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生物学
Biology
The mechanism for directional hearing in fish
鱼类听音定向的机制
（导读 领研网）定位声音的来源对许多脊椎动物的生存至关重要。本研究利用透明的小鱼 Danionella cerebrum，在控制水中压强与颗粒物运动条件下，对鱼体内声音引发的振动进行成像，结果发现与理论预测一致的现象：鱼通过比较压力和颗粒移动信号来检测声源的方向。[论文详细信息]
Ancient Plasmodium genomes shed light on the history of human malaria
古代疟原虫基因组揭示人类疟疾史
（导读 领研网）疟疾与人类纠缠了上万年，由于疟原虫感染不会在骨骼上留下明显痕迹，所以难以从考古学证据中重建疟疾在人类历史过程中的影响。本研究利用古 DNA 检测技术，发现 36 例历史上的疟原虫刚染病例，揭示了恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）和间日疟原虫（Plasmodium vivax）的 DNA 片段。结果显示美洲的间日疟原虫可能随着欧洲殖民者传播开来，而恶性疟原虫则经跨大西洋奴隶贸易引入，从而揭示了疟疾随人类殖民进程而传播的过程。[相关报道：疟疾如何随人类殖民的脚步传播]
Genetic drivers and cellular selection of female mosaic X chromosome loss
女性 X 染色体嵌合缺失的遗传驱动因素和细胞选择
（导读 才生）X 染色体嵌合缺失（mLOX）是雌性个体白细胞中最常见的克隆性体细胞变化。本研究分析了近 90 万名女性的染色体数据，其中 12% 的女性体内约 2% 的白细胞检测到 mLOX。研究人员由此确定了 56 中常见的基因变异，位于与自身免疫性疾病和癌症易感性相关的基因附近，会影响 mLOX 的发展，而且 FBXO10 基因的罕见变异与 mLOX 的风险增加相关。[论文详细信息]
Brain Chimeroids reveal individual susceptibility to neurotoxic triggers
大脑 Chimeroids 类器官模型揭示神经毒素的个体易感性
（导读 严冰冰）个体间遗传多样性可影响疾病易感性及疾病发展，但相关研究尚缺乏可靠的细胞模型，且难以将当前系统延伸到多个体。本文提出高度可重复、多供体的人脑皮层类器官模型 Chimeroids，使用 Chimeroids 研究个体间差异对神经毒素易感性的影响。对每个供体而言，靶向细胞受影响的外显性和受影响细胞的分子表型都存在差异。本文提示人类遗传背景是影响神经毒素易感性的重要因素，并引入 Chimeroids 作为探究大脑发育与疾病过程中个体间差异影响的高通量系统。[论文详细信息]
Single-cell and spatial atlases of spinal cord injury in the Tabulae Paralytica
瘫痪性脊髓损伤的单细胞和空间图谱
（导读 领研网）脊髓损伤造成神经组织不可逆的损伤，甚至永久性的神经功能丧失。本研究结合单细胞测序技术、空间转录组学和机器学习技术，对小鼠脊髓损伤后的细胞和分子动力学进行跨时空分析，绘制出名为“瘫痪图表”的单细胞和空间图谱，详尽揭示了脊髓损伤后每个细胞中发生的复杂分子过程。该成果为开发更加有效和个性化的治疗方法提供新思路。[相关报道：迄今最详细的脊髓损伤生物图谱]
Zinc mediates control of nitrogen fixation via transcription factor filamentation
锌通过转录因子丝状化介导固氮控制
（导读 才生）植物通过调节自身的代谢和基因表达以适应变化的环境条件。本研究表明锌作为植物关键的营养成分发挥细胞内第二信使的作用，将环境变化与根瘤代谢活动转录调控因子联系起来。研究人员识别出转录调控因子 FIXATION UNDER NITRATE（FUN）是感知因子，而锌则控制非活性丝状宏观结构与活性转录调控因子之间的转变。结果为理解金属离子在环境信号与植物发育集成过程中发挥的作用提供新思路，有助于优化豆科作物中固定氮的递送。[论文详细信息]
In vitro reconstitution of epigenetic reprogramming in the human germ line
人类生殖细胞表观遗传重编程的体外重建
（导读 领研网）在人类生殖细胞发育过程中，DNA 和相关蛋白质上属于表观基因组的化学标签需要被重新变成。本研究发现了一种叫做 BMP2 的蛋白质对表观遗传重编程至关重要，加入这种蛋白质后，细胞发育进一步推进，可以在实验皿中激活这种重编程。该结果有助于解决人工制造精子和卵子的主要障碍之一。[相关报道：实验室培育人类生殖细胞取得突破]
Human SARS-CoV-2 challenge uncovers local and systemic response dynamics
人类新冠病毒感染揭示局部和全身反应动态
（导读 才生）新冠疫情中对细胞早期应答的动态变化的理解仍然有限。本研究展开新冠病毒人类感染情况分析，使用单细胞多组学分析了鼻咽拭子和血液来识别感染前Alpha新冠病毒的血清阴性个体中的间歇性、暂时性以及持续性感染情况。分析结果揭示了细胞类型比例的快速变化，数十种与特定时间点和感染状态相关的上皮细胞与免疫细胞内高度动态变化的细胞应答状态。研究人员还解析出 54 种 T 细胞状态，包括急剧激活的 T 细胞，携带着收敛性新冠病毒基序进行克隆性扩增。结果提供了详细的时间序列数据，可作为理解上皮细胞与免疫细胞应答的基石。[论文详细信息]
An alternative broad-specificity pathway for glycan breakdown in bacteria
细菌中聚糖水解的另一种广泛特异性途径
（导读 阿金）迄今为止绝大多数表征过的糖苷酶遵循 koshland 机制的变体之一，通过取代反应水解糖苷酶键。本研究描述了大规模筛查人类肠道微生物组宏基因组库的调查结果，使用选择性识别非 Koshland 糖苷酶活性的测试，研究人员确定了一簇具有极其广泛底物特异性的酶，从机制和结构两个方面做了全面表征。这些酶不仅能够切断α和β立体化学和多重连接的糖苷键，还能切割标准糖苷酶无法水解的底物。[论文详细信息]
Oxylipins and metabolites from pyroptotic cells act as promoters of tissue repair
来自焦亡细胞的氧化脂质和代谢物可作为组织修复的启动子
（导读 阿金）细胞焦亡过程中，炎性小体的激活与 caspase-1 的参与共同导致细胞死亡，伴随着炎症细胞因子白介素-1β（IL-1β）的成熟与分泌。本研究诱导巨噬细胞在无 IL-1β 或 IL-1α 释放的情况下经历细胞焦亡，识别出 Pyro-1 蛋白分泌组的意外有益作用，Pyro-1 上清液会上调与原代成纤维细胞和巨噬细胞迁移、细胞增殖与伤口愈合相关的基因特征。结果支持细胞焦亡分泌蛋白组拥有氧化脂质与代谢物，这些物质具备组织修复特性，有潜力用于治疗方案。[论文详细信息]
Single-cell nascent RNA sequencing unveils coordinated global transcription
单细胞新生 RNA 测序揭示协调的全局转录
（导读 领研网）转录是基因表达的主要调控步骤。本研究开发一种使用点击化学的新型单细胞新生 RNA 测序技术 scGRO-seq，证明了转录的偶发性，而增强子的转录爆发通常早于相关基因的转录爆发，研究人员还通过直接定量单个细胞中的转录 RNA 聚合酶来估计爆发大小和频率。结果有助于揭示基因调控的复杂机制。[论文详细信息]
Structural basis for pegRNA-guided reverse transcription by a prime editor
pegRNA 引导的 Prime Editor 逆转录的结构基础
（导读 领研网）先导编辑系统通过 Cas9 切口酶（nSpCas9）和经过基因工程改造的氏鼠白血病病毒逆转录酶（M-MLV RT）融合而成，在 pegRNA 指导下实现精确的基因编辑。本研究解析出先导编辑器在多种状态下的冷冻电镜结构，包括 SpCas9-M-MLV RTΔRNaseH-pegRNA-靶标 DNA 复合物，揭示了 M-MLV RT 在预期靶标位点之外延长逆转录，导致由支架驱动的整合，在靶标位点产生不需要的编辑。而在逆转录过程中，M-MLV RT 始终相对于 SpCas9 保持一致的位置。该结果为先导编辑系统的逐步作用机制提供了结构性见解。[相关报道：Nature重磅：先导编辑发明5年后，张锋等人终于阐明了其空间结构和分子机制]
High-resolution in situ structures of mammalian respiratory supercomplexes
哺乳动物呼吸道超复合物的高分辨率原位结构
（导读 领研网）线粒体通过氧化磷酸化在 ATP 能量产生中发挥关键作用，而氧化磷酸化通过一系列呼吸复合物在细胞内发生。本研究报告了哺乳动物超复合物的高分辨率原为结构解析，确定了四个主要的超复杂组织：I1III2IV1、I1III2IV2、I2III2IV2 和 I2III4IV2。这些超复合物主要由“蛋白质-脂质-蛋白质”相互作用形成，可在细胞膜上扩展成高阶阵列，对周围膜的局部几何形状产生实质影响。[论文详细信息]
Amazon forest biogeography predicts resilience and vulnerability to drought
亚马逊森林生物地理学预测干旱的恢复力和脆弱性
（导读 小天）亚马逊森林的大气二氧化碳碳沉积正在下降中，而森林表现出复杂的干旱响应机制，同时涉及恢复力和脆弱性。本研究结合光合作用遥感设备与树木地面统计情况，识别出不同完整的森林生态环境中的干旱恢复力/脆弱性机制。在土壤更肥沃的南部地区，干旱响应机制由地下水位的深浅程度决定。而北部地区树木的生长速度更慢，生命力更强，能够不受水位影响，表现出更强的干旱恢复力。结果提出的干旱响应功能性生物地理情况为森林保护决策以及应对进一步的气候变化提供新框架。[论文详细信息]
地球科学
Geoscience
Fault-network geometry influences earthquake frictional behaviour
断层网络几何形状影响地震摩擦行为
（导读 小天）地震学中理解主导断层滑移的因素是阐释断层机制的关键。本研究在分析了调查了美国加利福尼亚州的断层网络几何结构与表面蠕变率之间的练习，发现表现出蠕变行为的断层群在断层网络几何结构中不对齐的交错结构更少，蠕变区域的地表断层痕迹更简单，而交错锁定区域的痕迹更复杂。由此推测复杂的断层网络结合机构导致几何结构锁定，增强地震重要特征——粘滑行为的发生。该结果挑战了传统的地震学断层机制理论，但有潜力为理解大型地震摩擦行为提供理论新框架。[论文详细信息]
Global variability in atmospheric new particle formation mechanisms
大气新粒子形成机制的全球变化规律
（导读 领研网）大气新粒子（NPF）是大气中绝大多数颗粒物的根本来源，对气候变化、人体健康均产生重要影响。本研究发展出一套系统的新粒子三维数值模型：社区新粒子生成模型，全面模拟了硫酸、氨、硝酸、有机胺以及其他多元前体物驱动的 11 类新粒子生成机制，呈现出全球各区域新粒子生成机制的完整图景，发现该机制随区域和高度变化，有极强的区域特异性。该结果有助于更好地评估以及溯源气溶胶对气候的重要作用。[论文详细信息]
2023 summer warmth unparalleled over the past 2,000 years
2023 年夏季气温创 2000 年来新高
（导读 领研网）本研究为调查过去 2000 年的气象趋势，研究人员使用北半球热带以外夏季温度的群集重建，结合了现有 9 个最长的温度敏感树年轮年代学数据，发现 2023 年夏季比公元 1-1890 年有仪器记录前的平均温度高出 2.20 摄氏度。虽然结果发现按的变暖情况不能应用到全球尺度，但这些估值展示了当下前所未有的气候变暖情况，迫切需要采取行动来减缓。[相关报道：北半球 2023 年经历了两千年来最热的夏季]
化学
Chemistry
A deconstruction–reconstruction strategy for pyrimidine diversification
嘧啶多样化的解构-重构策略
（导读 领研网）对候选化合物进行结构修饰可有效改善分子的性质，有助于药物构效关系（SAR）的深入研究。本研究报告将嘧啶转化为其他氮杂芳烃的新合成策略，通过该策略，嘧啶可转化为相应的 N-芳基嘧啶盐，并通过裂解形成三碳单位的亚胺烯胺中间体，可进一步用于系列构建杂环的反应。[论文详细信息]
Dynamic stereomutation of vinylcyclopropanes with metalloradicals
乙烯基环丙烷与金属自由基的动态立体突变
（导读 菜菜）为满足更大可持续性与更低能需求化学反应过程的要求，对金属自由基催化和原理和应用潜力探索具有重要意义。本研究揭示了 Ni(I)-金属自由基的独特反应性，可以在温和条件下通过立体中心的选择性反转实现可逆的顺/反异构化过程，且不会出现乙烯基环丙烷的开环反应。该成果对于相关药物的研发提供了新思路。[论文详细信息]
材料科学
Materials Science
Fabrication of red-emitting perovskite LEDs by stabilizing their octahedral structure
稳定钙钛矿八面体实现高效红光发光二极管
（导读 领研网）基于金属卤化物钙钛矿的发光二极管（PeLED）可呈现更高质量的颜色，加工工艺也更简单。本研究利用双端有机分子配位“锚定”钙钛矿表面，稳定其八面体结构，得到的 LED 器件在纯红光 620~650 nm范围内区间光谱连续可调，其中 638 nm 发射的 LED 器件外量子效率（EQE）达到 28.7%，在初始亮度为 100 cd/m2 的时候已表现出卓越的光谱稳定性，以及超过 7600 分钟的半衰期。[论文详细信息]
Observation of 2D-magnesium-intercalated gallium nitride superlattices
二维镁插层氮化镓超晶格的观察
（导读 菜菜）通过掺杂取代性镁（Mg）原子以增加空穴浓度获得的P型氮化镓（GaN）为构建更加碳中和的社会作出贡献。本研究发现，在 GaN 上退火金属 Mg 膜，可以在大气环境下自发形成 Mg 插层的 GaN 超晶格，其中的 GaN 层表现出超过 -10% 的异常弹性应变，从而改变电子能带结构，显著增强压缩方向上的空穴传输。此外 Mg 片还可产生由极化场诱导的净电荷。所有特性为半导体掺杂、电导增强，以及纳米材料等弹性应变工程提供信新思路。[论文详细信息]
Optical manipulation of the charge-density-wave state in RbV3Sb5
RbV3Sb5 中电荷密度波状态的光学操控
（导读 菜菜）在没有自旋有序性的条件下，时间反演对称破缺表明了异常相位的存在，最新发现的笼目超导体 AV3Sb5 表现出电荷密度波（CDW）奇异态，是环型电流相态的理想候选材料。本研究使用激光耦合扫描隧穿显微镜分析了 RbV3Sb5，揭示了 CDW 峰的相对强度表现出可逆切换特性，说明存在强烈的非线性电子-声子耦合。此外还观察到施加垂直磁场后也出现相似的 CDW 强度切换，表明存在要求时间反演对称破缺的异常压电-磁响应。结果提供的数据为在相关材料中实现复杂量子现象的动态光学控制提供新途径。[论文详细信息]
Observation of edge states derived from topological helix chains
拓扑螺旋链边缘态的观察
（导读 阿金）Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型是阐释拓扑材料的基础理论之一。本研究报告了碲元素（Te）中出现束缚态所需要的异常电子态，理论认为碲元素单个螺旋结构可拓展 SSH 链。研究人员使用自旋与角分辨率光电子能谱，揭示了局限于（0001）表面边缘的自旋极化间隙态。通过密度泛函理论发现这些态源自于 SSH Te 链一维阵列的相互作用束缚态。该结果为深入探索 SSH 链相关的奇异特征提供全新的实验平台，还有助于调查经由维度控制的拓扑相位情况。[论文详细信息]
天文学
Astronomy
Most nearby young star clusters formed in three massive complexes
大部分附近的年轻星团都形成自三个大质量恒星形成区
（导读 小天）探索年轻星团有助于理解银河系的形成与演变过程。本研究报告了太阳周围约 3500 光年半径内 155 个年轻星团的光谱数据，发现这些星团可分为三个具有共同起源和形成条件，且非常活跃的大质量恒星形成家族，其中之一包括太阳附近所有的年轻星团：Taurus 和 Scorpius–Centaurus 恒星形成区域。而且这三个家族发生过多次超新星爆炸，向周围释放了巨大能量，对银河系局部地区的气体分布产生重要影响。[论文详细信息]
