鑽石舞台

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（導讀 阿金）鳥類和哺乳動物獨立演化出現高新陳代謝率。本研究使用原位拉曼與傅里葉變換紅外線光譜量化了現代與化石羊膜動物骨骼內新陳代謝氧化產物的累積，發現大氣氧濃度與新陳代謝率之間沒有相關性。恆溫性所需的高代謝率在哺乳動物和蛇頸龍類中獨立演化，是鳥頸類祖先特徵，並出現於高能量消耗適應之前。許多晚白堊紀類群的內溫性暗示新陳代謝之外的因素決定了動物在白堊紀大滅絕中的命運。[論文詳細信息]

（導讀 領研網）充分利用泛基因組優勢解決重要生物學問題、促進植物遺傳育種研究仍是一大挑戰。本研究利用一項圖泛基因組技術對複雜結構變異（SV）進行了檢測，全面評估遺傳變異對遺傳力的具體影響。利用番茄的轉錄組及代謝組數據，從不同角度找回了「丟失的遺傳力」。利用圖泛基因組的遺傳變異，可以將估計的遺傳力提高24%。同時還解決了等位基因異質性和位點異質性導致的GWAS檢測能力下降的問題。該結果可幫助育種學家培育出具有更優良性狀的番茄品種。[相關報道：連發兩篇Nature，黃三文團隊泛基因組研究，實現馬鈴薯、番茄育種重要突破]

（導讀 領研網）馬鈴薯是全球最重要的非穀類糧食作物，大部分商用培育的馬鈴薯是四倍體作物。本研究構建了高質量的二倍體馬鈴薯泛基因組圖譜，通過對比分析二倍體馬鈴薯（包括野生種與農家品種）與不結薯的馬鈴薯姊妹類群的基因組，研究人員鑑別出薯塊發育的起始時期發揮關鍵作用的轉錄因子，此外還分析了馬鈴薯的抗病基因。最終鑑定出超過56萬個高質量的結構變異。[相關報道：連發兩篇Nature，黃三文團隊泛基因組研究，實現馬鈴薯、番茄育種重要突破]

(導讀 J.T.) 公眾對醫生對待 COVID-19 疫苗態度的誤解普遍存在。糾正這些誤解可增加疫苗接種。研究對捷克的 9650 名醫生進行調查發現，90% 的醫生信任疫苗。在具有全國代表性的樣本中90% 的受訪者低估了醫生對疫苗的信任度。研究隨機提供關於醫生對疫苗的真實看法，並將這些信息整合到監測疫苗接種狀態的縱向數據收集中，發現這種干預校準了人們的觀念，並使疫苗接種持續增加。專業醫學協會可利用其能表明醫生意見的影響力，幫助創建對健康行為產生積極影響的干預措施。[論文詳細信息]

(導讀 J.T.) 在正常生活下，外界感覺刺激是否會直接影響惡性神經膠質瘤的發展尚不清楚。研究利用小鼠模型模擬源於少突膠質前體細胞 (OPCs) 的成人膠質瘤，並發現膠質瘤優先出現在大腦嗅覺迴路的第一個轉送節點--嗅球中。控制小鼠嗅覺受體神經元 (ORN) 的活動可直接調節膠質瘤的發展。嗅覺刺激二尖瓣和簇狀 (M/T) 細胞。這些細胞從 ORN 接收感覺信息並通過活動依賴性方式釋放 IGF1。敲除 M/T 細胞中的 Igf1 可抑制膠質瘤的發生。敲除癌前突變的OPCs 中的 IGF1 受體，可消除依賴於 ORN 活動的促細胞分裂效應。研究建立了感覺體驗和膠質瘤之間的聯繫。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）星形膠質細胞響應中樞神經系統中的損傷和疾病，反應性變化會影響疾病的進程。本研究結合生物與信息分析預測轉錄調控因子，這些因子可調控超過1.2萬個與不同中樞神經系統疾病與星形膠質細胞反應性潛在相關的差異表達基因（DEGs）。這些DEGs表現出顯著的異質性；而轉錄調控因子也表現出疾病特異性差異。實驗表明DEG多樣性由不同轉錄調節因子之間細胞環境特異的相互作用決定。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）被子植物能夠在極端高海拔地區生長。本研究調查了海拔與葉綠素生物合成相關氧氣感知之間的關係，發現在被子植物的黃化幼苗中，光毒性葉綠素前體原葉綠素的穩態水平受到大氣氧濃度感知的影響。在不同被子植物演化支的自然種群中，原葉綠素的穩態水平、失活複合物成分以及缺氧相關基因的表達與氧依賴的海拔高度分布有關。最終確認一套遺傳適應機制，通過改變氧感知系統的敏感性來適應絕對高度。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）在血管系統中血液和淋巴管的內皮細胞（ECs）分化並特化以滿足每一個器官的獨特生理需求。本研究對斑馬魚臀鰭的ECs展開循環成像以及譜系追蹤，從發育早期一直到成年，揭示了通過淋巴ECs（LECs）轉換分化後特化血管的形成機制。隨後使用單細胞RNA測序分析表徵了轉換分化過程中不同細胞群體和過渡狀態。該結果強調了血管形成的內在機制，為連接EC的細胞個體發生與功能性提供證據。[論文詳細信息]

（導讀 領研網）本研究首次揭示了新冠感染導致嚴重炎症以及急性呼吸窘迫和多器官損傷的機制。通過比較新冠患者的新鮮血液樣本與來自健康人和患有其他呼吸系統疾病的患者樣本，同時檢查了新冠死亡患者的肺組織，發現新冠病毒感染作為免疫系統「前哨」的單核細胞與巨噬細胞，但不會產生新的傳染性病毒，一旦被感染，這些細胞會因細胞焦亡迅速死亡，釋放出強大炎症警報信號。而針對新冠刺突蛋白的抗體治療可能會加劇炎症反應，由此解釋了抗體治療只有在感染早期才有效。[論文詳細信息]

（導讀 Brenda）新冠肺炎重症以持續的肺部炎症反應、炎性細胞因子產生、病毒RNA和持續的干擾素（IFN）反應為特徵。本篇文章揭示了SARS-CoV-2在人肺部常駐的巨噬細胞中的感染和複製是疾病發生的關鍵驅動因素。炎症小體激活及伴隨的炎症反應是肺部炎症發生所必需的，而抑制NLRP3炎症小體途徑可逆轉慢性肺部病理。受病毒感染的巨噬細胞激活炎症小體，並通過產生炎性細胞因子和誘導細胞焦亡來阻止產生性病毒循環，從而應對SARS-CoV-2的宿主感染。[論文詳細信息]

（導讀 Brenda）目前，基於免疫檢查點阻斷（ICB）的單一療法只對一小部分癌症患者有持續性效果，而RNA編輯酶ADAR1是一種新出現的抗ICB治療的決定因素。本文研究表明ADAR1可以阻止內源性Z型dsRNA元件（Z-RNAs）的累積。ADAR1的缺失或突變導致Z-RNA積累和Z-RNA傳感器——ZBP1的激活，最終導致RIPK3介導的壞死性凋亡。同時，研究發現了一種小分子——curaxin CBL0137，可有效激活ZBP1。ZBP1誘導的壞死性凋亡的治療性激活為重新激發抗ICB治療的免疫應答提供了一種易於轉化的途徑。[相關報道：這種扭曲的「畸形」DNA，竟是打敗腫瘤的秘密武器]

（導讀 阿金）核糖體對於生物能蛋白質的合成與維持至關重要。本研究使用冷凍電鏡確定了一系列小線粒體核糖體亞基（SSU）中間體與輔助因子結合的複合物結構，揭示了一套順序組裝機制。甲基轉移TFB1M結合部分未摺疊的rRNA h45，使得與METTL15的結合促進rRNA進一步成熟以及RBFA的大構象變化。最後線粒體特異性核糖體蛋白mS37比RBFA更容易與SSU-mS37-mtIF3複合物完全組裝。結果將組裝與啟動催化人類線粒體核糖體連接起來。[論文詳細信息]

（導讀 領研網）測量潘寧阱中帶電離子的電子磁矩（g因子）有助於深入理解量子電動力學。本研究結合潘寧阱和測量兩個離子質量比的超高精度天平， 確保了離子處於幾乎相同條件下，實現了瞬間值的0.5萬億分之一的測量精度，開創了證明電子和核子（質子和中子）之間奇異相互作用的存在的方法。[相關報道：提高兩個數量級！首次實現OED對核反衝貢獻的直接測試和驗證]

（導讀 阿金）量子多體系統中的拓撲學改變了我們對物質量子相的理解。本研究在超冷原子量子模擬器中實現具有費米-哈伯德階梯的Haldane拓撲相的有限溫度版本，研究人員通過單點位和粒子分辨率測量直接揭示了系統的邊緣和體特徵，以及非局域相關函數。系統內連續變化的哈伯德相互作用強度有助於深入調查遠離海森堡模型的相位對電荷（密度）漲落的魯棒性。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）在室溫環境下通過光學光實現微波-頻率超導量子處理器糾纏有助於保障通信和分布式量子信息處理的安全，但在電磁譜不同區域內轉換量子信號仍具挑戰。本研究通過低反作用光電機械換能器實現超導傳輸量子比特讀出，所用到的換能器和電路量子電動力學系統的模塊屬性有助於將量子比特與光學聲子完全隔離，而換能器對量子比特的反作用小於環境熱輻射所產生的作用。該結果所展示的全套工具有助於將非經典信號從超導量子比特轉換至光學領域。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）魔角扭轉三層石墨烯（MATTG）作為莫爾材料表現出強電子相關性與非常規超導性。然而目前仍缺乏對其進行局域譜學研究。本研究使用高分辨率掃描隧穿顯微鏡和隧道譜，揭示了MATTG中原子重構延伸區域更傾向於鏡像對稱堆疊，並觀察到對稱破缺電子轉變以及依賴摻雜的能帶結構變形，類似於魔角雙層石墨烯。該結果有助於深入理解雙層以上的石墨烯基摩爾結構內的超導性與相關態。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）在光學領域，儘管光子計算不斷發展，可擴展片上光學非線性的缺乏與光子器件的損耗限制着光學深度網絡的發展。本研究報告一套集成端到端光子深度神經網絡（PDNN），可以通過直接處理片上像素陣列上的光波，實現亞納秒圖像分類。在每一個神經元內，線性計算通過光學進行，而非線性激活功能則通過光電效應實現，分類時間低於570ps。該結果有助於研發快速節能的下一代深度學習系統。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）銀河系原星團往往可以通過定位星系過度緻密得到跟蹤。本研究報告觀測背景星系緻密網格譜線中的拉曼- α吸收譜線，從而可定位大量紅移在2.2至2.8的大量候選原星團，結果發現產生大部分吸收譜線的結構基本沒有包含什麼星系，而幾乎所有結構都可能是原星團，其中一半數量可能消失因為在靜止幀紫外線波長處常常黯淡無光。該結果有助於理解星系演化的進程。[論文詳細信息]

（導讀 領研網）本研究開發了「聚合-剝離兩步法」，只需常溫常壓的溫和條件，首先通過摻雜金屬鎂，將富勒烯碳-60分子聚合起來，再通過有機陽離子切片法去掉金屬鎂，最後得到單層聚合碳-60。這種碳-60呈現出一種二維拓撲結構，帶隙為1.6eV，還具有良好的熱力學穩定性。這是首次成功合成出二維碳-60。[相關報道：5年構思、5年實驗，中國科學家發明的新型碳材料登上Nature]

（導讀 阿金）如今使用的再熔工藝回收的鋁廢料會降低鋁的質量，隨後只能降級使用。本研究提出一種固態電解（SSE）工藝，使用熔融鹽實現鋁廢料的升級回收，由此產生的廢鋁純度從電解前的約90%提高到了電解後的99.9%，同時工業SSE工藝的能耗是原鋁生產工藝的一半。該技術有潛力實現真正可持續的低能耗鋁循環。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）目前尚不確定地表過程或者岩石圈強度是否調控造山帶高度、形狀與持續時間。本研究使用新耦合的地表過程與地幔尺度構造模型調查了造山帶生長與衰減，量化了地表過程與構造對造山帶地形演變的控制，確定了三種生長中的造山帶端元類型及其不同的主要影響因素，而造山帶衰減主要受侵蝕效率影響。最終結果為解釋地表過程與岩石圈強度對造山帶高度、形狀與壽命的控制機制提供統一框架。[論文詳細信息]