鑽石舞台

審校 小勺 紫蘇

製版 阿金

（導讀 阿金）多細胞系統在不同細胞集合體之間形成界面，在空間範圍內組織多種功能。本研究報告一套使用細菌集群合成細胞-細胞黏附的邏輯系統，實現多細胞界面模式的精準工程改造、建模預測以及算法編程。通過集群黏附機制，定量控制界面幾何學與黏附介導的發育組織因子和形態發生領域類似物。研究創造出通用目標模式的算法，並提示複雜多細胞系統的發展和工程化臨界閾值很低。[論文詳細信息]

(導讀 J.T.) 儘管乳糖酶的選擇和史前牛奶消耗有聯繫，但關於它們的時空特徵和具體的相互作用仍具不確定性。本研究發現，與的單一選擇相比，新石器時代以來史前牛奶使用水平波動並不能更好地解釋乳糖酶持續性（LP）等位基因的頻率軌跡。當代人群中基因型與牛奶消耗僅呈微弱聯繫，且並不能改善體質。乳糖酶不耐受的個體在饑荒或病原體暴露增加的情況下使用牛奶是不利的，這推進了史前歐洲的LP選擇。人口波動、定居密度和野生動物能更好地解釋LP選擇。[相關報道：我們能開心地喝牛奶，竟離不開幾千年前的災難]

（導讀 岑寂）現存鳥類的軀體來自祖先爬蟲類動物的大幅改變。化石記錄顯示，從初龍到現存鳥類，鳥類骨盆經歷了巨大轉變，但個體發生的改變仍是謎團。本研究運用胚胎成像技術分析了三維鳥類骨盆組織的形態發生，發現許多祖先恐龍的特徵都短暫存在於鳥類早期的形態發生里，初龍骨盆的表型協同變化也有跡可循。這表明祖先狀態的保留在進化過程中十分常見。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）轉錄結構的調控生成轉錄多樣性，在人類疾病中發揮重要作用。本研究使用牛津納米孔技術平台，對來自基因型-組織表達（GTEx）組織和細胞譜系的88份樣本建立大型人類長讀RNA-seq數據集，為注釋基因確定了7萬多個新轉錄子，驗證了新轉錄子10%的蛋白質表達。研究人員開發出一套新的計算包LORALS，分析轉錄組的罕見和常見變體的遺傳效應。該結果有助於深入研究導致異常剪切模式的罕見變體。[論文詳細信息]

（導讀 領研網）判斷組織從良性到惡性的轉變是改進癌症早期診斷的基礎。本研究使用空間分辨率的轉錄組學在多個器官良性和惡性組織超過12萬個位點中推斷空間拷貝數變化，發現形態學上具備差異的良性和癌變區域很可能在基因層面具備相同突變模式。該結構強調了捕捉組織環境中分子和空間連續變化的重要潛力，有助於研發合理的癌症治療範式。[相關報道：《自然》首次發現有些細胞表面挺正經，實則已經叛變拿了癌變的基因！]

(導讀 J.T.)本研究表明氯胺酮的雙重作用導致一種低成癮性的、由多巴胺驅動的積極強化。儘管氯胺酮在伏隔核可引起多巴胺瞬時效應，它不會在小鼠上誘發常見於由成癮性藥物導致的突觸可塑性。氯胺酮通過解除腹側被蓋區（VTA）的多巴胺神經元抑制以支持強化作用。該作用由VTA GABA神經元的NMDAR拮抗作用介導，但會快速被多巴胺神經元上的2型多巴胺受體所終止。多巴胺的快速關閉和NMDAR的拮抗作用阻止VTA和伏隔核中突觸可塑性的誘導，且不會引起運動敏感化或失控的自我給藥。[論文詳細信息]

（導讀 領研網）食物和水可以滿足我們身體內部需求，因此也是獎賞的一部分，而位於中腦腹側被蓋區（VTA）的多巴胺神經元可以識別這些獎賞。本研究記錄了小鼠飲水前後多巴胺神經元活性變化，發現其活化與水分進入循環系統呈現同步狀態，主要通過SFO-穀氨酸能神經元以及LH-GABA神經元這一通路實現。而不同多巴胺神經元亞型可以跟蹤機體水份變化以及感應消化道中食物的營養信息。[相關報道：Nature | 多巴胺子系統感應食水攝入信息]

(導讀 J.T.) 神經是如何表徵工作記憶並維持其活動機制尚不清楚。本研究通過小鼠執行延遲的不匹配樣本任務和不需要工作記憶的簡單辨別任務，揭示視覺工作記憶的神經基礎，發現新皮質分布區是維持工作記憶所必需的。工作記憶表徵嵌入在視覺區 AM 和運動前區 M2的高維活動中，在刺激之間的延遲期持續存在，並預測工作記憶任務的行為反應。工作記憶的分布依賴於皮層之間的相互作用。任一區域（AM 或 M2）的瞬時失活均可導致工作記憶區域間通信的選擇性中斷。[論文詳細信息]

（導讀 一晴）使用新型機制的抗生素來對抗細菌耐藥性是目前亟待解決的問題。本研究在原子水平上解開teixobactin的抗菌機制。teixobactin獨特的結構有利於結合靶標，形成超分子纖顫結構。原子力顯微鏡和分子動力學模擬表明，超分子結構取代磷脂，使膜變薄，破壞了膜的完整性。Teixobactin只破壞含有脂質II的膜，這在真核生物中是不存在的，有效地解決了毒性問題。研究結果有助於合理設計改進的候選藥物。[相關報道：「超級細菌的克星」——teixobactin的雙重殺菌機制]

（導讀 領研網）人類免疫系統由在全身遊走循環的細胞分布式網絡組成，通過細胞表面蛋白組之間的互作實現物理關聯和細胞交流。本研究使用高通量表面受體篩查方法，系統繪製出首張描述人類免疫系統連接網絡的綜合性圖譜，展示了發生交流的免疫細胞類型、信使以及單次交流的速度，並且從中發現了大量此前未知的免疫細胞關聯，共同闡述了機體免疫防禦的組織結構。該成果有潛力指導有助於藥物研發的蛋白質和相關通路。[相關報道：首張免疫系統連接圖譜問世，有望帶來全新療法]

（導讀 一晴）在缺血暴露之後，哺乳動物細胞中會發生有害的分子級聯反應，最終導致細胞死亡。本研究描述了OrganEx技術用於豬全身設置的細胞保護灌注。熱缺血1小時後， OrganEx有效保存了組織的完整性，減少了細胞死亡，恢復了多個重要器官的特定分子和細胞過程。研究確定在缺血間隔和跨多個器官的灌注干預期間細胞類型特異性變化的綜合資源，並揭示了大型哺乳動物長時間全身熱缺血後細胞恢復的潛力未得到充分重視。[相關報道：死亡4小時後心跳恢復、臟器重啟—《自然》重磅論文「逆轉」豬死亡進程]

（導讀 Brenda）高膽固醇是心血管疾病的主要危險因素。本研究發現ASGR1（無唾液酸糖蛋白受體1）缺乏通過穩定LXRα來降低血清和肝臟中的脂質水平。LXRα上調ABCA1和ABCG5/G8，分別促進膽固醇轉運至高密度脂蛋白以及排泄至膽汁和糞便。總之，靶向ASGR1可上調LXRα、ABCA1和ABCG5/G8，抑制SREBP1和脂肪合成，從而促進膽固醇排泄並降低脂質水平。[相關報道：血液膽固醇降低50%，宋保亮團隊發現降脂全新策略]

（導讀 Brenda）低溫和藥物可激活棕色脂肪組織（BAT）的產熱代謝，促進脂肪細胞的血糖攝取；而與BAT激活相關的整體代謝變化對腫瘤生長的影響尚不清楚。本研究表明，將腫瘤小鼠暴露在寒冷條件下可顯著抑制各種類型實體瘤的生長，包括臨床上無法治療的癌症，如胰腺癌。從機制上來看，冷誘導的BAT激活顯著降低血糖，並阻礙癌細胞中基於糖酵解的代謝。冷暴露及激活BAT如果單獨使用或與其他抗癌療法相結合，將可能成為有效治療各種癌症的一種通用手段。[相關報道：「冷」，或許是一種很有前途的癌症新療法]

（導讀 領研網）噬菌體和細菌在對抗過程中相互演化出進攻和防禦機制，目前許多科學家探索噬菌體療法的可能性以應對抗生素耐藥性趨勢。本研究識別出一種全新的噬菌體結構，在巨型噬菌體內部構建了一個特別的隔室，而隔室主要由單一的chimallin蛋白自組裝而成。這種結構可以簡單地將細菌攻擊隔絕開來，保護病毒基因組免受外界影響。[相關報道：《自然》驚奇發現，在病毒里，找到了自然界從未見過的東西]

（導讀 岑寂）地球是目前已知唯一擁有大陸的行星，但大陸的誕生和演化尚不明晰。本研究通過古老岩漿鋯石中的氧同位素，發現地球保留最好的太古宙大陸殘餘——西澳大利亞皮爾布拉克拉通的構造包含三個階段。地球在最初的10億年裡經歷了多次巨大衝擊，它們導致了地殼的撕裂和地幔的大面積融化，孕育了鎂鐵質的大陸核。最古老的長英質岩石於39至35億年前出現，恰好對應後期重轟炸期的終結。[相關報道：地球陸殼起源於大規模隕石撞擊]

（導讀 阿金）低維金屬鹵化物鈣鈦礦具有理想的穩定型和無磁滯電性能。本研究報告一種這樣的金屬鹵化物鈣鈦礦超晶格BA2MAn-1SnnI3n+1，其晶格結構在三維空間中實現高效的載流子傳輸，而晶格失配的基板可壓縮有機隔絕層，從而大大削弱量子限制。該結果從基礎理論上論證了超晶格鈣鈦礦高性能及微納集成的可行性。[相關報道：超晶格鈣鈦礦，也能擁有高性能]

（導讀 阿金）軟磁材料（SMMs）在電子應用和可持續能源供應中應用廣泛。本研究設計出一種Fe-Co-Ni-Ta-Al多組元合金（MCA），其微觀組織析出的納米相可阻礙合金基體中的位錯運動，產生強化效應。同時，該種納米相尺寸小，且與基體的共格應力低，可使合金保持極低的矯頑力。該結果為為解決金屬材料機械性能與軟磁性能之間的矛盾提供了重要思路。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）在魔角扭轉雙層石墨烯的超平能帶中，存在少量層菱面體石墨烯和微量摻雜菱面體三層石墨烯之間的能帶接觸點。本研究報告觀測到Bernal雙層石墨烯中電場調控的Lifshitz躍遷和van Hove奇點附近的相關相位級聯，為觀測以半金屬和四分之一金屬形式出現的Stoner鐵磁金屬提供證據，此外還確認符合零磁場下拓撲非平庸魏格納-霍爾晶體的特徵。該結果為研究強相關電子提供新視角。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）隨機冷卻（SC）是粒子束冷卻領域中最重要的概念和技術進展之一。本研究在原理驗證性實驗中展示了光學隨機冷卻（OSC），在費米國家加速器實驗室可積光學測試加速器中展開的實驗使用了100-MeV電子和輻射波長為950nm的非放大配置OSC，實現了所有自由度的強同時冷卻，該成為為實現更高增益的光學放大，未來可操作型OSC系統奠定新基礎。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）拓撲規範場論描述了特定強相關量子系統的低能量特徵，而其中一個重要範例就是分數量子霍爾態的陳-西蒙斯理論。本研究報告通過在玻色-愛因斯坦凝聚體中完成陳-西蒙斯理論的一維還原，實現拓撲規範場論的成功量子模擬，揭示了手性BF理論的關鍵特徵：手性孤子的形成，系統自身生成電場。該結果為在更高維度應用類似的規範場論開闢新道路。[論文詳細信息]

（導讀 阿金）讓空腔孤子應用於光學記憶的一大優勢是其無法從噪聲中自發形成。本研究表明自由運行的微型諧振器過濾光纖激光的緩慢非線性可將空腔孤子臨時轉變成系統的主導吸引子，該現象導致微型空腔孤子穩定地自發開始震盪，即使在完全中斷後也可自發恢復。而且所有觀察到的可重複、可控現象可在更大的全球系統參數空間中實現。[論文詳細信息]