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《科学》杂志——3月5日当周收录指南

黄琨

科学

【1】秋天变暖,蝴蝶变少

昆虫减少

最近的许多研究表明,在过去几十年里,昆虫数量急剧下降,蝴蝶也不例外。Forister等人分析了由专家和社区科学家收集的3个不同数据集,发现蝴蝶的数量在过去40年中有所下降。尽管下降的驱动因素很复杂,但作者发现气候变化,尤其是秋季的温暖月份,可以解释很大一部分问题,不过夏季的变暖实际上才占了大头。这项工作表明,气候变化的影响可能是潜在的,会造成意想不到的影响。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1042

【2】两阶段的轻量化

冶金学

脱合金化可以在金属中产生空隙,减少材料的重量。但当固体部分低于30%时,材料的力学性能会迅速下降。Shi等人发现,使用2个步骤进行脱合金,可以生成固体分数低至12%的银金合金。而且出乎意料的是,这一过程不会降低机械性能,还能允许合成大样品。该策略适用于其他合金系统,为制造坚固和轻质材料提供了途径。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1026

【3】一颗8秒差距外飞过的岩石行星

地外行星

大多数系外行星都是用径向速度法(RV)或凌日法探测到的,这2种方法只能提供有关行星物理性质的有限信息。不过,在2种方法同时检测到1颗行星的罕见情况下,其结合可以提供行星的质量、半径和密度等信息。Trifonov等人利用RV和凌日法数据确定了一颗行星gliese486b。寄主恒星是一颗距离我们只有8秒差距的红矮星,这是已知的距离我们最近的系外行星系统之一。gliese486b是一个多岩石的超级地球,其平衡表面温度为700开尔文。作者说,从观测上看,它有利于寻找大气层。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1038

【4】时空中的电子动力学

光谱学

在一场实验中跟踪分子激发和电子转移的时空过程,是光谱学在化学领域的一个长期目标。Wallauer等人将层析光电子成像与飞秒泵浦探针方案相结合,以空间和时间分辨率追踪表面吸附分子的激发态分子轨道。这为研究表面化学反应和分子间电荷转移等过程中的超快电子转移动力学开辟了一个新的窗口。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1056

【5】吩嗪释放磷酸盐

微生物学

细菌会分泌出多种具有化学反应性的小分子,在不同的环境中提供多种功能。细菌分泌出多种具有化学反应性的小分子,在不同的环境中提供多种功能。吩嗪通常被认为是抗生素,但它们也可以参与环境氧化还原反应,特别是与铁的反应。McRose和Newman发现,吩嗪在由外部添加或由细菌在内部制造时,会从矿物表面以磷酸盐的形式释放磷(P)。这些分子的产生受响应P限制的信号通路的调控。在P限制下,无法产生这些分子的菌株生长较慢,但可以通过添加外源性苯那嗪来拯救。作者认为,铁氧化物还原溶解有利于磷的释放,这可能是微生物在某些环境中获得磷的一种机制。通常被认为是抗生素,但它们也可以参与环境氧化还原反应,特别是与铁的反应。麦克罗斯和纽曼发现,苯那嗪在外源性添加或由细菌原位制造时,可以从矿物表面以磷酸盐的形式释放磷(P),这些分子的产生受响应P限制的信号通路的调控。在P限制下,无法产生这些分子的菌株生长较慢,但可以通过添加外源性吩嗪来挽救。作者认为,铁氧化物还原溶解有利于磷的释放,这可能是微生物在某些环境中获得磷的一种机制。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1033

【6】通往通用流感疫苗

流感

季节性疫苗对不同病毒在保护效果上存在差异,因此研制通用流感疫苗至关重要。Darricarrère等人目前已经将一种通用流感疫苗推向了临床试验阶段。作者用铁蛋白纳米颗粒上的无头血凝素稳定的干抗原给非人灵长类动物接种疫苗。这些疫苗产生的抗体能中和多种流感病毒株,表明它们能在体内提供对流感病毒的广泛保护。这些疫苗目前正在进行临床试验,有望成为具有广泛保护性的流感疫苗。

原文:https://stm.sciencemag.org/content/13/583/eabe5449.abstract

【7】脓毒症漏液的来源

生理学

对于脓毒症引起的全身炎症,一个治疗难点是因为内皮细胞通透性增加,会导致广泛的组织水肿和免疫细胞浸润。Maier Begandt等人发现了一条在静脉中被促炎细胞因子——肿瘤坏死因子-α(TNFα)特异激活的途径。TNFα在脓毒症期间其循环水平显著增加。TNF-α治疗导致Pannexin 1通道的激活,最终导致静脉而非动脉紧密连接的破坏。与对照组相比,脓毒症引起pannexin1缺陷小鼠的肺水肿较少,致死性也较低。

原文:https://stke.sciencemag.org/content/14/672/eaba2940/tab-article-info

【8】红细胞研究的一个重要日子

血液学

由于缺乏人体红细胞生成的体内模型,目前对镰状细胞病(SCD)等原发性人类红细胞(huRBC)疾病和疟疾等传染病的研究存在阻碍。Song等人将人胎肝细胞移植到存在免疫缺陷并被基因工程改造过人类造血相关基因的MISTRG小鼠体内。这种方法是不成功的,因为成熟的huRBC在小鼠肝脏中被迅速破坏了。然后,他们用CRISPR-Cas9将这些小鼠突变成一种缺乏延胡索乙酸水解酶的种类,使它们能够用植入的人类肝细胞代替小鼠肝脏。这些小鼠表现出增强的人类红细胞生成和huRBC循环存活率,并且当与SCD衍生的造血干细胞重组时,可以重现SCD病理学。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1019

【9】大自然对疾病的有效响应

传染病

随着COVID-19大流行的出现,全球呼吁实施“社会隔离”来控制传播。在世界各地,有些人反对这一要求,认为这是不必要的或无效的。然而,社会隔离是动物疾病的自然后果,包括人类和非人类。Stockmaier等人回顾了动物种群对疾病的反应,并揭示了这些反应如何自然地限制疾病传播。了解这些自然反应及其对致病性传播的影响,可以从流行病学角度,深入了解我们自己对大流行挑战的反应。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/eabc8881

【10】精子特异性自然选择

精子基因组学

精子细胞在遗传上是单倍体的,但由于连接细胞的细胞质桥,它们可以转录成二倍体。然而,有些基因转录本并不共享。Bhutani等人对小鼠、牛和猕猴的单精子进行测序,以确定这些自私自利的转录物表达的扭曲程度,作者称之为基因信息标记(GIM)。研究这些GIM的进化压力,他们发现它们表现出正选择的特征,但倾向于偏向精子的功能。这一观察结果解释了为什么相对于其他组织,睾丸表现出独特的基因表达模式。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/eabb1723

【11】把肿瘤抑制物变成靶标

肿瘤

肿瘤抑制基因如TP53(肿瘤蛋白P53)在癌症的发病机制中起着关键作用,但不幸的是,它们很难被靶向,因为它们不会产生药物可以抑制的过度活性蛋白。Hsiue等人发现了一种利用人体自身免疫系统靶向与癌症相关的突变型p53蛋白的方法(见第2篇文章)。作者鉴定了这种突变蛋白的一个独特片段,描述了其呈现给T细胞的结构基础,并设计了一种双特异性抗体来刺激T细胞杀死p53突变癌细胞。

原文:

https://science.sciencemag.org/content/371/6533/eabc8697

https://science.sciencemag.org/content/371/6533/996

【12】有的喜欢热的,有的不喜欢

酶进化

酶在增强化学反应性的特性和有助于稳定结构的特性之间存在微妙的平衡。这2个特征都很重要,既可以是不相关的,也可以是对立的。Pinney等人将关于酮甾体异构酶(KSI)的嗜热和嗜中温变体的大量实验,与来自多种细菌酶的生物信息学数据相结合,揭示酶的热适应分子决定因素。对于KSI,他们观察到活性和热稳定性之间的折衷,这种折衷可以归结为一个单一的活性位点残基。利用更大的数据集,他们确定了在更高温度下有利于个体氨基酸替换的模式,并考虑了稳定相互作用网络的发展的方式。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/eaay2784

【13】细胞胆固醇传感器

结构生物学

细胞内胆固醇水平受固醇调节元件结合蛋白(SREBP)途径控制。当细胞有足够的胆固醇时,调节胆固醇代谢的转录因子被隔离在内质网膜上,但是当胆固醇耗尽时,转录因子被释放以激活参与胆固醇合成和摄取的基因的表达。Yan等人测定了人类SREBP中包含蛋白质Scap和Insig-2的中心复合物的结构。这2种膜包埋蛋白经历25-羟基胆固醇(25HC)依赖性结合,必须解离才能激活通路。结构显示25HC被夹在Scap和Insig-2之间以促进它们的结合。突变分析与结构模型一致。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/996

【14】形成早期心脏

心脏发育

心脏是发育过程中形成的第1个器官,对胚胎的存活至关重要。在发育早期,构成心脏的各种细胞类型的精确分子特征很难确定。Tyser等人采用转录、成像和遗传谱系标记相结合的方法,来描述参与小鼠胚胎心脏形成的细胞的分子特征和精确位置。这种方法使他们能够识别已知的最早的心外膜祖细胞,即心脏最外层,心脏是心脏发育和损伤过程中信号和细胞的重要来源。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/eabb2986

【15】巨噬细胞把它们封在体腔

免疫学

位于体腔的GATA6+巨噬细胞具有吞噬和修复功能。然而,这些细胞识别和迁移到损伤部位的机制仍不清楚。通过对小鼠腹腔的活体成像,Zindel等人报告了GATA6+巨噬细胞在一个与血栓形成极为相似的过程中迅速聚集成血块样结构(见Herrick和Allen的观点)的过程。这些聚集体的形成需要巨噬细胞清道夫受体结构域的表达,之后会起到堵塞伤口和促进愈合的作用。在医疗过程中,当巨噬细胞聚集体促进腹部瘢痕组织(即粘连)的产生时,这一途径可能在无意中激活。因此,在导致体腔损伤的手术后,抑制巨噬细胞清道夫受体可能是一种有用的治疗方法。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/eabb2986

【16】气候变化的火山源

气候变异性

北大西洋年代际振荡(AMO)是以北大西洋为中心的50-70年的准周期气候变化,长期以来被认为是气候系统的一种内部振荡。Mann等人现在表明,这种变化是由高振幅爆炸性火山作用的从外部推动的。他们使用了一系列的气候模型来评估AMO的成因,发现火山是最重要的影响,而且没有证据表明它是在上个千年由内部产生的。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1014

【17】两极分化击中靶心

铁电材料

聚合物基铁电材料是一种很有吸引力的材料,因为它们可以廉价地进行溶液处理,并且比陶瓷具有更大的灵活性。Guo等人在铁电聚合物中发现了同心圆的极化带,看起来像靶心(见第2篇文章的透视图)。这种自组织的环形结构与聚合物链的轴线垂直排列,作者证明其能够对红外辐射的选择性吸收和对太赫兹辐射的操纵。聚合物中这种独特的结构,可能对探索和利用其他奇异效应有益。

原文:

https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1050

https://science.sciencemag.org/content/371/6533/992

【18】x射线双星中的一个重黑洞

黑洞

如果一个黑洞与一颗伴星相互作用,这个系统就会发出x射线,形成一次射电喷射。这些x射线双星中的黑洞质量都低于用引力波探测到的质量,这对大质量恒星形成黑洞的模型提出了挑战。Miller-Jones等人利用射电天体测量学来精确计算到天鹅座X-1的距离,天鹅座X-1是一个研究得很好的X射线双星。他们得出了比先前估计的更长的距离,进而将系统中黑洞的质量提高到21个太阳质量。这一结果对恒星演化模型中的恒星风质量损失率提出了挑战。

原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1046

【19】用新方法“看到”颜色

感觉知觉

色彩感知是许多生物在物理世界中导航的重要方法。迄今为止,人们认为感知颜色的能力取决于眼睛或含有视蛋白受体基因的最小接受细胞的存在。Ghosh等人的研究表明,觅食的秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)蛔虫没有眼睛或视蛋白,但可以分辨出一种细菌垫释放毒素(见第2篇文章)后呈现的蓝色。他们认为蠕虫是通过检测蓝光和琥珀色光的比值来实现的,这一过程至少依赖于2个细胞应激反应基因。不同秀丽隐杆线虫对不同的光线比值感知不同,表明该途径具有生态作用。

原文:

https://science.sciencemag.org/content/371/6533/1059

https://science.sciencemag.org/content/371/6533/995

【20】选择性红细胞清除

T细胞

在癌症和慢性病毒感染中,T细胞功能障碍会导致免疫逃避,而诱导自身反应性T细胞功能障碍的策略可能促进自我耐受。Watkins等人利用噬菌体展示确定了一种人抗体片段(Fab),可以选择性结合红细胞的,使抗原靶向于脾抗原呈递细胞,迅速清除凋亡的红细胞。Fab栓系抗原诱导需要Batf3依赖树突状细胞的小鼠抗原特异性T细胞功能障碍,对抗原再激发的反应持续至少3个月。在实验性自身免疫性脑脊髓炎的小鼠模型中,红细胞靶向抗原阻止了脑源性T细胞参与自身免疫病理,证明了利用红细胞清除途径解除过度活跃T细胞的治疗潜力。

原文:https://immunology.sciencemag.org/content/6/56/eabe1801


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