最新Science期刊研究论文的学科分类及短评（推荐阅读：性选择推动家燕生殖隔离形成、细菌天然产物开发、长链非编码RNA）

1. 自体DNA动员技术加速细菌天然产物开发
2. 性选择推动家燕生殖隔离形成
3. 肺损伤后生态位协调再生修复
4. 尼安德特人血统影响现代人类
5. 合成蛋白神经网络模拟细胞功能
6. 营养环境决定耗竭T细胞命运
7. 噬菌体群落在单一宿主稳定存在
8. 类太阳恒星每世纪产超级耀斑
9. 全球河流流量形态受气候改变
10. 海洋保护区提升渔业资源效益
11.SETD2酶介导组蛋白甲基化机制
12. 长非编码RNA调控情绪行为适应
13. 海洋热浪导致普通海鸦种群损失
14. CRISPR脱氨酶具有抗病毒新功能
15. 逆向设计开发钙钛矿电池材料
16. SWOT任务揭示深海构造活动特性
17. 纳米粘结剂提升柔性热电材料效率

Science最新研究论文所属学科分类如下：

自然科学：

- 生物学：

自体DNA动员技术加速细菌天然产物开发【1】
性选择推动家燕生殖隔离形成【2】
肺损伤后生态位协调再生修复【3】
噬菌体群落在单一宿主稳定存在【7】
长非编码RNA调控情绪行为适应【12】
此文也可归于人文科学下的心理学
营养环境决定耗竭T细胞命运【6】
CRISPR脱氨酶具有抗病毒新功能【14】
SETD2酶介导组蛋白甲基化机制【11】

- 地球科学：

尼安德特人血统影响现代人类【4】
SWOT任务揭示深海构造活动特性【16】
全球河流流量形态受气候改变【9】
海洋热浪导致普通海鸦种群损失【13】

- 天文学：

类太阳恒星每世纪产超级耀斑【8】

- 材料科学：

逆向设计开发钙钛矿电池材料【15】
纳米粘结剂提升柔性热电材料效率【17】

- 化学：

合成蛋白神经网络模拟细胞功能【5】

- 环境科学：

海洋保护区提升渔业资源效益【10】

本期Science论文汇总：

【1】Autologous DNA mobilization and multiplication expedite natural products discovery from bacteria（自体DNA动员和扩增加速细菌天然产物的发现）：该研究开发了一种名为ACTIMOT的新型基因工程系统，用于在细菌细胞内移动和放大生物合成基因簇（BGCs）。ACTIMOT系统基于CRISPR-Cas9技术，通过定向切割染色体上的目标DNA片段，并将其重定位到质粒上，从而实现BGC的复制和增强表达。利用该系统，研究团队成功从多种放线菌中提取和扩增了多个大型BGC，并鉴定出四类此前未被描述的天然化合物，包括新型的环肽和含苯并噁唑结构的化合物。这些化合物的发现展现了ACTIMOT在挖掘微生物基因组潜力方面的优势，并有望加速药物研发进程。此外，该系统能够直接在原生物种中提高目标化合物的产量，或将基因簇转移至易于操作的宿主中进行异源表达，为天然产物的生产和应用提供了灵活性。研究人员表示，ACTIMOT未来可应用于更广泛的物种，进一步探索尚未开发的生物合成潜力。

【2】Sexual selection promotes reproductive isolation in barn swallows（性选择促进了家燕的生殖隔离）：研究分析了性选择如何在家燕中驱动生殖隔离的形成，这为了解生物物种的进化过程和新物种的形成提供了重要的理论支持。

性选择会对表型产生巨大影响，但将这些变化与物种形成联系起来一直很困难。科研人员对 336 只家燕 (Hirundo rustica) 进行了测序，以研究表型不同种群中信号特征的遗传基础。尽管存在群体之间发生基因流动的杂交区，作者发现这些性状背后的基因附近的变异显示出跨染色体的联系。这些性状背后的少量基因座可能使它们的连锁更容易维持，并支持这些性状在最终物种形成中的重要性。

【3】An injury-induced mesenchymal-epithelial cell niche coordinates regenerative responses in the lung（损伤诱导的间充质-上皮细胞生态位协调肺部的再生响应）：研究揭示了在肺部受损后，一种由间充质和上皮细胞组成的生态位如何协调再生，提供了关于肺再生和修复机制的重要见解，可能为肺病治疗带来新方法。

【4】Neanderthal ancestry through time: Insights from genomes of ancient and present-day humans（穿越时间的尼安德特人血统：来自古代和现代人类基因组的见解）：通过分析古代和现代人类基因组，研究揭示了尼安德特人血统的遗传流动及其对现代人类的影响，为理解人类演化提供了关键数据。

【5】A synthetic protein-level neural network in mammalian cells（哺乳动物细胞中的合成蛋白水平神经网络）：该研究开发了一种基于蛋白质的合成回路，首次在活细胞中实现了类似神经网络的信号分类功能。研究人员结合新设计的蛋白异二聚体和工程化病毒蛋白酶，构建了一个名为“perceptein”的蛋白质回路系统。这种回路通过可逆结合实现加权输入求和，同时利用蛋白酶驱动的不可逆裂解机制完成自激活和互抑制功能。多种蛋白质之间的复杂相互作用，能从最多八种初始蛋白组合中生成多种特异性蛋白，完成信号分类任务。该系统不仅能在哺乳动物细胞中实现多输出信号的精准分类，还可通过调整参数灵活定义分类边界，并用于条件性控制细胞死亡。研究表明，通过工程化设计蛋白质网络，活细胞可以具备编程式的信息处理能力，为细胞内信号分类和决策机制的开发提供了全新思路。

【6】Nutrient-driven histone code determines exhausted CD8+ T cell fates（营养驱动的组蛋白密码决定耗竭CD8+ T细胞的命运）：该研究揭示了在癌症和慢性病毒感染中，耗竭性T细胞（Exhausted T cells， TEX）的代谢与表观遗传重塑如何影响其功能。研究发现，TEX细胞通过下调乙酰辅酶A合成酶2（ACSS2）并保持ATP-柠檬酸裂解酶（ACLY）活性，从乙酸代谢转向柠檬酸代谢。这一转变增加了依赖柠檬酸的组蛋白乙酰化，调控了TEX特征基因的表达，同时减少了依赖乙酸的组蛋白乙酰化，从而抑制效应性和记忆性T细胞基因的表达。核内ACSS2过表达或抑制ACLY能够阻止TEX分化并增强肿瘤特异性T细胞的响应。该研究揭示了一种由营养代谢调控的组蛋白修饰机制，影响CD8+ T细胞的分化，为代谢和表观遗传相关的T细胞治疗提供了新思路。

【7】Diverse phage communities are maintained stably on a clonal bacterial host（多样化噬菌体群落在克隆细菌宿主上保持稳定）：该研究表明，尽管噬菌体数量和多样性极为丰富，其生态机制长期未知，但其多样性远超其细菌宿主。通过在单一非进化的大肠杆菌菌株上组装并传代多种噬菌体群落，研究发现噬菌体群落即便在竞争单一克隆宿主的情况下，仍可稳定共存。这种共存得益于宿主表现型异质性，不同生长表现的细菌细胞为不同噬菌体提供了生态位。研究揭示，即使在单一宿主上，噬菌体也能形成丰富的群落生态，为理解其多样性提供了新视角。

【8】Sun-like stars produce superflares roughly once per century（类太阳恒星大约每世纪产生一次超级耀斑）：研究指出类太阳恒星能周期性地产生超级耀斑，这为理解太阳活动和地球空间天气提供了重要启示。

【9】More flow upstream and less flow downstream: The changing form and function of global rivers（上游流量增加，下游流量减少：全球河流形态和功能的变化）：研究揭示了全球气候变化和人类活动如何改变河流的流量分布和功能，对水资源管理和生态保护提出了新挑战。

【10】Evidence of spillover benefits from large-scale marine protected areas to purse seine fisheries（大规模海洋保护区对围网渔业溢出效益的证据）：该研究显示，新建的大型海洋保护区不仅对高度洄游物种如金枪鱼具有保护作用，还可能带来经济效益。利用太平洋和印度洋9个大型保护区的公开数据，研究发现，在保护区边界附近，围网金枪鱼渔业的单位捕捞量（CPUE）平均增长12%至18%，且这一增长随距离边界的增加而减弱。与鲣鱼（Katsuwonus pelamis）相比，体型更大的大目金枪鱼（Thunnus obesus）增幅更显著，结果符合渔业科学模拟模型预测。这表明海洋保护区可通过提升鱼类数量和溢出效应，为保护与渔业提供双重益处。

【11】Structural basis of H3K36 trimethylation by SETD2 during chromatin transcription（SETD2在染色质转录中介导H3K36三甲基化的结构基础）：该研究通过冷冻电子显微镜解析哺乳动物RNA聚合酶II复合物的结构，揭示转录机制如何协调H3K36me3修饰的沉积。研究发现，H3K36me3修饰由组蛋白甲基转移酶SETD2完成，其调控依赖于RNA聚合酶II及其相关因子（包括DSIF、SPT6、PAF1c等）在转录延伸过程中的合作。SPT6在转录中结合裸露的H2A-H2B二聚体，并通过其“死亡样域”与结合在RNA聚合酶II上游核小体的SETD2相互作用。这一发现阐明了转录机制如何在核小体上下游精确调控H3K36me3的沉积，为理解基因表达调控提供了重要线索。

【12】A long noncoding eRNA forms R-loops to shape emotional experience–induced behavioral adaptation（长非编码eRNA通过形成R-环塑造情绪体验引发的行为适应）：研究发现了一种长非编码RNA通过R-环调控神经行为适应的机制，为研究情绪相关神经疾病提供了新的研究方向。

【13】Catastrophic and persistent loss of common murres after a marine heatwave（海洋热浪后普通海鸦的灾难性和持续性损失）：研究评估了海洋热浪对普通海鸦种群的严重影响，揭示了气候变化对海洋生态系统的威胁。

【14】Antiviral signaling of a type III CRISPR-associated deaminase（III型CRISPR相关脱氨酶的抗病毒信号功能）：该研究发现，III型CRISPR-Cas系统通过调控ATP耗竭实现抗病毒功能。研究表明，在cA4或cA6激活下，CRISPR-Cas相关腺苷脱氨酶（CAAD）将ATP转化为ITP，随后由Nudix水解酶将ITP降解为IMP，最终导致细胞生长停止。冷冻电子显微镜解析显示，cA4/cA6与CAAD的CARF结构域结合，解除CAAD的自抑制状态，触发显著的构象变化并激活其脱氨酶活性。这一机制为CRISPR-Cas系统的抗病毒功能提供了新的分子解释。

【15】Inverse design workflow discovers hole-transport materials tailored for perovskite solar cells（逆向设计流程发现适用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料）：研究利用逆向设计开发了专为钙钛矿太阳能电池设计的空穴传输材料，助力提升太阳能电池效率。

【16】Abyssal marine tectonics from the SWOT mission（从SWOT任务揭示深海构造活动）：研究基于SWOT卫星任务的数据，分析深海海洋构造活动，深化了人类对深海地质过程的认识。

【17】Nanobinders advance screen-printed flexible thermoelectrics（纳米粘结剂推进柔性热电材料的筛印技术）：研究开发了高性能纳米粘结剂，用于提高柔性热电材料的制造效率，为能源材料的创新带来了新方向。

本期Science封面内容：

第 386 卷|第 6727 期|2024 年 12 月 13 日

封面：2024年科学界的年度突破是 Lenacapavir，这是一种注射用药物，在预防艾滋病毒感染方面取得了显著成功，每6个月注射一次。这种药物附着在保护病毒遗传物质的晶格状衣壳蛋白上，这种机制可能激发其他抗病毒药物。Lenacapavir 可能有助于结束艾滋病毒/艾滋病的流行，但这将取决于那些最需要它的人获得。