生物学
Biology
The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China
中国早期志留纪最古老的完整有颌脊椎动物
（导读 领研网）由朱敏院士团队在重庆、贵州等地志留纪早期距今约 4.4 亿年的地层中发现“重庆特异埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”，填补了全球志留纪早期有颌类化石记录的空白。本研究报告有颌的蠕纹沈氏棘鱼（Shenacanthus vermiformis）是迄今所知最早的保存完好的软骨鱼，确证了鲨鱼是从“披盔戴甲”的祖先演化而来。而另一种有颌鱼类奇迹秀山鱼（Xiushanosteus mirabilis）则糅合了多个盾皮鱼大类的特征，为探究有颌类生命之树根部主要类群的起源，和脊椎动物头骨演化提供了珍贵资料。[相关报道：中科院古脊椎所连发4篇 Nature，揭示“从鱼到人”关键演化证据]
Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages
盔甲鱼解剖结构和脊椎动物成对附肢的起源
（导读 领研网）本研究从“重庆特异埋藏化石库”中挖掘的无颌盔甲鱼类灵动土家鱼（Tujiaaspis vividus）为脊椎动物成对附肢起源提供关键化石证据。[相关报道：中科院古脊椎所连发4篇 Nature，揭示“从鱼到人”关键演化证据]
The oldest gnathostome teeth
最古老的有颌类牙齿
（导读 领研网）在本研究中，科学家团队勘察了“贵州石阡化石库”，发掘出代表最古老的、有颌类牙齿的双列黔齿鱼（Qianodus duplicis）齿旋，将牙齿最早化石证据提前了 1400 万年。[相关报道：中科院古脊椎所连发4篇 Nature，揭示“从鱼到人”关键演化证据]
Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China
华南下志留纪多棘刺软骨鱼
（导读 领研网）在第四篇研究中，研究人员发现新塑梵净山鱼（Fanjingshania renovata）棘刺，表明在志留纪早期，原始软骨鱼类已经演化出典型的栅棘鱼形态，兼具硬骨鱼类的组织学特征，是毫无争议的最早有颌动物，这也将棘鱼类的出现向前推了 1500 万年。[相关报道：中科院古脊椎所连发4篇 Nature，揭示“从鱼到人”关键演化证据]
Control of cell state transitions
细胞状态转换的控制
（导读 阿金）理解细胞状态转换并有目的地调控是生物学的长期挑战。本研究展开细胞状态转换评估和调控（cSTAR），该方法可映射细胞状态、建立状态之间的转换模型，判断预期的干预效果以改变细胞命运。cSTAR在实验过程中表现出的能力将有助于进一步设计可操控细胞发育通路的方法，并制定可能的治疗干预方案。[论文详细信息]
Glucose-driven TOR–FIE–PRC2 signalling controls plant development
葡萄糖驱动的 TOR-FIE-PRC2 信号传导控制植物发育
（导读 阿金）营养物质和能量是动植物发育程序的核心调控因子，而雷帕霉素（TOR）激酶的演化保守靶点是营养物质和能量信号传导的主要整合因子。本研究报告葡萄糖激活的TOR激酶调控拟南芥全基因组组蛋白H3在K27处三甲基化（H3K27me3），调控细胞命运和发育。葡萄糖-TOR-FIE-PRC2信号传导过程调节催化作用诱导的开花转变，是营养检查点，导致关键转录因子基因的表观遗传沉默。该结果揭示了表观基因组直接重编程过程中营养物质信号传导的基本机制。[论文详细信息]
Pandemic-scale phylogenomics reveals the SARS-CoV-2 recombination landscape
大流行病规模的系统基因组学揭示新冠病毒重组景观
（导读 阿金）在新冠疫情流行期间，基因组数据生成超过了现有分析平台的能力，削弱了病毒演化的实时分析。本研究使用一套全新的系统基因组学方法，搜寻几乎所有的新冠病毒系统发育重组谱系，识别出589个重组事件，表明约有2.7%已测序过的新冠病毒基因组可检测到重组源头。据推断，重组断点不成比例地发生在包含刺突蛋白的基因组区域。结果强调实时分析重组情况的需求，从而全面跟踪新冠病毒疫情期间以及前后的病毒重组情况。[论文详细信息]
Long-primed germinal centres with enduring affinity maturation and clonal migration
具有持久亲和力成熟和克隆迁移的长寿生发中心
（导读 阿金）生发中心是抗体演变的动力核心。在本研究中，研究人员每两天给恒河猴进行一次免疫接种，包含了剂量递增的HIV抗原，为期12天，以便让免疫系统学会靶向HIV，随后有两组恒河猴10周后继续接受疫苗加强针，结果发现生发中心B细胞（BGC）至少能够持续存活6个月，基因测序分析则发现即使未接种加强疫苗，恒河猴在6个月后仍然拥有稳定持久的HIV抗体群体。该结果表明长寿的生发中心对进一步的疫苗研发提供新思路。[论文详细信息]
CLN3 is required for the clearance of glycerophosphodiesters from lysosomes
CLN3 是从溶酶体中清除甘油磷酸二酯所必需的
（导读 阿金）溶酶体功能众多，包括降解大分子，向细胞核传导信号，在许多人类疾病中都会发生溶酶体失调。本研究开发出LysoTag小鼠模型，可组织特异分离完整的溶酶体，从而探索溶酶体跨膜蛋白质CLN3，发现缺乏CLN3的小鼠大脑中会大量积聚甘油磷酸二酯（GPDs），而且CLN3的缺失会干扰溶酶体中甘油磷脂的分解代谢。结果表明CLN3是溶酶体清除GPDs的必需条件，而巴顿病是一种神经退行性溶酶体储存障碍症，丧失甘油磷脂代谢功能。[论文详细信息]
Unified rhombic lip origins of group 3 and group 4 medulloblastoma
髓母细胞瘤分子亚群菱唇的统一起源
（导读 阿金）髓母细胞瘤是常见的儿童恶性脑肿瘤，存在四个分子亚群，小鼠模型和跨物种基因组学提供更多证据表明亚群特异的细胞瘤发育起源。本研究使用多组学解析了发育中的人类小脑中髓母细胞瘤亚群的起源，在人类菱唇衍生谱系轨迹中编码的分子特征与维持第三组和第四组髓母细胞瘤的感光受体与单极刷细胞表达一致。结果将临床髓母细胞瘤亚群的分子以及表型特征与人类发育早期阶段菱唇起始联系起来。[相关报道：多组学绘制人胎儿小脑发育髓母细胞瘤分子亚型图谱]
Failure of human rhombic lip differentiation underlies medulloblastoma formation
人类菱唇分化失败是髓母细胞瘤形成的基础
（导读 阿金）本研究表明体细胞突变诱发第四组髓母细胞瘤（G4 MB）富集在核心结合因子α（CBFA）复合物上，相互之间的排斥会影响CBFA2T2，CBFA2T3，PRDM6，UTX和OTX2。CBFA2T2在智人小脑菱唇（RL）脑室下区的祖细胞发育早期就已表达，而G4 MB在转录层面类似于这些祖细胞，但在发育时陷入停滞。人类RL分化的特异属性及对EOMES+KI67+单极刷细胞祖细胞的高度易感性可能让人类更早地发展出G4 MB。[相关报道：致命脑肿瘤有希望预防了！同日两篇《自然》，揭开大脑发育埋下的肿瘤根源]
Living material assembly of bacteriogenic protocells
利用细菌制造“活的”合成细胞
（导读 领研网）原始细胞常常被认为与生命起源有关，可以自我组织，形成有序结构。本研究利用充满活细菌的黏性微滴，来搭建原始细胞，构成的原始细胞可以执行复杂任务，例如通过糖酵解生成ATP，基因转录和翻译，制造RNA和蛋白质等。而且在构建原始细胞48小时后，逐渐产生具有类生命特性的细胞仿生系统。[相关报道：利用细菌制造“活的”合成细胞]
A mechanism for oxidative damage repair at gene regulatory elements
基因调控元件的氧化损伤修复机制
（导读 阿金）基因组氧化损伤是细胞代谢过程中不可避免的结果。本研究表明核有丝分裂器蛋白质NuMA介导的过程可保护启动子免受氧化损伤，NuMA结合RNA聚合酶II的起始形式、暂停释放因子以及单链断裂修复（SSBR）成分，而且这种结合更多出现在氧化损伤的染色质上，在其促进之下TDP1也富集在受损染色质上。该结果从基因调控元件角度揭示了一条重要的DNA氧化损伤修复机制。[论文详细信息]
Columnar structure of human telomeric chromatin
人类端粒染色质的柱状结构
（导读 阿金）端粒在衰老和癌症进程中发挥关键作用，是DNA损伤和损伤应答的靶点。本研究表征了长度为3-kbp的端粒染色质纤维，解析出端粒四核小体及其双核小体单元的冷冻电镜结构。结构展示出核小体紧密堆叠，形成柱状排列，而且重复体异常短小，由132bp的DNA组成，围绕组蛋白八聚体形成连续的超螺旋结构。柱状构象让DNA螺旋同时对DNA损伤和损伤应答敏感。该结果揭示了蛋白质因子维持端粒的基础机制。[论文详细信息]
Methotrexate recognition by the human reduced folate carrier SLC19A1
人源还原态叶酸载体 SLC19A1 对甲氨蝶呤的识别
（导读 阿金）叶酸作为辅因子在一碳单元转移反应过程中发挥重要作用，也在细胞分裂过程中参与核酸合成与氨基酸代谢。本研究报告人源还原态叶酸载体（hRFC）SLC19A1处于apo状态时以及与甲氨蝶呤结合形成复合物时的冷冻电镜结构。结合分子动力学模拟和功能实验，揭示了hRFC在叶酸与抗叶酸药物之间转运选择性的关键决定因子，提出了hRFC识别阴离子的重要特征。[相关报道：人源还原性叶酸转运体结构解析]
地球科学
Geoscience
Antarctic calving loss rivals ice-shelf thinning
南极冰裂解损失情况与冰架变薄相当
（导读 阿金）南极冰架有助于控制冰川冰的流动，目前冰架生长和消融循环的大规模检测数据仍然有限。本研究结合多个光学和雷达卫星遥感观测数据，生成了自1997年起空间上连续的泛南极大陆海岸线情况，从1997年至2021年，南极冰架区域的净损失高达36,701 ± 1,465 km²，而且无法在下一波裂解事件发生之前恢复。通过模型模拟南极海岸线在没有额外反馈情况下的演变过程，发现从2007年其冰架裂解和变薄产生相同的冰架减少，未来可能进一步加剧海平面上升。[论文详细信息]
材料科学
Materials Science
Anomalous slip in body-centred cubic metals
体心立方金属中的异常滑移
（导读 阿金）晶体材料强度和塑形变化由位错的运动和相互作用调控。其中体心立方金属的塑性机制相当复杂。本研究通过投射电子显微镜，展开原位拉伸测试，发现体心立方金属的异常滑移源于高迁移率的多结结构，其滑动速度比单个位错大几个数量级。结果表明观测到的多结结构在动态条件下产生，与几乎所有体心结构金属中存在的异常滑移一致。[论文详细信息]
Tracking single adatoms in liquid in a transmission electron microscope
在透射电子显微镜中跟踪液体中的单个吸附原子
（导读 领研网）透射电子显微镜（TEM）是一种在各种基板上可视化单个原子的现金方法，石墨烯则是原位TEM池的理想窗口材料。本研究展示由中央二硫化钼单层组成双石墨烯液体电池（DGLC），以原子分辨率检测单层上铂吸附原子在水溶液中的动力学。通过成像，研究人员比较了吸附原子在完全水合和真空状态下的位点偏好和动态运动。该结果为达到原子精度的化学过程原位液相成像提供新途径。[相关报道：原位TEM新突破——单原子精度的原位液体成像]
物理学
Physics
Universal control of a six-qubit quantum processor in silicon
硅中六量子比特量子处理器的通用控制
（导读 阿金）未来的量子计算机运行需要大量可靠运行的量子比特，但大量运行量子比特的同时并保持高保真度仍具挑战。本研究在增加量子比特数量的同时实现相当程度的保真度，以确保通用运行、状态准备和测量。研究人员设计、制造并运行一个六量子比特处理器，并着重研究精细的哈密顿工程，在高抽象水平上编程量子电路，实现有效的背景校准，这些都是实现高保真度的量子系统所必需的。该结果为构建大规模量子计算机提供新基础。[论文详细信息]
Topological Chern vectors in three-dimensional photonic crystals
三维光子晶体中的拓扑陈数向量
（导读 阿金）将陈数绝缘体相位从二维拓展到三维需要将陈数推广到三向量，类似于三维量子霍尔效应。本研究使用磁可调谐的三维光子晶体，在实验条件下实现陈数向量以及其拓扑表面态。并证明陈数向量幅度达到六，高于以前拓扑材料中的所有标量陈数。该结果确定陈数向量是三维拓扑材料中的固有体块拓扑不变量，其表面态具有独特的拓扑特性。[相关报道：高达6的Chern向量：三维光子晶体登上Nature]
Photonic topological insulator induced by a dislocation in three dimensions
三维中错位诱导的光子拓扑绝缘体
（导读 阿金）拓扑绝缘体（TIs）的标志是波在拓扑保护边缘通道中的无散射传播。本研究展示三维中具有受保护的拓扑表面态的光子拓扑绝缘体，其保护态通过螺位错实现。研究人员通过进一步引入模态维度将系统转变为三维拓扑系统，从而在二维光子波导阵列中中使用合成维度的概念。晶格位错让具有边缘态的系统能沿着三维轨迹传播。该结果为在光子科学和技术中使用三维拓扑学奠定基础。[论文详细信息]
天文学
Astronomy
Galaxy clusters enveloped by vast volumes of relativistic electrons
被大量相对论电子包围的星系团
（导读 阿金）星系团的核心区域被磁场渗透，充满相对论电子。本研究报告观察到四个星团的射电晕充斥更广泛扩散的射电辐射，所填充的体积是射电晕的30倍，但辐射率比辐射晕中的辐射率低20倍。结果表明相对论电子和磁场延伸到射电晕之外，而星团的外部区域物理条件与内部相差很大。[论文详细信息]
Observations of a Magellanic Corona
麦哲伦星系冕的观测
（导读 阿金）大麦哲伦星云（LMC）和小麦哲伦星云（SMC）是距离银河系最近的大型卫星星系。本研究表明在高度电离的氧中可以直接探测到麦哲伦星系冕，也可通过三重电离碳和硅间接探测到，发现麦哲伦星系冕是多相麦哲伦环星系介质（CGM）的一部分，常见于许多电离状态中，该特征的发现为表征麦哲伦星团及其演化过程提供新线索。[论文详细信息]
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