阿片受体OPRK1表达，而一类邻近的细胞群体表达同源配体强啡肽原（PDYN）。尽管κ-阿片被认为是抑制性的，它们可激活CSF-cN从而抑制室管膜细胞增殖。在脊椎未受伤时，系统性注射κ-拮抗剂可增强室管膜细胞增殖，该过程依赖于CSF-cN。此外，在受伤后，κ-激动剂可损伤室管膜增殖、伤疤形成和运动功能。综上，本文发现了PDYN+细胞释放κ-阿片从而激活CSF-cN并抑制室管膜增殖的旁分泌通路，揭示了调控脊椎损伤后伤疤形成的内源性机制和潜在药物治疗策略。[论文详细信息]
DNA methylation controls stemness of astrocytes in health and ischaemia
DNA甲基化在健康和缺血状态下控制星形细胞干性
（导读 才生）星形胶质细胞是哺乳动物大脑中丰度最高的细胞类型。本研究通过单细胞RNA测序和单细胞甲基化组测序等技术，对健康和缺血状态下成年小鼠纹状体和皮质星形胶质细胞、伸进干细胞及其后代进行深入调查，揭示了DNA甲基化在星形胶质细胞向干性转变过程中的作用。神经干细胞的功能依赖于星形角质细胞基因的甲基化以及干细胞相关基因的去甲基化。结果表明DNA甲基化的动态变化不仅在胚胎发育过程中发挥重要作用，也是成年神经干细胞分化过程中的重要调节机制。[相关报道：DNA甲基化，从星形胶质细胞到神经干细胞的转化之钥]
A virally encoded tRNA neutralizes the PARIS antiviral defence system
病毒编码的tRNA中和PARIS抗病毒防御系统
（导读 才生）病毒之间为争夺有限的细胞资源而相互竞争，一些还会向宿主递送防御机制防止竞争性遗传寄生虫的入侵。本研究调查了细菌用来保护自身免受病毒感染的噬菌体抗限制诱导系统——PARIS系统，PARIS的结构揭示了一个螺旋桨状的复合体，能消耗ATP或能量，已寻找入侵的病毒蛋白质。一旦检测到外来蛋白质，就会触发毒素的释放，防止病毒复制，保护健康细胞。[论文详细信息]
Architecture and activation mechanism of the bacterial PARIS defence system
细菌PARIS防御系统的架构和激活机制
（导读 阿金）本研究表明PARIS系统的作用类似于毒素-抗毒素系统，抗毒素AriA隔离毒素AriB，让AriB失活，直到T7噬菌体抗防御蛋白质Ocr被激活。冷冻电镜结构解析表明AriA与SMC家族ATP酶相关，但通过两个寡聚界面组装成独特的同源六聚体复合物。该发现阐释了细菌防御系统通过噬菌体抗防御蛋白质触发的复杂分子机制。[论文详细信息]
A γδ T cell–IL-3 axis controls allergic responses through sensory neurons
Γδ T细胞-IL-3轴通过感觉神经元控制过敏反应
（导读 领研网）在慢性过敏性炎症的情况下，一些免疫因子会刺激感觉神经元，引起病理性瘙痒。本研究发现在人的皮肤中的特定免疫细胞——GD3细胞，会产生一种名为IL-3的分子，以响应包括生活在皮肤上的微生物在内的环境触发因素。IL-3直接作用于引起瘙痒的感觉神经元，以启动其对来自常见来源的低水平蛋白酶过敏原的反应。IL-3通过启动感觉神经而不直接引起瘙痒，从而使感觉神经对过敏原更加敏感。[相关报道：人们极易过敏的原因揭示]
Alternating high-fat diet enhances atherosclerosis by neutrophil reprogramming
间歇性高脂肪饮食通过中性粒细胞重新编程来增强动脉粥样硬化
（导读 领研网）人们随着年龄的增长会改变饮食习惯，间歇性高脂肪饮食对动脉粥样硬化的影响仍待阐释。本研究发下相比持续的高脂肪饮食，间歇性高脂肪饮食也会加速动脉粥样硬化，此外，通过小鼠模型表明这样的饮食方式还会造成中性粒细胞重编程，从另一方面加速动脉粥样硬化的发生。[相关报道：两项《自然》研究：年轻时间歇性高脂饮食，后果比你想的更可怕]
Early intermittent hyperlipidaemia alters tissue macrophages to fuel atherosclerosis
早期间歇性高脂肪饮食通过改变组织巨噬细胞助长动脉粥样硬化
（导读 领研网）本研究通过小鼠模型指出年轻时就间歇性高脂肪饮食的小鼠出现动脉粥样硬化的风险更高，这与常驻动脉的巨噬细胞相关，当胆固醇水平过早飙升，巨噬细胞的基因表达会被长期改变，使得自身不再具有保护性。而且间歇性的胆固醇升高对身体造成的损害更大。[相关报道：两项《自然》研究：年轻时间歇性高脂饮食，后果比你想的更可怕]
A multimodal generative AI copilot for human pathology
人类病理学的多模态生成人工智能
（导读 领研网）计算病理学领域在基于图像、基因组学数据开发越来越准确、针对特定任务的预测模型方面取得了显著进步。本研究提出一种用于人类病理学视觉语言通用人工智能助手：PathChat，通过与不同多模态视觉语言人工智能助手进行比较，PathChat在来自不同组织来源和疾病模型的病例多项选择诊断问题上表现最佳。而且在开放式问题和人类专家评估之后，整体上给出了更准确、更受病理学家认同的回答。[论文详细信息]
The periosteum provides a stromal defence against cancer invasion into the bone
骨膜提供防止癌症侵入骨骼时的基质防御
（导读 才生）骨膜是覆盖在骨头表面的细胞层，面对感染、损伤或恶性肿瘤时，会触发“骨膜反应”，在骨头表面生成新组织。本研究通过对人类头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的深入探索，发现肿瘤附近的骨膜显著增厚，而单细胞RNA测序技术揭示了TIMP1基因在骨膜中的表达在癌症侵袭前显著增加，可能由肿瘤微环境中HIF1α表达的上调所驱动。该结果有助于深入理解骨骼与肿瘤之间的相互作用。[论文详细信息]
Promotion of DNA end resection by BRCA1–BARD1 in homologous recombination
在同源重组中促进BRCA1-BARD1的DNA端切除
（导读 领研网）DNA双链断裂是细胞分裂过程中最严重的DNA损伤类型之一，如若不及时修复，会导致基因突变和癌症。本研究利用体外酶促反应，观察DNA解旋和DNA端重组效率，发现BRCA1-BARD1显著增强BLM解旋酶的活性和DNA2的DNA端切割酶活性，提高BLM-DNA2复合物的进程性和效率。而且BRCA1-BARD1还作用于外切酶，进一步增强DNA端重组的整体效率。[相关报道：Nature背靠背 | BRCA1-BARD1蛋白复合体在DNA双链断裂修复中的关键作用]
Mechanism of BRCA1–BARD1 function in DNA end resection and DNA protection
BRCA1-BARD1功能在DNA端切除和DNA保护中的机制
（导读 领研网）本研究同样深入探讨了BRCA1-BARD1在DNA双链断裂修复中的关键作用，尤其是在同源重组过程中DNA端重组阶段的重要作用，阐明了其保护DNA的功能。该结果为开发针对BRCA1-BARD1缺陷的癌症治疗方法提供新思路。[相关报道：Nature背靠背 | BRCA1-BARD1蛋白复合体在DNA双链断裂修复中的关键作用]
地球科学
Geoscience
Future increase in extreme El Niño supported by past glacial changes
过去冰川变化支持未来极端厄尔尼诺现象的持续增长
（导读 小天）厄尔尼诺事件放大全球范围内气候变化的程度。本研究使用数字模拟，驱动为应对过去和未来应力而持续的变化，模拟得出的机制与观测到的厄尔尼诺极端事件动态变化相一致。模型-数据的耦合表明未来温室效应进一步变暖的情况下，更浅的混合层与更弱的Walker环流驱动更多厄尔尼诺极端事件的产生。[论文详细信息]
Overconfidence in climate overshoot
对气候过冲的过度自信
（导读 领研网）巴黎协定对全球升温的乐观限制为比工业化前气温高1.5 ℃。有人提出，暂时性超过这一目标——这被称为“过冲”——再通过减少大气二氧化碳让之后的升温回到1.5 ℃以下或许是可能的。本研究模拟了过冲路径和长期气候稳定性，发现发生过冲会改变全球和区域气候变化的风险。过冲后的气温下降可能无法实现，因为较强的地球系统反馈产生的变暖放大效应可能会造成长期升温。结果表明降低全球气温比尝试在过冲后让全球升温稳定下来更容易避免气候风险。[论文详细信息]
Permafrost slows Arctic riverbank erosion
永久冻土减缓了北极河岸的侵蚀
（导读 领研网）永久冻土如何影响河流的侵蚀和变迁在很大程度上尚不明确。本研究通过研究阿拉斯加的科尤库克河，并使用了一种新的计算方法，能够以远小于卫星图像像素的尺度解析河岸侵蚀，由此发现，与没有永久冻土的区域相比，永久冻土让河岸侵蚀减少了47%。他们还发现，如果永久冻土融化，可能导致河流变迁速率增加30%-100%。由于43%的北极村庄都临河而建，结果表明气候变化导致的冻土融化可能会造成严重影响。[论文详细信息]
化学
Chemistry
Synthesis of non-canonical amino acids through dehydrogenative tailoring
脱氢剪裁法合成非天然氨基酸
（导读 菜菜）氨基酸是生物学和化学的关键构建模块。本研究报告一种将脂肪族氨基酸转化成结构多样同类物的逐步脱氢方法，该方法成功的关键在于发展出由光化学辐照驱动的选择性催化无受体脱氢方法，为下游官能团化提供接触末端烯烃中间体的可能。该策略有助于快速合成全新的氨基酸构建模块，对更复杂的寡肽实现末期修饰提供更多可能性。[论文详细信息]
Direct evidence for a carbon–carbon one-electron σ-bond
碳-碳一电子σ键的直接证据
（导读 领研网）共价键是指成键的原子间通过共用1对或几对电子而形成的化学键，本研究设计了一种外壳为稠合碳环的大分子，其中位于中心的碳-碳键的键长较长，很容易在氧化反应中失去一个电子，从而形成单电子键。为了继续稳定含单电子碳-碳键的分子，研究人员使分子结晶，然后用X射线衍射等分析技术表征了分子和单电子键，结果表明单电子碳-碳键很稳定。这项研究能够帮助化学家更好地理解化学键的基本性质。[相关报道：碳-碳键只有一个电子？首次发现，或改写教科书]
物理学
Physics
Multi-qubit gates and Schrödinger cat states in an optical clock
光学时钟中的多量子比特门和薛定谔猫状态
（导读 领研网）多粒子纠缠是实现量子传感器基本精度极限的关键，而光学原子钟聚焦于纠缠增强的计量学，受到广泛关注。本研究展示了高保真双量子比特纠缠门，并使用多量子比特门生成了多达9个光钟量子比特的Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态型薛定谔猫态。研究结果为基于GHZ态的光钟建立了关键的构建块，并为实现接近海森堡极限的光钟精度提供了关键技术。（科罗拉多大学博尔德分校与美国国家标准与技术研究院等）[论文详细信息]
Universal quantum operations and ancilla-based read-out for tweezer clocks
光镊时钟的通用量子运算和基于陟子的读出
（导读 领研网）在存在噪声的情况下达到量子理论所允许的最佳灵敏度是一项巨大挑战，这需要找到最优的探测态生成和读取策略。中性原子光钟是时间测量领域的领先系统。本研究展示了如何在基于光镊的光钟中执行量子计算，以使时钟更加精确。研究人员构建了一个可扩展的通用量子处理器，其中中性原子量子比特通过超窄光跃迁编码。相同的实验系统可以用作中性原子光钟，目前它是最稳定的频率参考。[论文详细信息]
Phase transitions in random circuit sampling
随机电路采样中的相变
（导读 领研网）量子处理器对噪声很敏感，这些噪声可能干扰其在复杂任务中的表现，而这些任务是经典超级计算机无法实现的。然而一直很难准确探测噪声究竟会如何影响量子线路的性能。本研究使用了一种被称为随机线路取样的方法，来测试超导量子比特2D网格的保真度，这些实验展示了两个阶段之间的转变：在第二个阶段即所谓“低噪声阶段”中，证实了量子计算机的计算复杂性足以超越经典超级计算机。此外还用67量子比特的Sycamore芯片展示了超越经典的性能。该结果增进了我们对量子计算能力的理解。[相关报道：探索量子回路复杂性]
Using both faces of polar semiconductor wafers for functional devices
将极性半导体晶圆的两面用于功能器件
（导读 领研网）单片集成氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）和发光二极管（LED）的双电子结构因其潜在的多功能性而成为研究热点。本研究报告一种新的集成策略，通过利用GaN基底的导电特性，实现HEMT与LED的共存与功能耦合。该双电子结构不仅在光电性能上显著提升，同时还实现了在同一片晶圆上同时操作电子和光子，开辟了微型LED与透明薄膜晶体管集成的新路径。[论文详细信息]
Bendable non-silicon RISC-V microprocessor
可弯曲的非硅RISC-V微处理器
（导读 菜菜）半导体已成为现代社会的重要基石，未来半导体硬件将为量子计算、人工智能以及边缘计算开辟新途径。本研究报告一种基于开放RISC-V指令集的32比特微处理器Flex-RV，该处理器使用铟镓锌氧化物（IGZO）晶体管，分层放置在聚酰亚胺上，内部还整合了可编程机器学历硬件加速器。其生产成本不到1美元，为可穿戴医疗护理器件、智能包装等提供应用潜力。[论文详细信息]
