鑽石舞台

審校 小勺 訪冬 小象

製版 阿金

Biology

Cyclic evolution of phytoplankton forced by changes in tropical seasonality

熱帶季節性變化驅動浮游植物的周期性演化

（導讀 一晴）地球軌道變化影響全球氣候周期，但其對演化的影響仍不明確。浮游植物顆石藻的化石殘留在海洋沉積物中，十分豐富且能夠保存其對環境變化的形態適應。本研究對高分辨率顆石岩數據分析表明，在過去280萬年中，顆石藻形態演化受地球軌道偏心率影響。地球系統與海洋生物地球化學綜合模擬結果顯示季節受偏心率強烈調節，暗示其直接影響熱帶海洋年度周期性的生態位多樣性。[相關報道：地球軌道變化影響顆石藻演化]

Spatial genomics enables multi-modal study of clonal heterogeneity in tissues

空間基因組學使組織中克隆異質性的多模式研究成為可能

（導讀 一晴）腫瘤的發展由潛在的基因畸變以及腫瘤微環境的組成決定，量化這些因素的作用十分必要。本研究開發了一種可以精確測量基因組序列的空間位置和表型讀數的新技術：slide-DNA-seq。這種方法可以從完整的組織切片中捕獲並解析空間DNA序列，準確地保留了局部腫瘤的結構，並能夠重新發現不同的腫瘤克隆及其拷貝數量的改變。該平台可用於量化細胞內外因素對基因表達、蛋白質豐度和其他細胞表型的影響。[相關報道：科學家開發新型測序技術，摸清腫瘤細胞的位置]

Building an allocentric travelling direction signal via vector computation

通過向量計算構建他物中心定向信號

（導讀 阿金）許多行為任務要求數學向量的操控，但目前尚不清楚大腦的向量操作機制。本研究揭示果蠅大腦內部涉及目標定嚮導航區域——中心複合體執行向量運算的過程。首先研究人員描述了果蠅扇形體內的神經信號，隨後闡明當移動角度和身體角度不同時，果蠅會適時更新空間感知。從而表徵了執行自我中心到他物中心的坐標變換和向量加法以計算他物中心移動方向。該神經迴路原理可推廣至其他物種大腦。[論文詳細信息]

Transforming representations of movement from body- to world-centric space

運動表徵從身體中心空間轉換至世界中心空間

（導讀 阿金）當動物在空間環境中移動時，它的大腦接受來自運動指令和感知反饋信號的身體平移速度信息流。本研究表明這一計算過程發生在果蠅大腦扇形體內。研究人員識別出兩類細胞PFNd和PFNv，它們共同編碼果蠅行走時的平移速度和方向。在這些細胞中，速度信號從運動腦區獲得，隨方向信號而增強。隨着時間推移，大腦表徵從身體中心速度轉變至世界中心坐標中的速度，並整合在一起，從而幫助大腦形成在環境中移動的路徑記憶。[論文詳細信息]

Local circuit amplification of spatial selectivity in the hippocampus

海馬中空間選擇性的局部迴路放大

（導讀 一晴）局部神經迴路結構促進大腦皮層特徵選擇性的出現。本研究開發了一種體內電穿孔方法，以探究位置細胞與其微型迴路的動態相互作用。在海馬CA1區中發現一種局部迴路機制：單個神經元中位置場的出現導致其突觸前中間神經元子集的反向選擇性發展，並在該位置招募功能偶聯的位置細胞，傳播到它所屬的功能循環網絡。因此，單個CA1神經元的空間選擇性通過局部迴路可塑性被放大，使有效的多神經元表徵能夠在不降低前饋輸入結構的情況下靈活縮放環境特徵。[論文詳細信息]

Anatomically distinct fibroblast subsets determine skin autoimmune patterns

解剖結構上不同的成纖維細胞亞群決定皮膚自身免疫模式

（導讀 阿金）皮膚作為物理屏障也是免疫界面，保護身體免受外部環境的傷害。本研究使用白癜風小鼠模型識別出一系列負責驅動模式化自身免疫活動的真皮成纖維細胞亞群，發現在白癜風皮膚的多種干擾素γ-應答細胞類型中，尤其需要真皮成纖維細胞，通過趨化因子來招募並激活CD8+細胞毒性T細胞。解剖結構獨特的人類真皮成纖維細胞響應IFNγ時表現出趨化因子表達的內在差異。該結果強調了間充質亞群可作為治療靶點來治療自身免疫疾病。[論文詳細信息]

Non-genetic determinants of malignant clonal fitness at single-cell resolution

單細胞分辨率下惡性克隆適應性的非遺傳決定因素

（導讀 阿金）目前對於導致腫瘤間異質性和惡性克隆適應性的非遺傳機制知之甚少。本研究使用單細胞分析和譜系追蹤調查了三種臨床相關的急性髓性白血病小鼠模型的同基因克隆體，發現惡性克隆優勢是細胞固有且可遺傳的特性，通過抑制抗原呈遞和分泌性白細胞肽酶抑制基因（Slpi）表達的增強得到促進。轉錄異質性的增加也是在不同組織和免疫微環境中實現克隆適應性的特徵。所有數據提供基本思路理解惡性克隆適應性的非遺傳轉錄過程，為治療策略提供新信息。[論文詳細信息]

ER proteins decipher the tubulin code to regulate organelle distribution

內質網蛋白解碼微管蛋白編碼以調控細胞器分布

（導讀 阿金）細胞器沿着不同修飾的微管移動，建立並維持其適當分布和功能。本研究展示了三種膜結合的內質網蛋白，分別與不同微管蛋白群相互作：與CLIMP63結合中心體微管，KTN結合核周圍多穀氨酸微管，以及p108結合穀氨酸化微管。敲除這些蛋白或者操控微管群和穀氨酸化狀態導致內質網位置的顯著改變，使其他細胞器重新分布。[論文詳細信息]

Structure of pathological TDP-43 filaments from ALS with FTLD

來自具有 FTLD 的 肌萎縮側索硬化症的病理性 TDP-43 細絲結構

（導讀 領研網）肌萎縮側索硬化（ALS）主要通過是否存在蛋白質TDP-43的聚集體來進行診斷。本研究利用冷凍電鏡技術觀察了兩位ALS遺體捐獻者大腦中的TDP-43聚集體，首次繪製出分子圖像：均呈線類似雙螺旋的絲狀摺疊結構，不同於其他神經退行性疾病如阿爾茨海默病中的澱粉樣蛋白斑塊。該結果為開發ALS的診斷和治療措施奠定基礎。[相關報道：漸凍症相關病理分子的結構被揭示]

Time-resolved structural analysis of an RNA-cleaving DNA catalyst

切割RNA的 DNA 催化劑的時間分辨結構解析

（導讀 阿金）10-20脫氧核酶是最重要的催化活性DNA序列之一。本研究提供了所有原型10-23脫氧核酶明顯狀態的高分辨率NMR表徵，並綜合調查了其催化功能動力學和動態變化。催化前脫氧核酶-RNA複合物的結構和金屬離子結合位點揭示了DNA介導催化的基礎是活躍的分子架構、不同構象可塑性以及金屬離子動態調控三者間的相互作用。結果為合理設計下一代脫氧核酶提供新思路。[相關報道：原子水平高時空分辨率DNA酶結構全解析]

Experimental evidence for recovery of mercury-contaminated fish populations

受汞污染的魚種群恢復實驗證據

（導讀 阿金）人類活動排放的汞嚴重影響人類自身的健康。本研究展開了為期15年的全生態系統單因素實驗，確定隨着北方湖泊及其流域的汞添加量減少後魚類MeHg濃度降低的幅度和時間，汞同位素以MeHg的形式越來越多融入食物網絡。汞同位素添加停止後，湖中的汞含量減少約100%。而低營養級生物中標記的MeHg濃度減少91%，大體型魚種群內的MeHg濃度也快速減少38-76%。[論文詳細信息]

Astronomy

A stellar stream remnant of a globular cluster below the metallicity floor

低金屬豐度的球狀星團中恆星流殘餘

（導讀 領研網）恆星噴射物質逐漸豐富後續有助於恆星形成的氣體，使化學豐度最低的恆星系統形成早期宇宙的結構化石。本研究報告了對C-19恆星流的觀測，其金屬豐度不到太陽金屬豐度的0.05%，結果表明該恆星流是迄今為止觀測到的金屬最貧瘠的球狀星團潮汐殘餘，明顯低於現有的金屬豐度下限。[相關報道：金屬豐度最低的恆星結構]

An early transition to magnetic supercriticality in star formation

恆星形成過程中向磁超臨界狀態的早期轉變

（導讀 阿金）磁場在星際物質演變和恆星形成過程中發揮重要作用。本研究檢測到星前核L1544的磁場為+3.8 ± 0.3微高斯。類星體的塞曼測量的綜合分析結果揭示了磁場從原子冷中性介質（CNM）轉變至分子包層，而HI窄自吸收跟蹤的分子包層處於磁性超臨界狀態。磁通量相對於物質的減少是恆星形成的必要條件，其出現時間早於經典理論預測的時間。[相關報道：「中國天眼」登上《自然》封面，解決恆星形成經典問題]

Physics

A 16-parts-per-trillion measurement of the antiproton-to-proton charge–mass ratio

反質子-質子電荷質量比的16 萬億分之一的測量值

（導讀 阿金）粒子物理標準模型提出的一個公開問題是在觀測到的宇宙中物質與反物質比例的失衡。本研究報告了質子/反質子電荷-質量比的最新比較值，其分數不確定性為16 萬億分之一。研究人員使用各種不同的測量方法和實驗裝置，最終得到的結果與基本的電荷-宇稱-時間反演不變性一致。同時與先前測量值相比，精確度提升了4.3倍。[論文詳細信息]

Crystallization of bosonic quantum Hall states in a rotating quantum gas

旋轉量子氣體中的玻色子量子霍爾態結晶化

（導讀 阿金）強相關量子物質的核心是相互作用對動能的主導作用，而將相互作用與強合成磁場結合仍是玻色子量子氣體實驗中的挑戰。本研究調查了朗道規範玻色子-愛因斯坦凝聚體在最低朗道能級中及其附近的純粹相互作用驅動的動力學，觀測到由磁轉子凝聚驅動的自髮結晶。增加雲密度將該行為與開爾文-赫姆霍茲流體動力學不穩定平滑連接。在長時間內，凝聚體自組織成由條狀渦旋分隔的液滴陣列，相互作用與磁力之間的平衡使其穩定下來。[相關報道：在實驗室中，看見量子龍捲風]

【Chemical Engineering-化工】Drop-in fuels from sunlight and air

利用陽光和空氣產生滴入式燃料

（導讀 阿金）隨着全球旅遊和貿易的進一步發展，航空和船運貢獻了近8%的全球人類活動二氧化碳排放量。本研究報告通過太陽驅動加工過程從水和二氧化碳生成滴入式燃料，使用聚焦太陽能輻射作為高溫過程熱源的熱化學途徑提供了相當高的產率和效率。該方法直接從空氣中捕獲水和二氧化碳，建立完整的熱化學太陽燃料生產鏈。同時還討論了將這些太陽能燃料推向市場的經濟可行性和政策。[相關報道：空氣變燃料？科學家如何化氣為油]

【Geoscience-地球科學】Depressed 660-km discontinuity caused by akimotoite–bridgmanite transition

由秋本石到布里奇曼石相變引起的長達660千米的地面塌陷

（導讀 阿金）上-下地幔邊界的正常區域位於地表以下660公里的深度。本研究使用多面頂壓機技術結合同步輻射X射線衍射技術確定了MgO-SiO2體系在1250-2085k溫度範圍內林伍德石的分解和秋本石-布里奇曼石相變的邊界。林伍德石到布里奇曼石+方鎂石的分解反應深度與地幔平均溫度下的660公里的不連續面深度一致。秋本石到布里奇曼石的相變邊界曲線大幅度向下彎曲，在低溫下會變成負斜率陡坡，對應明顯溫度-壓力相變關係。[論文詳細信息]

【COVID-19-新冠】Pre-existing polymerase-specific T cells expand in abortive seronegative SARS-CoV-2

預先存在的聚合酶特異性 T 細胞在「流產」的血清陰性 SARS-CoV-2 中擴增

（導讀 阿金）本研究假設預先存在的記憶性T細胞應答具有針對新冠病毒的交叉保護潛力，在體內擴增，快速控制病毒，清除感染。研究人員檢測了多次核酸檢測和抗體檢測呈陰性的醫護人員體內的新冠病毒反應性T細胞，發現他們擁有更強更多種特異性的記憶性T細胞，而且記憶T細胞的清除目標是表達了病毒「轉錄複製複合體」的受感染細胞。該新發現或將帶來一種能預防多種冠狀病毒的新疫苗。[相關報道：密接新冠卻沒有感染！這些醫護人員體內藏着神奇的免疫力]