鑽石舞台

審校 小勺 鄧卓

製版 阿金

Biology

Supramammillary regulation of locomotion and hippocampal activity

運動和海馬活動的乳頭體上核調節

(導讀 一晴）移動速度可以轉化為一種基本輸入信號來計算某一物體位置。本研究在嚙齒類動物下丘腦的乳頭體上核（SuM）中發現了與預測運動速度高度相關的神經元，能夠在其激活時可靠地驅動運動。同時，表達Tac1（substance P）神經元（SuMTac1+）的激活會選擇性地控制調節速度的海馬神經元的活動。這些發現強調SuM不僅調節基本運動，而且選擇性地塑造海馬神經活動，從而支持空間導航。[論文詳細信息]

Physiological costs of undocumented human migration across the southern United States border

非法移民跨越美國南部邊境的生理成本

（導讀 阿金）政治、經濟和氣候壓力促使大量人口穿越極端地形尋找更適合生活的環境，但卻挑戰人類耐力極限。本研究構建與穿越美國南部邊境的非法移民相關生理壓力模型，發現移民死亡地點不成比例匯聚在生理壓力（蒸發失水）最大的區域內。而預估的蒸發失水最低值足以引起嚴重脫水，與死亡原因相關聯。將未來氣候預測整合入模型有助於提升未來30年遷移人口的生理成本。[論文詳細信息]

Multiple rereads of single proteins at single–amino acid resolution using nanopores

使用納米孔以單氨基酸分辨率多次重讀單個蛋白質

導讀（一晴）能夠識別單個蛋白質的蛋白質組學工具對細胞生物學的研究和應用意義重大。本研究開發了一種基於納米孔的單分子肽閱讀器，它對單個肽段內的單個氨基酸置換敏感。DNA解旋酶Hel308將DNA-肽綴合物帶入生物納米孔MspA讀取離子電流信號，從而識別單個氨基酸。該研究還演示了「倒帶」肽讀取的能力，且在單個氨基酸變異識別中產生的錯誤率小於10^−6。這些研究為單分子蛋白質指紋圖譜和分析技術的發展奠定了基礎。[相關報道：利用納米孔技術，他們直接讀取了蛋白質序列]

Pan-cancer single-cell landscape of tumor-infiltrating T cells

腫瘤浸潤性 T 細胞的泛癌單細胞圖譜

（導讀 一晴）T細胞在癌症免疫治療中發揮着核心作用，但目前缺乏對不同癌症類型中腫瘤浸潤T細胞的異質性和動力學的比較研究。本研究建立了一個基於單細胞RNA測序的泛癌症T細胞圖譜，包括21種癌症類型。分析發現CD8+ T細胞衰竭過程中存在多種轉移途徑，並且在不同腫瘤類型中具有不同的優先性。某些T細胞群與患者的特性(如突變負荷)有特定的相關性，這有助於闡明腫瘤微環境的可能決定因素。結果表明僅依照腫瘤內的T細胞成分就可以將癌症患者分類，這為T細胞免疫和靶向T細胞的精準免疫治療提供了新的見解。[相關報道：北大團隊發表泛癌症T細胞單細胞圖譜]

Pangenomics enables genotyping of known structural variants in 5202 diverse genomes

泛基因組學能夠對 5202 個不同基因組中的已知結構變異進行基因分型

（導讀 一晴）本研究開發了一個泛基因組短讀映射器Giraffe，可以通過序列圖譜有效形成單倍型集合。Giraffe圖譜測序讀取數千個人類基因組的速度與標準方法繪製單個參考基因組的速度相當。定位精度的提高改進了下游的全基因組範圍的基因分型。使用Giraffe對5202個不同的人類基因組進行了短讀測序，檢測到了在長讀研究中發現到的16.7萬個結構變異。結果表明泛基因組學能夠更全面地表徵變異，從而改進現有的基因組分析。[論文詳細信息]

Chemistry

A scalable metal-organic framework as a durable physisorbent for carbon dioxide capture

可擴展的金屬有機框架作為捕獲二氧化碳的物理吸附劑

（導讀 阿金）金屬有機框架（MOF）作為捕獲二氧化碳（CO2）的固體吸附劑面臨在持久可伸縮材料中實現高校捕獲又經濟再生的挑戰。本研究表明，鋅基卡爾加里框架20（CALF-20）作為CO2物理吸附劑，具有高容量，但對水具有選擇性。CALF-20的競爭性分離不僅顯示出相對濕度低於40%的CO2物理吸附，而CO2的存在還抑制了對水的吸附。可以使用商業材料單步直接合成CALF-20，也批量生產。[論文詳細信息]

Readout of spin quantum beats in a charge-separated radical pair by pump-push spectroscopy

電荷分離的自由基對中自旋量子拍的讀取

（導讀 阿金）自旋量子拍證明了涉及自由基對反應的量子屬性。本研究使用兩束激光脈衝在電子供體-受體二元組的光子誘導電荷分離態（CSS）中實現量子拍，一束脈衝用來泵浦樣本，另一束進一步激發CSS至更高能電子態，超快重組成光學可檢測的獨特單線態或三線態多重產物。[論文詳細信息]

Materials

Synthesis of LaWN3 nitride perovskite with polar symmetry

具有極化對稱性的 LaWN3 氮化物鈣鈦礦合成

（導讀 阿金）具有鈣鈦礦結構的氧化物材料已被用於傳感器和執行，而氮化物鈣鈦礦通過計算預測具有穩定性，但尚未被合成過。本研究合成並表徵了一種一無氧濺射薄膜形式存在的氮化物鈣鈦礦型鑭鎢氮化物（LaWN3），通過掃描探針顯微鏡和同步衍射輻射，觀測到極大的壓電相應以及極化對稱性。該成果有助於其他氮化物鈣鈦礦材料合成、生長和應用潛力。[論文詳細信息]

Scalable thermochromic smart windows with passive radiative cooling regulation

具有被動輻射製冷調節功能的可伸縮熱致變色智能窗戶

（導讀 阿金）輻射製冷材料可同時輻射長波紅外線，在炎熱季節發揮致冷功能。本研究製造出一種可伸縮智能窗戶，根據高溫和低溫條件下不同發射率通過溶液處理技術，實現自動輻射製冷調控，同時保持透光度和近紅外線調製。這類被動獨立的可見光-近紅外線-長波紅外線調控智能窗戶有潛力應用於不同氣候區域。[論文詳細信息]

Temperature-adaptive radiative coating for all-season household thermal regulation

實現家用四季熱調空的溫度自適應輻射圖層

（導讀 阿金）屋頂塗層的輻射製冷功能在炎熱季節可發揮最大功效，但冬季卻會過度製冷從而消耗更多的制暖成本。本研究開發出一種溫度自適應輻射塗層（TARC），可優化吸收太陽能，並且根據室外溫度，受到光子放大的金屬-絕緣體轉變驅動，自動在製冷和保暖之間切換。模擬結果表明該系統優於現有的屋頂塗層材料，在大部分氣候條件下可節省能量，尤其是季節多變地區。[相關報道：這種具有智能「開關」的屋頂塗料，能讓你的房子冬暖夏涼、智能調節溫度]

Physics

Many-body–localized discrete time crystal with a programmable spin-based quantum simulator

具有可編程自旋量子模擬器的多體局域離散時間晶體

（導讀 阿金）離散時間晶體（DTC）是物質非平衡相位，呈現時間平移對稱破缺。本研究使用量子模擬平台，控制金剛石中的碳-13核自旋，觀察到多體局域DTC的標誌性特徵。研究人員演示了壽命加倍的長振盪周期，確認對初始狀態具備魯棒性，在多體光譜中展現特徵性時間晶體有序性。該結果引入了基於固態自旋的可編程量子模擬器，有助於深入探索多體物理學。[相關報道：量子計算機成功創造時間晶體]

Information scrambling in quantum circuits

量子電路中的信息置亂

（導讀 阿金）量子系統中的相互作用能將最初局域化的量子信息傳播入整個系統的多個自由度中。本研究測量了亂序相關因子（OTOC）的時間依賴演變和漲落，在實驗條件下調查了53個量子比特的量子處理器上的量子置亂動力學。通過工程改造量子電路，區別操作擴散和操作糾纏，觀測到不同量子特徵。所有結果為研究複雜且實際的物理觀測特徵提供新途徑。[論文詳細信息]

Atomic-scale visualization of topological spin textures in the chiral magnet MnGe

原子尺度可視化手性磁體鍺化錳中的拓撲自旋織構

（導讀 阿金）諸如鍺化錳（MnGe）之類的手性磁體中的拓撲自旋織構有助於推進磁存儲和計算技術。本研究通過自旋極化掃描隧穿顯微鏡為MnGe薄膜成像，揭示了各種與原子尺度結構相關的織構。圖像展現了與體塊對比鮮明的螺旋條紋磁疇，以及相關的螺旋磁疇。而結合微磁模型，發現三個螺旋磁疇通過兩種方法生成不同拓撲自旋織構。而通過電流/電壓脈衝或施加磁場可逆向操控其中一種織構，從而為進一步應用提供新思路。[論文詳細信息]

【COVID-19-新冠】Exponential growth, high prevalence of SARS-CoV-2, and vaccine effectiveness associated with the Delta variant

新冠病毒的指數增長、高流行率，以及與Delta變異株相關的疫苗有效性

（導讀 阿金）本研究觀察了2021年6月和7月間新冠疫情持續的指數增長情況，當時Delta變異株取代Alpha變異株，在疫苗接種較少的年輕群體中普遍流行。與接種兩針的人口相比，未接種疫苗人口的病毒流行率有三倍之高。同一時間，接種兩針的人群中疫苗有效性估計在50%到60%之間。Delta變異株流行時增加的社交混合接觸促進感染的穩定增長。[論文詳細信息]

【Ecology-生態】Ecosystem fluxes during drought and recovery in an experimental forest

實驗性森林中乾旱和恢復期的生態系統通量

（導讀 阿金）嚴重乾旱威脅全球生態系統功能。本研究調查了乾旱如何影響碳通量和水通量以及土地-植物-大氣相互作用，研究人員跟蹤了實驗性封閉森林中的二氧化碳和深水標記脈衝和揮發性有機化合物（VOC），發現生態系統動力學受到不同植物功能組對乾旱的響應驅動。對乾旱敏感的冠層樹木在總通量中占主導地位，同時對表層土壤乾旱化響應最強烈。該結果揭示了調控乾旱影響和生態系統氣候易感性的不同功能群策略。[論文詳細信息]