Science 一周论文导读 | 2020年6月5日

来源：科研圈

生物学

Biology

Restoring light sensitivity using tunable near-infrared sensors

使用可调式近红外传感器恢复对光的敏感性

图片来源：Victorien Ameline/unsplash

（导读阿金）使盲人视网膜对近红外线光敏感可补充或恢复局部视网膜变性患者的视觉功能。本研究将金纳米棒材料与温度敏感的瞬时受体电位（TRP）离子通道结合，诱导对近红外光的敏感性。视网膜退化的小鼠表达哺乳动物或人的TRP通道后，近红外光刺激可增加视锥细胞、神经节细胞层神经元和皮层神经元的活性，并出现习得光驱动行为。人视网膜表达TRP通道，可通过近红外光激活不同细胞类型。[论文详细信息]

Unexpected conservation and global transmission of agrobacterial virulence plasmids

农杆菌毒性质粒的意外保守性和全球传播

（导读阿金）病原体的加速演化和传播威胁到宿主物种，农杆菌需要致癌性Ti或者Ri质粒在植物中传播基因，引发病变。本研究研发出一种可表征病毒性质粒的策略，并用来分析从1927年到2017年间收集到的上百种菌株。研究人员意外发现致癌性质粒演化自一些保守谱系，其特征层次表征有助于推断整个质粒谱系的演化史。该结果发现强调了病原体多样化过程中质粒传播的重要性。[论文详细信息]

The structure of human CST reveals a decameric assembly bound to telomeric DNA

人类CST的结构揭示了与端粒DNA结合的十聚体装配

（导读郭怿暄）CTC1-STN1-TEN1（CST）复合物对端粒维持和处理停滞的复制叉至关重要。本研究解析了人类CST结合端粒单链DNA（ssDNA）形成的十聚体超级复合物的冷冻电镜结构。CTC1的原子模型揭示了CST的整体结构和DNA结合锚定点。STN1的C端结构域与CTC1在两个位点相互作用，使CST十聚体可受到异构调节。ssDNA将两个单体钉在一起作为十聚体装配的核。CTC1与复制蛋白A的结构相似度比酵母Cdc13更高。[论文详细信息]

PIRs mediate innate myeloid cell memory to nonself MHC molecules

PIRs介导固有髓系细胞对非自身MHC分子的固有记忆

（导读王思菲）抗原免疫记忆是适应性淋巴细胞的主要特征，但固有免疫髓系细胞是否有同样的记忆仍未知。本研究发现小鼠单核细胞和巨噬细胞获得对MHC-I的特异性记忆，并发现PIR-A是其必要的MHC-I受体。敲除移植受体小鼠的PIR-A或阻断PIR-A与供体MHC-I结合，可阻碍免疫记忆并减轻肾脏和心脏的同种异体移植排斥。因此，固有髓系细胞获得的异体抗原特异性记忆可作为改善移植效果的靶点。[相关报道：器官移植近60年难题迎来重要进展！最新《科学》找到防止慢性排斥的免疫新机制]

MTOR signaling orchestrates stress-induced mutagenesis,facilitating adaptive evolution in cancer

MTOR信号可协调应激诱导突变发生以促进癌症的适应性演化

（导读王思菲）本研究报道在非遗传毒性药物的筛选下，人类癌症细胞在多个体外体内模型中发生应激诱导突变（SIM），付出内在竞争适应成本以提高其适应性。全基因组分析结果发现雷帕霉素靶蛋白机制（MTOR）是多种癌症中介导SIM的应激感受变阻器。此结果与耐药性产生的两阶段模型一致：初期基因多样性的快速扩张被内在适应性的代价抵消，随后常态化以完全适应新环境。[相关报道：为什么抗癌疗法会失效？科学家揭秘癌细胞进化机制]

NELL2-mediated lumicrine signaling through OVCH2 is required for male fertility

由NELL2介导，通过OVCH2的lumicrine信号是雄性生育力所必需的

（导读郭怿暄）lumicrine系统被假定为由睾丸来源的分泌因子进入男性生殖道，参与调控精子成熟所需要的附睾，尚无已知成员。本研究发现睾丸生殖细胞分泌的表皮生长因子样蛋白、神经表皮生长因子样因子（NELL2）与孤儿受体酪氨酸激酶ROS1特异性结合，介导附睾头初始节段（IS）的分化。敲除Nell2的小鼠不育。IS特异分泌的蛋白酶OVCH2和ADAM28在IS成熟时开始表达，OVCH2是加工精子表面蛋白ADAM3所必需的。[相关报道：科学家找到精子的成熟“开关”]

Barcoded microbial system for high-resolution object provenance

实现高分辨率物源追踪的条形码微生物系统

（导读阿金）确定物体位置是人类健康、贸易和食品安全的根本挑战。位置特异性微生物可用作廉价灵敏的物源跟踪方式。本研究开发出一种可拓展的微生物孢子合成系统，在1小时内达到米尺度分辨率且近单个孢子灵敏度的条件下识别物源，可安全引入环境并随后回收鉴定。该系统可与SHERLOCK技术兼容，从而进一步扩大微生物条形码的应用范围。[论文详细信息]

环境科学

Environmental science

Thresholds of mangrove survival under rapid sea level rise

海平面迅速上升下红树林生存阈值

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图片来源：Neil Saintilan

（导读谭坤）本研究探索了在冰消期的最后阶段，相对海平面上升（RSLR）的持续对红树林垂直积累的限制。经过对78个地点的积累起始和速率的独立建模和比较，研究发现红树林在9800到7500年前经历了扩张，成为重要的碳汇。而当RSLR每年正常速率超过6.1毫米/年，红树林很可能（>90%）不会持续积累。在高排放情景下，热带海岸线很可能在30年内超过这一阈值。[相关报道：海平面上升或将导致红树林消亡]

Seafloor microplastic hotspots controlled by deep-sea circulation

深海环流控制的海底微塑性热点

（导读谭坤）虽然已知微塑料遍布全球海底，但控制其在深海中的扩散和富集的过程仍不为人知。本研究表明塑造海底沉积物堆积温盐驱动的洋流可以控制微塑料的分布，并创造出所有海底环境的浓度最高热点（190粒/50克）。这证明了微塑料的空间分布和最终命运受到近床热流的强烈控制。众所周知，这些洋流为深海底栖生物提供氧气和营养物质，这表明深海生物多样性热点也可能是微塑料热点。[论文详细信息]

Nontargeted mass-spectral detection of chloroperfluoropolyether carboxylates in New Jersey soils

新泽西州土壤中氯全氟聚醚羧酸盐的非目标质谱检测

（导读谭坤）人造全氟和多氟烷基物质的毒性和环境持久性是全球关注的问题。本研究对从新泽西州收集的土壤进行的非目标质谱分析，初步确定了10种全氟聚醚羧酸盐，其中至少有三种同系物。独特的化学式和结构以及地理分布表明，它们是由工业源头经由空气传播的。较轻的同系物比较重的同系物分散得更广泛，在新罕布什尔州的一个库存样品中检测到的同系物分散得最广泛。[论文详细信息]

物理学

Physics

Photoelectron spectra of alkali metal–ammonia microjets:From blue electrolyte to bronze metal

碱金属-氨微射流的光电子能谱：从蓝色电解质到古铜色金属

（导读向菲菲）液体-原型量子溶质中过量电子的电子结构的实验研究目前仅限在非常稀的电子浓度中进行。本研究通过利用软X射线光电子能谱克服这一局限，表征了数量平稳增加的碱金属中的过量电子，该碱金属被溶解在低温液氨微型喷嘴中。通过实验与理论计算相结合，该研究获得从稀蓝色电解质到浓青铜金属溶液逐渐过渡过程中，氨化电子的能级和态密度的清晰图景。[论文详细信息]

A fractional corner anomaly reveals higher-order topology

通过分数角异常显示出的高阶拓扑

（导读向菲菲）边界局域拓扑模式的谱学测量通常被用来识别拓扑绝缘体，但该方法只有在拓扑模式的能量处在体材料能隙内时才能使用。本研究从实验上测量了旋转对称的二维材料中的边界局域分数电荷密度，并找到了1/4和1/3分数形式。同时引进一种拓扑指示符，可在即使没有带隙内态的情况下明确标识高阶拓扑，并展示了关联的高阶体材料-边界的对应关系。[论文详细信息]

其他

【Computer Science-计算机】There’s plenty of room at the Top:What will drive computer performance after Moore’s law?

后摩尔定律时代，顶层架构有足够的空间推动计算机性能

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图片来源：Alexandre Debiève on Unsplash

（导读刘奇）半导体晶体管微型化接近极限，终结摩尔定律，而未来性能提升将来自软件、算法和硬件，即计算堆栈“顶层”。后摩尔时代，“顶层”将带来可观的性能提升，但性能提升会体现出参差不齐、零散且机会性特征，并受到边际效应递减规律约束。大型系统组件可应对“顶层”设计带来的挑战。[相关报道：改改Python代码，运行速度还能提升6万倍，Science：先别想摩尔定律了]

【Materials-材料】Giant thermopower of ionic gelatin near room temperature

室温下离子明胶的巨大热功率

（导读向菲菲）从环境中收集热转化为电能有望为物联网（loT）传感器供电，使其适用于可穿戴设备。本研究利用协同热扩散和热电效应，在一种柔性准固态离子热电材料中展示了具有17mV/K的巨大正向热功率。该材料是一种明胶基质，使用离子提供剂实现热扩散作用，使用氧化还原对调制其热电作用。该离子明胶展现出利用离子作为能量载体实现热-电能量转换的前景。[论文详细信息]

【Chemistry-化学】Iridium-catalyzed acid-assisted asymmetric hydrogenation of oximes to hydroxylamines

铱催化肟不对称氢化还原生成羟胺

（导读阿金）不对称氢化反应过程是合成手性分子中最常用的反应。本研究通过应用一种环戊二烯基配位的环铱金属配合物，在高酸性反应体系的肟还原反应中展现了有效的反应活性。该催化反应中的转化数达到4000，同时产物的对映选择性达到98:2。该发现为研发金属催化的合成高对映选择性的氢化反应提供新思路。[论文详细信息]