生物学
Biology
Genetic continuity and change among the Indigenous peoples of California
加利福尼亚州原住民的遗传延续性与变化
（导读 严冰冰）在殖民时期之前，加利福尼亚州的语言种类比整个欧洲更多，语言学与考古学上提出了多种假说。本文报告79位加州原住民和40位北墨西哥原住民的全基因组数据，距今7400-200年。对比北部海峡群岛与相邻的圣芭芭拉沿海的长时程遗传延续性，发现在距今5200年时，具有代表性的遗传宗谱频率增加，说明在玉米农业从墨西哥向外扩散之前，向北移民已经为犹他-阿兹特克语系的扩散提供条件。相比来自加州中部的晚期个体，来自下加州的个体与加州中部早期个体共享了更多等位基因，这可能提示了早期的语言基础，其影响被后期移民稀释了。[论文详细信息]
Sequential appetite suppression by oral and visceral feedback to the brainstem
从口腔与内脏反馈到脑干的顺序食欲抑制
（导读 严冰冰）孤束核尾侧（cNTS）是大脑中感知和整合食物相关信号的首站。本文描述cNTS两种主要细胞类型，PRLH神经元与GCG神经元，都受到消化活动调控。在营养被吸收进胃部时，通过内脏反馈，PRLH神经元表现出持续激活，而在口腔咀嚼时被大大抑制。而在消化时，PRLH神经元转换为时相性活动，对消化活动锁相，且与食物味觉相关。PRLH神经元控制秒级进食行为的时长，揭示了口腔感知信号反馈来限制消化节奏的机制。CGC神经元被来自肠部的机械力反馈激活，追踪摄入食物的总量，促进可持续数十分钟的饱足感。上述发现揭示了来自口腔和肠道的顺序负反馈，流向脑干的不同环路，在短时与长时尺度上控制进食行为。[相关报道：为什么“细嚼慢咽”吃不胖，越吃越瘦的秘诀终于有人解释清楚了]
Quasi-experimental evaluation of a nationwide diabetes prevention programme
全国糖尿病预防计划的准实验评估
（导读 领研网）结构化的生活方式干预措施，包括控制体重、调整饮食、定期运动，有助于降低糖尿病风险降低。本研究展开有史以来同类最大规模的干预项目，为糖尿病前期的高危人群提供生活方式行为调整方案，采用多种统计学工具进行严格分析和验证，表明强化计划参与者的血糖水平、身体质量指数、体重和特定脂质水平都有所下降。在积极参与并最终完成强化计划的参与者中，糖化血红蛋白的下降幅度完全能达到临床试验中的程度。提供了强有力的因果证据，表明在全民卫生系统中提供生活方式的行为建议和咨询，可以让糖尿病前期个体可获得明显的健康改善，有可能减缓糖尿病、肾脏疾病和心血管疾病的进展。[相关报道：《自然》大规模研究力证远离糖尿病，这种不吃药的方法真的有效！]
Porin-independent accumulation in Pseudomonas enables antibiotic discovery
假单胞菌中不依赖于孔蛋白的积累有助于抗生素发现
（导读 阿金）由于对革兰氏阴性菌内积累的化合物类型了解甚少，其抗生素的研发受到阻碍。本研究评估了铜绿假单胞菌和大肠杆菌中345种不同化合物的全细胞积累情况，计算分析识别出与铜绿假单胞菌积累特异相关的小分子物理化学特性，大部分小分子使用不依赖于孔蛋白的通路渗透过铜绿假单胞菌，有助于发现铜绿假单胞菌积累的普遍趋势，对未来抗生素的研发具有重要指导意义。[论文详细信息]
Single-cell CRISPR screens in vivo map T cell fate regulomes in cancer
单细胞CRISPR筛选体内癌症T细胞命运调控组图谱
（导读 领研网）细胞疗法和免疫疗法是治疗癌症的有效方法，但T细胞在肿瘤微环境中的持久性和增殖能力差，限制了免疫疗法的效果。本研究利用单细胞CRISPR（single-cell CRISPR, scCRISPR）筛选方法，系统地绘制了癌症中的基因调控网络，发现并研究了CTL分化的检查点。该结果提供了一个系统框架，全面绘制了癌症免疫当中的T细胞命运调节基因组图谱。[相关报道：单细胞CRISPR筛选绘制癌症中的T细胞命运调节基因组图谱]
Organ aging signatures in the plasma proteome track health and disease
血浆蛋白质组中器官衰老特征追踪健康和疾病
（导读 领研网）老化造成组织结构和功能衰败，使大多数慢性病风险快速上升。此前的动物研究表明，老化在个体之间和同一个体各器官间都有所不同。本研究评估了来自特定器官的人类血浆蛋白的水平，衡量活着的人不同器官的老化差异。利用机器学习模型，分析了676名成年人在生命周期中11个主要器官的老化情况。该结果提出的方法可更好地预测疾病风险和老龄化影响。[相关报道：斯坦福大学开发AI算法，衡量人体各个器官衰老，进而预测疾病和死亡]
MSL2 ensures biallelic gene expression in mammals
MSL2确保哺乳动物内双等位基因表达
（导读 领研网）了解表观遗传调节因子MSL2如何保持两个等位基因上某些剂量敏感基因的表达，有助于发现哺乳动物细胞中在等位基因剂量补偿中起作用的其他因素。本研究表明MSL2在哺乳动物中以细胞类型特异性的方式调节等位基因的表达，MSL2敲除小鼠在出生前死亡，并且在胚胎发育过程中具有不同的表型，证明了MSL2调节基因剂量。该结果为进一步研究细胞内基因剂量的调节开辟新途径。[论文详细信息]
Plant carbonic anhydrase-like enzymes in neuroactive alkaloid biosynthesis
神经活性生物碱合成过程中的植物碳酸酐酶类
（导读 阿金）植物会合成无数模仿动物神经递质的生物碱，其结构多样性通过独特碳支架的生成和适应来实现。本研究分析了生成神经活性石松生物碱的植物内高度协调的组织特化基因表达，发现一类用于生物碱生物合成的酶：新功能化α-碳酸酐酶（CAHs），生物碱的关键前体合成通路需要三种CAH样蛋白质，此外研究人员还描述了一系列支架适应步骤，从而优化了石杉碱甲A5的乙酰胆碱酯酶抑制活性。结果表明CAH样酶更广泛地参与特化代谢过程。[论文详细信息]
The social and structural architecture of the yeast protein interactome
酵母蛋白相互作用组的社交网络和结构架构
（导读 领研网）细胞功能由蛋白质-蛋白质相互作用介导，绘制相互作用组提供对生物系统的基本见解。本研究报告一种灵敏的高通量方法，使用高度可重复的亲和富集与质谱联用，结合定量二维分析策略，全面绘制酿酒酵母的相互作用组。结果表明绝大多数酵母蛋白是高度连接的。[论文详细信息]
Sialoglycan binding triggers spike opening in a human coronavirus
唾液酸聚糖结合触发人类冠状病毒中刺突开放状态
（导读 领研网）冠状病毒刺突蛋白介导受体结合和膜融合，使它们成为中和抗体的靶点。本研究利用显微镜和计算机模拟，揭示了一种微小的糖分子：唾液酸聚糖，与人类冠状病毒刺突蛋白结合，并触发入侵宿主细胞所需的成分暴露。该结果揭示了冠状病毒刺突蛋白被激活后进入宿主细胞的复杂机制。[论文详细信息]
TMPRSS2 is a functional receptor for human coronavirus HKU1
TMPRSS2是人类冠状病毒HKU1的功能受体
（导读 领研网）四种季节性人类流行性冠状病毒在全球循环：HKU1，229E，NL63和OC43。本研究表明跨膜丝氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）是HKU1的功能受体，TMPRSS2触发HKU1刺突蛋白介导的细胞-细胞融合和伪病毒感染。研究人员还揭示了冠状病毒所采用的多种进化策略，其能使用TMPRSS2与靶向细胞结合或诱发病毒与靶向细胞的融合以及病毒的进入。该结果揭示了冠状病毒的多种进化策略。[论文详细信息]
Landscape dynamics and the Phanerozoic diversification of the biosphere
景观动力学和生物圈显生宙多样化
（导读 小天）生物圈的长期多样化会响应物理环境内的变化。本研究结合气候和板块构造模型，以数字方式重建了整个显生宙的地球景观演变过程，随后与海洋动物和陆地植物的古代多样性数据集做了对比，发现生物多样性强烈依赖于景观动态变化，在海洋中，多样性与为初级生产提供营养物质的河流沉积流通密切相关。在陆地上，贫瘠的土壤条件阻碍了植物扩张，直到内陆盆地重新露出地表，景观变化的增加，促进土壤依赖性根系植物群的发展。[论文详细信息]
Revising the global biogeography of annual and perennial plants
更新一年生和多年生植物全球生物地理学
（导读 小天）植物存在两种主要的生命周期：一年生和多年生，这些生命周期与决定生态系统功能的不同性状相关。本研究汇总了23.5万种植物物种生命周期数据库，与上百万个地理参考数据点结合，绘制了这些植物物种在全球的生物地理图谱，发现一年生植物数量只有最初认为的一半，而且还偏爱生长在炎热、干燥地区。在考虑到未来的气候变化情况，研究人员预测到2060年全球生态区域内一年生植物的普及率达到69%，该结果强调需要更多关注有利于多年生植物生存的生态系统服务。[论文详细信息]
天文学
Astronomy
Bipolar outflows out to 10 kpc for massive galaxies at redshift z ≈ 1
红移z ≈ 1的大质量星系的双极性外流可达10 kpc
（导读 小天）星系外流可调控其质量构成和恒星形成，从而在星系演化过程中发挥关键作用。本研究报告了超深多单元光谱探测器（MUSE）对红移z ≈ 1的星系样本周围Mg II平均辐射的成像结果，发现检测到的光谱信号强烈依赖中央星系的倾斜程度，而边缘星系则清晰表明沿着短轴逐渐增强的Mg II辐射，正向星系则表现出更弱、更各向同性的辐射。该结果证明外流通常具有双极性锥形结构，与星系盘垂直。[论文详细信息]
地球科学
Geoscience
Integrated global assessment of the natural forest carbon potential
自然森林碳的全球综合评估
（导读 小天）森林是地球上重要的陆地碳汇，但人类活动改造土地使用以及随之而来的气候变换很大程度上削弱了陆地碳汇的规模。本研究结合地面与卫星监测评估了全球农业用地和城市地区之外的森林碳潜力，发现森林碳储存显著低于自然潜力，在人类足迹罕见地区碳赤字达到226Gt，其中大部分地区为森林，而生态系统保护可促使森林恢复，剩余的39%位于森林遭砍伐或碎片化区域。该结果证明森林多样化的保护、恢复和可持续性管理为满足全球气候和生物多样性目标做出可观的贡献。[论文详细信息]
Aligning climate scenarios to emissions inventories shifts global benchmarks
使气候情景与排放清单保持一致改变全球基准
（导读 小天）评估全球实现《巴黎协定》需要不断衡量国家模拟减排途径的措施和承诺，本研究使用最先进的方法和土地碳循环模拟，将政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估的减排途径和国家温室气体清单（NGHGIs）做了比较，发现使用NGHGI公约计算时，全球减排关键基准将更难实现，但需要更早的二氧化碳净零排放时间和更低的累积排放量。削减天然的碳清除过程可能会掩盖人类活动基于土地的清除努力。结果表明各国需要提高气候目标的集体追求，以全球温度目标保持一致。[论文详细信息]
材料科学
Materials Science
Aspartate all-in-one doping strategy enables efficient all-perovskite tandems
天冬氨酸一体化掺杂策略实现高效的全钙钛矿串联
（导读 领研网）有机金属卤化物钙钛矿材料已成为光伏技术中光吸收材料的有前途的选择。本研究将天冬氨酸盐酸盐（AspCl）引入底部聚（3,4-乙撑二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）和块状钙钛矿层，然后再进行一次AspCl后处理。结果表明，单一AspCl添加可以有效钝化缺陷、减少Sn4+杂质并改变费米能级。此外，AspCl-Sn/Pb碘化物和AspCl-AspCl之间的强分子键可以强化结构，从而提高Sn-Pb钙钛矿的稳定性。[相关报道：武汉大学，Nature！]
Scaling deep learning for materials discovery
扩展深度学习以促进材料发现
（导读 领研网）新型功能性材料为技术应用突破提供重要基础，包括清洁能源、信息处理等。本研究提出了一个计算模型，能够通过大规模主动学习改进材料发现的效率。这个程序使用现有文献训练，生成多样的潜在化合物候选结构，然后通过一系列回合不断改进这些结构。这些模型发现了超过220万稳定结构，将稳定结构预测的精确性提高到80%以上，在预测成分时每100次试验的精确度提高到33%。[相关报道：秒杀博士生：能在实验室007的AI化学家，17天干完一个研究生几十年的活]
An autonomous laboratory for the accelerated synthesis of novel materials
新型材料加速合成的自动实验系统
（导读 领研网）为了缩短新材料计算筛选和实验制备之间的差距，本研究开发了一种自动实验室（A-Lab）系统。A-Lab根据现存科学文献训练，随后结合主动学习，可对拟定化合物创造最多5个初始合成配方。随后它可以用机器臂执行实验，合成粉末形态的化合物。经过17天的连续实验，A-Lab进行了355次实验，产生了58个拟定化合物中的41个。[相关报道：秒杀博士生：能在实验室007的AI化学家，17天干完一个研究生几十年的活]
物理学
Physics
Self-assembled photonic cavities with atomic-scale confinement
具有原子级限制的自组装光子腔
（导读 阿金）尽管自组装纳米技术构件的研究已取得巨大进展，但连接纳米尺度和宏观维度的合成自组装方法仍无法扩展，且不如生物自组装。本研究利用表面吸引力，包括卡西米尔-范德华力相互作用，实现明确的自组装以及自对准悬浮硅纳米结构，其间隙特征远低于常规光刻和蚀刻的可能达到的尺度。研究人员通过制造出一些无法用其他方法实现的纳米结构来说明这些概念应用前景：波导耦合高Q硅光子空腔，将电信光子限制在2nm空气间隙内。该成果向实现将原子尺度的自组装与平面半导体可扩展性相结合的下一代制造技术迈进了一步。[论文详细信息]
Single-molecule electron spin resonance by means of atomic force microscopy
通过原子力显微镜进行单分子电子自旋共振
（导读 阿金）理解并控制开放量子系统内的退相干，实现更长的相干时间，对量子信息处理至关重要。本研究报告泵浦-探针电子自旋共振（ESR）原子力显微镜（AFM）检测到单个并五苯分子内非平衡三重态之间的电子自旋跃迁，跃迁光谱表现出亚纳米电子伏特的光谱分辨率，有助于对仅在同位素构型中有差异的分子展开局部区分。而且电子自旋可被进行相干操纵超过几十微秒。该结果表明单分子ESR-AFM与原子操纵和表征相结合后，可为了解原子级定义的量子元素中退相干的原子起源奠定基础。[论文详细信息]
Ultralow-resistance electrochemical capacitor for integrable line filtering
用于可集成线路滤波的超低电阻电化学电容器
（导读 菜菜）电容器是三大被动元器件之一，在电子电路中起到至关重要的作用。本研究报告了一种电场增强离子迁移的新策略，通过提升局部电场强度促进内部离子迁移速率以降低串联内阻，弥补电化学电容器高频特性的不足。基于垂直取向石墨烯与PEDOT：PSS衍生的复合活性电极，以及5微米的窄沟道结构，将面积比电容较之前工作提升一倍。在实场验证中，该电容器表现出优异的滤波性能和电路兼容性。[论文详细信息]
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