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Science 一周论文导读

时间: 2021年12月29日 | 作者: admin | 来源: 科研圈
审校 小勺 邓卓 制版 阿金


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生物学


Supramammillary regulation of locomotion and hippocampal activity

运动和海马活动的乳头体上核调节


(导读 一晴)移动速度可以转化为一种基本输入信号来计算某一物体位置。本研究在啮齿类动物下丘脑的乳头体上核(SuM)中发现了与预测运动速度高度相关的神经元,能够在其激活时可靠地驱动运动。同时,表达Tac1(substance P)神经元(SuMTac1+)的激活会选择性地控制调节速度的海马神经元的活动。这些发现强调SuM不仅调节基本运动,而且选择性地塑造海马神经活动,从而支持空间导航。[论文详细信息]


Physiological costs of undocumented human migration across the southern United States border

非法移民跨越美国南部边境的生理成本


(导读 阿金)政治、经济和气候压力促使大量人口穿越极端地形寻找更适合生活的环境,但却挑战人类耐力极限。本研究构建与穿越美国南部边境的非法移民相关生理压力模型,发现移民死亡地点不成比例汇聚在生理压力(蒸发失水)最大的区域内。而预估的蒸发失水最低值足以引起严重脱水,与死亡原因相关联。将未来气候预测整合入模型有助于提升未来30年迁移人口的生理成本。[论文详细信息]


Multiple rereads of single proteins at single–amino acid resolution using nanopores

使用纳米孔以单氨基酸分辨率多次重读单个蛋白质


导读(一晴)能够识别单个蛋白质的蛋白质组学工具对细胞生物学的研究和应用意义重大。本研究开发了一种基于纳米孔的单分子肽阅读器,它对单个肽段内的单个氨基酸置换敏感。DNA解旋酶Hel308将DNA-肽缀合物带入生物纳米孔MspA读取离子电流信号,从而识别单个氨基酸。该研究还演示了“倒带”肽读取的能力,且在单个氨基酸变异识别中产生的错误率小于10^−6。这些研究为单分子蛋白质指纹图谱和分析技术的发展奠定了基础。[相关报道:利用纳米孔技术,他们直接读取了蛋白质序列]


Pan-cancer single-cell landscape of tumor-infiltrating T cells

肿瘤浸润性 T 细胞的泛癌单细胞图谱


(导读 一晴)T细胞在癌症免疫治疗中发挥着核心作用,但目前缺乏对不同癌症类型中肿瘤浸润T细胞的异质性和动力学的比较研究。本研究建立了一个基于单细胞RNA测序的泛癌症T细胞图谱,包括21种癌症类型。分析发现CD8+ T细胞衰竭过程中存在多种转移途径,并且在不同肿瘤类型中具有不同的优先性。某些T细胞群与患者的特性(如突变负荷)有特定的相关性,这有助于阐明肿瘤微环境的可能决定因素。结果表明仅依照肿瘤内的T细胞成分就可以将癌症患者分类,这为T细胞免疫和靶向T细胞的精准免疫治疗提供了新的见解。[相关报道:北大团队发表泛癌症T细胞单细胞图谱]


Pangenomics enables genotyping of known structural variants in 5202 diverse genomes

泛基因组学能够对 5202 个不同基因组中的已知结构变异进行基因分型


(导读 一晴)本研究开发了一个泛基因组短读映射器Giraffe,可以通过序列图谱有效形成单倍型集合。Giraffe图谱测序读取数千个人类基因组的速度与标准方法绘制单个参考基因组的速度相当。定位精度的提高改进了下游的全基因组范围的基因分型。使用Giraffe对5202个不同的人类基因组进行了短读测序,检测到了在长读研究中发现到的16.7万个结构变异。结果表明泛基因组学能够更全面地表征变异,从而改进现有的基因组分析。[论文详细信息]



化学


A scalable metal-organic framework as a durable physisorbent for carbon dioxide capture

可扩展的金属有机框架作为捕获二氧化碳的物理吸附剂


(导读 阿金)金属有机框架(MOF)作为捕获二氧化碳(CO2)的固体吸附剂面临在持久可伸缩材料中实现高校捕获又经济再生的挑战。本研究表明,锌基卡尔加里框架20(CALF-20)作为CO2物理吸附剂,具有高容量,但对水具有选择性。CALF-20的竞争性分离不仅显示出相对湿度低于40%的CO2物理吸附,而CO2的存在还抑制了对水的吸附。可以使用商业材料单步直接合成CALF-20,也批量生产。[论文详细信息]


Readout of spin quantum beats in a charge-separated radical pair by pump-push spectroscopy

电荷分离的自由基对中自旋量子拍的读取


(导读 阿金)自旋量子拍证明了涉及自由基对反应的量子属性。本研究使用两束激光脉冲在电子供体-受体二元组的光子诱导电荷分离态(CSS)中实现量子拍,一束脉冲用来泵浦样本,另一束进一步激发CSS至更高能电子态,超快重组成光学可检测的独特单线态或三线态多重产物。[论文详细信息]



材料科学


Synthesis of LaWN3 nitride perovskite with polar symmetry

具有极化对称性的 LaWN3 氮化物钙钛矿合成


(导读 阿金)具有钙钛矿结构的氧化物材料已被用于传感器和执行,而氮化物钙钛矿通过计算预测具有稳定性,但尚未被合成过。本研究合成并表征了一种一无氧溅射薄膜形式存在的氮化物钙钛矿型镧钨氮化物(LaWN3),通过扫描探针显微镜和同步衍射辐射,观测到极大的压电相应以及极化对称性。该成果有助于其他氮化物钙钛矿材料合成、生长和应用潜力。[论文详细信息]


Scalable thermochromic smart windows with passive radiative cooling regulation

具有被动辐射制冷调节功能的可伸缩热致变色智能窗户


(导读 阿金)辐射制冷材料可同时辐射长波红外线,在炎热季节发挥致冷功能。本研究制造出一种可伸缩智能窗户,根据高温和低温条件下不同发射率通过溶液处理技术,实现自动辐射制冷调控,同时保持透光度和近红外线调制。这类被动独立的可见光-近红外线-长波红外线调控智能窗户有潜力应用于不同气候区域。[论文详细信息]


Temperature-adaptive radiative coating for all-season household thermal regulation

实现家用四季热调空的温度自适应辐射图层


(导读 阿金)屋顶涂层的辐射制冷功能在炎热季节可发挥最大功效,但冬季却会过度制冷从而消耗更多的制暖成本。本研究开发出一种温度自适应辐射涂层(TARC),可优化吸收太阳能,并且根据室外温度,受到光子放大的金属-绝缘体转变驱动,自动在制冷和保暖之间切换。模拟结果表明该系统优于现有的屋顶涂层材料,在大部分气候条件下可节省能量,尤其是季节多变地区。[相关报道:这种具有智能“开关”的屋顶涂料,能让你的房子冬暖夏凉、智能调节温度]



物理学


Many-body–localized discrete time crystal with a programmable spin-based quantum simulator

具有可编程自旋量子模拟器的多体局域离散时间晶体


(导读 阿金)离散时间晶体(DTC)是物质非平衡相位,呈现时间平移对称破缺。本研究使用量子模拟平台,控制金刚石中的碳-13核自旋,观察到多体局域DTC的标志性特征。研究人员演示了寿命加倍的长振荡周期,确认对初始状态具备鲁棒性,在多体光谱中展现特征性时间晶体有序性。该结果引入了基于固态自旋的可编程量子模拟器,有助于深入探索多体物理学。[相关报道:量子计算机成功创造时间晶体]


Information scrambling in quantum circuits

量子电路中的信息置乱


(导读 阿金)量子系统中的相互作用能将最初局域化的量子信息传播入整个系统的多个自由度中。本研究测量了乱序相关因子(OTOC)的时间依赖演变和涨落,在实验条件下调查了53个量子比特的量子处理器上的量子置乱动力学。通过工程改造量子电路,区别操作扩散和操作纠缠,观测到不同量子特征。所有结果为研究复杂且实际的物理观测特征提供新途径。[论文详细信息]


Atomic-scale visualization of topological spin textures in the chiral magnet MnGe

原子尺度可视化手性磁体锗化锰中的拓扑自旋织构


(导读 阿金)诸如锗化锰(MnGe)之类的手性磁体中的拓扑自旋织构有助于推进磁存储和计算技术。本研究通过自旋极化扫描隧穿显微镜为MnGe薄膜成像,揭示了各种与原子尺度结构相关的织构。图像展现了与体块对比鲜明的螺旋条纹磁畴,以及相关的螺旋磁畴。而结合微磁模型,发现三个螺旋磁畴通过两种方法生成不同拓扑自旋织构。而通过电流/电压脉冲或施加磁场可逆向操控其中一种织构,从而为进一步应用提供新思路。[论文详细信息]



其他


【COVID-19-新冠】Exponential growth, high prevalence of SARS-CoV-2, and vaccine effectiveness associated with the Delta variant

新冠病毒的指数增长、高流行率,以及与Delta变异株相关的疫苗有效性


(导读 阿金)本研究观察了2021年6月和7月间新冠疫情持续的指数增长情况,当时Delta变异株取代Alpha变异株,在疫苗接种较少的年轻群体中普遍流行。与接种两针的人口相比,未接种疫苗人口的病毒流行率有三倍之高。同一时间,接种两针的人群中疫苗有效性估计在50%到60%之间。Delta变异株流行时增加的社交混合接触促进感染的稳定增长。[论文详细信息]


【Ecology-生态】Ecosystem fluxes during drought and recovery in an experimental forest

实验性森林中干旱和恢复期的生态系统通量


(导读 阿金)严重干旱威胁全球生态系统功能。本研究调查了干旱如何影响碳通量和水通量以及土地-植物-大气相互作用,研究人员跟踪了实验性封闭森林中的二氧化碳和深水标记脉冲和挥发性有机化合物(VOC),发现生态系统动力学受到不同植物功能组对干旱的响应驱动。对干旱敏感的冠层树木在总通量中占主导地位,同时对表层土壤干旱化响应最强烈。该结果揭示了调控干旱影响和生态系统气候易感性的不同功能群策略。[论文详细信息]