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Biology

Evolution of inner ear neuroanatomy of bats and implications for echolocation

蝙蝠内耳神经解剖结构的演变及其对回声定位的影响

（导读 阿金）蝙蝠系统基因组学表明它们的回声定位能力或在蝙蝠不同亚目中独立演化，或拥有单一祖先起源。本研究观察到阳翼手亚目蝙蝠体内螺旋神经节结构：具有无壁蜗轴螺旋管的跨区神经节，其神经解剖结构排列允许更大的神经节、更多神经元、更高的神经元支配密度和更密集的耳蜗神经维束聚集。结果表明上述特征可能是各种回声定位策略的演化驱动因素。[论文详细信息]

Genome-edited powdery mildew resistance in wheat without growth penalties

基因编辑技术研发出具有疾病抗性没有生长缺陷的小麦

（导读 领研网）植物病原体通常利用植物的易感性基因成功感染植物。本研究通过基因干扰技术改变了小麦的易感基因Tamlo-R32，获得的变异株虽然能抗病原体，但相比于野生小麦生长更差、产量更低。原因是Tamlo-R32中存在30.4万个碱基对缺失以及两个基因位点在表达时提前终止，从而导致另一基因TaTMT3B的激活和表达，减缓小麦生长。基于此，研究人员通过传统杂交核基因编辑，最终获得具有广泛抗性、没有生殖缺陷的新型小麦变种Tamlo-R32。[相关报道：中国科学家用基因编辑开发出抗病、高产的小麦]

Moving bar of light evokes vectorial spatial selectivity in the immobile rat hippocampus

移动的光条在身体不动的大鼠海马中唤起矢量空间选择性

（导读 一晴）海马作为视觉系统的一部分，要求通过自身运动或认知来产生非中心空间选择性。本研究测量了身体固定的大鼠海马对移动光条的选择性。结果显示大约70%的背侧CA1神经元表现出稳定的活动调节，且与行为和奖励无关。神经元对光条距离进行了编码，并优先考虑接近的运动。总而言之，视觉诱发矢量选择性(VEVS），形成海马活动的基本构建块，当与自身运动、奖励或多感官刺激相结合时，可产生包括非中心空间、时间和情景在内的复杂表征。[论文详细信息]

Sensory representation and detection mechanisms of gut osmolality change

肠道渗透压变化的感官表征和检测机制

（导读 一晴）肠道中的渗透压感应会在饮水时迅速抑制口渴神经元，但不清楚外周感觉神经元如何检测内脏渗透压变化并调节口渴。本研究使用光学和电子记录结合遗传方法使感觉神经节神经元的渗透压反应可视化。不同于机械，高渗或营养敏感神经元，肠道低渗刺激激活专用的迷走神经群体。由迷走神经传入肝门区(HPA)，吸收大部分水和营养物质。支配迷走神经的HPA传入本身并不能感觉到渗透压，而是由饮水后分泌的血管活性肠肽介导的。结果表明，内脏低渗性是一种重要的迷走神经感觉方式，肠道渗透压变化被转译为激素信号，通过HPA通路调节口渴回路活动。[论文详细信息]

VLDLR and ApoER2 are receptors for multiple alphaviruses

VLDLR 和 ApoER2 是多种甲病毒受体

（导读 阿金）甲病毒会感染具有几亿年独立演化历史的脊椎动物和昆虫。本研究发现极低密度脂蛋白受体VLDLR是原型甲病毒Semliki Forest病毒受体，Semliki Forest病毒、东部马脑炎病毒和Sindbis病毒的E2和E1糖蛋白与VLDLR和ApoER2的配体结合结构域相互作用。这两种蛋白质的异位表达促进细胞附着和病毒样颗粒的内化。蚊子和蠕虫等无脊椎受体同源物可作为功能性甲病毒受体。结果表明一些甲病毒参与保守演化的脂蛋白受体结合，从而大范围感染宿主。[论文详细信息]

Streptococcal pyrogenic exotoxin B cleaves GSDMA and triggers pyroptosis

链球菌致热外毒素 B 切割 GSDMA 并引发细胞焦亡

（导读 一晴）Gasdermins(GSDMA-GSDME)是5个成孔蛋白家族，招募免疫细胞到感染部位并促进保护性免疫，介导炎症细胞死亡。本研究发现GAS半胱氨酸蛋白酶SpeB毒力因子诱导GSDMA的切割，释放活性N端片段并触发细胞焦亡。Gsdma1基因缺陷会减弱小鼠对GAS的免疫反应，导致无法控制的细菌传播和死亡。该结果揭示了一种宿主识别和控制危险微生物病原体毒力的单分子机制。[论文详细信息]

Decade-long leukaemia remissions with persistence of CD4+ CAR T cells

长达十年的白血病缓解同时 CD4+ CAR T 细胞持续存在

（导读 阿金）目前对于CAR-T疗法的长期疗效还知之甚少。本研究跟踪了两位2010年慢性淋巴细胞白血病患者接受CAR-T疗法后十年间的情况，如今CAR-T细胞依旧存在于患者体内。在治疗早期，CAR-T细胞重要为具有杀伤作用的CD8阳性T细胞，几年后大部分CAR-T细胞转变为辅助性T细胞——CD4阳性T细胞，占到了97%-99%。该结果为理解CAR-T细胞特征与抗癌症应答和白血病长期缓解之间的联系提供了新见解。[相关报道：《自然》重要发现：CAR-T疗效可持续10年！]

Mapping clustered mutations in cancer reveals APOBEC3 mutagenesis of ecDNA

癌症中的聚集突变图谱揭示了 ecDNA 的 APOBEC3 诱变

（导读 一晴）突变簇常见于癌症基因组中，包括单碱基、双碱基和多碱基替换，弥漫性高突变，称为omikli（突变雾）以及kataegis（暴风雨突变）。本研究对来自30种癌症的2583个全基因组序列中成簇的替换、插入和缺失进行全面描述。结果表明成簇的突变在驱动基因中高度富集，并与基因表达差异和总生存率变化相关。只有16.2%的omikli匹配APOBEC3模式；Kataegis由多个突变过程产生，76.1%的Kataegis事件表现出与激活脱氨酶(AID)和APOBEC3脱氨酶家族相关的突变模式。研究结果揭示了人类癌症聚集突变过程的多样性，以及APOBEC3在反复突变和推动ecDNA进化的作用。[相关报道：诱发多种癌症，《自然》新研究找到一个被长期忽视的关键因素]

Glioblastoma mutations alter EGFR dimer structure to prevent ligand bias

胶质母细胞瘤突变改变 EGFR 二聚体结构以防止配体偏倚

（导读 一晴）表皮生长因子受体(EGFR)突变常见于癌症，其胞内酪氨酸激酶结构域突变激活受体，但在多形性胶质母细胞瘤(GBM)中的突变仅发生于胞外。本研究发现常见的GBM胞外突变会阻止EGFR区分其不同的激活配体。EGF自身诱导较强的对称二聚体，瞬时发出信号促进增殖。而上皮调节蛋白 (EREG)诱导更弱的不对称二聚体，驱动持续的信号传递和分化。GBM突变降低了EGFR区分EGF和EREG的能力，并允许EGFR和其他低亲和力配体形成强的(类EGF)二聚体。结果表明EGFR在GBM中改变配体识别，可能作为潜在治疗靶点。[论文详细信息]

A backbone-centred energy function of neural networks for protein design

用于蛋白质设计的神经网络能量函数

（导读 阿金）如果大量氨基酸序列存在于自主折叠到蛋白质主链上，那该蛋白质主链结构是可设计的。本研究使用SCUBA统计模型，通过神经网络形式能量条件，表征已知蛋白结构多维度的高阶相关性。最终报告了9个从头设计蛋白的晶体结构，所设计的蛋白质主链结构精确度高。SCUBA驱动的结构设计可拓宽蛋白质主链设计空间，促进蛋白质设计的新颖性和多样性。[论文详细信息]

Mechanisms of inhibition and activation of extrasynaptic αβ GABAA receptors

突触外αβ GABAA受体的抑制和激活机制

（导读 阿金）A型GABA（γ-氨基丁酸）受体代表哺乳动物大脑中的一个多样化群体，由α-、β-、γ-、δ-、ε-、ρ-、θ-和π-亚基组合形成五聚体。本研究解析突触外αβ GABAA受体类型的结构，研究人员使用麻醉剂α-cobratoxin和Zn2+结合的抑制状态，比较了GABA–Zn2+和GABA结合状态结构。Zn2+ 通过非竞争性堵住孔核的细胞外末端以阻断氯离子的传导，使GABA应答失效。该结果解释了αβ受体在强直信号传导的独特性状。[论文详细信息]

COVID-19

SARS-CoV-2 infection in free-ranging white-tailed deer

自由放养的白尾鹿感染 SARS-CoV-2

（导读 阿金）本研究记录了美国俄亥俄州自由放养的白尾鹿对新冠病毒高度易感，在接触人源多种新冠病毒变体之后，能够在自然中持续传播。研究人员在2021年1月至3月期间采集了该州东北部9个不同地点360只野生白尾鹿的鼻拭子，在129只采样鹿中检测到三种不同的新冠病毒谱系B.1.2、B.1.582和B.1.596。结果表明新冠病毒已经在野生白尾鹿体内长期生存，为其进一步化并有可能再次传播给人类开辟新途径。[相关报道：美国野生白尾鹿已携带三种新冠变异株，其中一种与人类中流行的密切相关]

Evolution of enhanced innate immune evasion by SARS-CoV-2

SARS-CoV-2先天免疫逃避增强的演变过程

（导读 阿金）本研究表明新冠病毒Alpha（B.1.1.7）变体的分离株可更有效的抑制呼吸道上皮细胞的先天免疫应答，Alpha变体极大提高了核衣壳蛋白（N），Orf9b和Orf6的亚基因组RNA 和蛋白质水平。通过增强特异病毒拮抗蛋白的表达能加强先天免疫抑制进而增加Alpha变体成功传播、体内复制和感染的可能性。结果提示刺突编码区外突变在新冠病毒适应人体过程中的重要作用。[论文详细信息]

Astronomy

Thermal imaging of dust hiding the black hole in NGC 1068

NGC 1068中隐藏在尘埃中的黑洞热成像

（导读 领研网）活动星系核是一些星系中的高能区域，人们认为由超大质量黑洞驱动。本研究观测了临近星系中心黑洞周围浓密遮挡的尘埃，获得了活动星系核的最佳图像，经分析揭示了环状尘埃云的存在，确定其特性，与统一模型预测相符。同时还定位了黑洞在尘埃环之下的位置。该结果表明两种活动星系核由同一种机制产生。[相关报道：确认活动星系核的“统一模型”]

Resolving the gravitational redshift across a millimetre-scale atomic sample

解析出毫米级原子样本的引力红移

（导读 领研网）本研究对广义相对论的时间膨胀效应进行了有史以来最小尺度测量，结果显示，两个相隔一毫米的原子钟，以不同的速度运转，差距与广义相对论预测的一致。在试验中，源自能量状态控制得到优化，在两个能级之间精确同步运行了37秒，而时间测量精度比之前高出50倍。结果表明，时间测量精度的提升将有助于建立在弯曲时空中探索量子力学的新手段。[相关报道：用相距只有1毫米的原子钟验证广义相对论]

Materials Science

Scaling of the strange-metal scattering in unconventional superconductors

非常规超导体中奇异金属散射的尺度

（导读 领研网）高温超导体广泛被认为来源于电子间关联相互作用，但其中的机理仍未达成共识。本研究针对一类关键高温超导体系La2-xCexCuO4（LCCO），首次观测到超导转变温度Tc、相对掺杂组分(x-xc)与奇异金属散射率 A1三者之间的定量化规律Tc ~ (x-xc)0.5 ~ A10.5。而从LCCO中获得的的规律可推广至空穴型铜氧化物、铁基超导体、有机超导体等非常规超导体系，具有普适性。[相关报道：量变导致质变，奇异金属与高温超导的普适物理规律]

Hydrogen trapping and embrittlement in high-strength Al alloys

高强度铝合金中的氢俘获和脆化机理

（导读 阿金）飞机上经常使用高强度铝合金，有助于减轻机身重量，但容易受环境影响，氢“脆化”通常被认为是罪魁祸首。本研究在近原子级尺度上分析了俘获在高强度7xxx铝合金第二相位颗粒和晶界处的氢（H）。发现合金元素和H的共偏析有利于晶界脱聚，而且H强烈进入第二相位颗粒，将溶质H从基体中去除，从而防止H脆化。该结果加深了对铝合金中氢脆化机理的理解。[论文详细信息]

Physics

Differential clock comparisons with a multiplexed optical lattice clock

差分时钟与多路复用光学晶格时钟的比较

（导读 阿金）光学原子钟性能的快速进步推进了计时、计量学和量子科学的发展。本研究报告一种“多路复用”的一维光学晶格时钟，其中空间分辨率的锶原子集合被捕获在相同的光学晶格中，由共享的时钟激光器询问并同时读出，所观察到的原子-原子相干时间为26秒。该结果为实现多路复用精密同位素位移测量、时钟限制系统空间分辨率表征等开辟新道路。[论文详细信息]

Nuclear spin-wave quantum register for a solid-state qubit

用于固态量子比特的核自旋波量子寄存器

（导读 阿金）围绕单个光学可寻访性量子比特的固态核自旋是量子网络、量子计算和量子模拟的关键资源。本研究将高度相干、光学可寻访的171Yb3+量子比特，掺杂到富核自旋的原钒酸钇晶体，研发出一套鲁棒的量子控制协议，可操控相邻51V5+晶格离子的多重核自旋状态。通过动态工程化的自旋交换相互作用，可将核自旋集合极化，生成集体自旋激发，随后实现量子存储器。该结果为构建大型量子网络提供新框架。[论文详细信息]

【AI-人工智能】Magnetic control of tokamak plasmas through deep reinforcement learning

通过深度强化学习控制托卡马克装置内的磁场

（导读 领研网）核聚变需要在极高的温度下进行，此时参与核聚变的氢过热成等离子态，托卡马克装置用强大的磁场将等离子体悬浮在装置内部。本研究用一个大型神经网络每秒对90种等离子体的性状核位置完成一万次训练，对磁场变化如何塑造等离子体进行长程预测，并相应调整托卡马克装置19块电磁铁的电压。最终这个AI系统成功在托卡马克上产生并控制了一些列不同性状的等离子体，对托卡马克反馈控制取得显著进步。[相关报道：史上首次，强化学习算法控制核聚变登上Nature，DeepMind让人造太阳向前一大步]

【Climate Change-气候变化】Warming weakens the night-time barrier to global fire

气候变暖削弱对全球火灾的“夜间防御”

（导读 阿金）夜间气温和水汽压差更低，是放缓火势或扑灭火灾的关键窗口。本研究基于全球卫星对于日间火灾和夜间火灾的观测，发现随着全球气候变暖，夜晚更加炎热、干燥，夜间火灾程度也愈发激烈。从1979年至2020年每日最小水汽压差增加了25%，在易燃土地上，每年可燃的夜间小时数增加了110个小时，从2003年至2020年夜间火灾强度增加了7.2%。结果强调人类活动导致夜晚变暖会产生更持久、更大范围的火灾，火势也更强劲。[论文详细信息]