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Science Vol.350 No.6256, 02 October 2015
Genetic determinants of in vivo fitness and diet responsiveness in multiple human gut Bacteroides
多种人体肠道杆菌对健康以及饮食反应的遗传决定物质
http://www./content/350/6256/aac5992.full
我们对四种人类肠道杆菌菌株（其中两种代表了同一种属）的每一种都构建了上千个转座子突变文库，并且将这四种突变菌株与其他11种野生型菌株同时引入到经无菌处理的小鼠体内，以此形成一个人造的包含15种菌株的人体肠道菌群。小鼠单调地接受着两种不同饮食方案的一种，或者按不同顺序接受两种饮食。量化在不同饮食背景下突变体的丰度使我们可以对健康决定、微环境、稳定性和可塑性进行基因水平上的特征分析，并且生产了一种益生元（阿拉伯糖基木聚糖）对菌群进行定向操纵。以上方法可以被一般化推广，并且有助于鉴定维持或有意调整人类肠道菌群与宿主之间高度互适和可持续关系的关键机制，从而促进身体的健康发展。
Architecture of the fungal nuclear pore inner ring complex
真菌核孔内环复合物的结构解析
http://www./content/350/6256/56.full
核孔复合体（NPC）是双向核质转运的唯一通道。~425kDa的内环复合体（IRC）构成了NPC的中心转运通道及扩散阻挡层，该研究通过对IRC进行重组和跨学科分析，解析了它的蛋白质相互作用网络以及等摩尔配比。Nsp1·Nup49·Nup57组成的核孔蛋白异源三聚体通道（CNT）仅通过核孔蛋白配体Nic96与IRC结合。CNT·Nic96复合体的结构表明，Nic96可作为装配过程中的传感蛋白识别CNT的三维结构，从而介导处于特定状态的CNT嵌入NPC。该研究认为，IRC能够利用一个相对坚硬的框架结构来结合CNT，主要形成了NPC的扩散阻挡层，而并不是使得通道扩张。
Discovery and spectroscopy of the young jovian planet 51 Eri b with the Gemini Planet Imager
双子座行星成像仪下年轻类木行星51 Eri b的发现及光谱测定
http://www./content/350/6256/64.full
年轻系外行星的大气组成及亮度与行星形成机制有关，这些可通过直接观测行星的热辐射测得。凭借着双子星行星成像仪我们发现了一颗系外行星，其母星为51 Eridani，形成距今仅两千万年，轨道半径为13个天文单位。近红外光谱观测表现出很强的甲烷与水蒸气的吸收。按现有模型以光谱数据及1.6至4.0 × 10?6（以太阳亮度为1）的亮度数据预测，该行星有效温度是600至750K。 “热启动”模型根据形成时间和亮度，预测其质量是木星的两倍左右。这颗行星的亮度目前较低，符合“冷起源”核心吸积过程，而木星也可能通过这种过程形成。
End-bonded contacts for carbon nanotube transistors with low, size-independent resistance
碳纳米管晶体管的端触点的接触电阻小且与尺寸无关
http://www./content/350/6256/68.full
突破硅晶体管的限制需要高性能的通道和高质量的电触点。碳纳米管可提供小于10nm的高性能通道，但与硅晶体管一样，其主要问题在于接触电阻随着尺寸减小而增大。我们报道了一项单壁纳米管（SWNT）晶体管技术，其中涉及的端触点方案可以让接触电阻与通道尺寸无关，进而克服了传统的侧面触点与平面触点方案的尺寸限制。高性能的SWNT晶体管的触点长度少于10nm，器件电阻低于36千欧，单晶体管中开电流大于15微安。金属钼与SWNT生成碳化物的反应后形成的p型端触点并未表现出肖特基势垒（Schottky barrier）。这项技术预示着高性能SWNT晶体管使得未来无尺寸限制的器件技术成为可能。
Mega-supra-molecules for safer, cleaner fuel by end association of long telechelic polymers
长遥爪聚合物末端交联形成的巨型超分子可作为更安全清洁的燃料
http://www./content/350/6256/72.full
我们依据统计力学设计的非传统聚合物，能够在低浓度下（质量分数≤0.3%）自组装为巨型超分子（≥5000kg/mol）。单个亚基（末端功能基聚合物）在环状和链状超分子（环-链平衡）中分布的理论处理方法，预示着当且仅当碳骨架很长（>400kg/mol）而关联强度最佳时，可在低聚合物浓度下形成巨型超分子。含聚环辛二烯骨架、羧基或氨基末端的长遥爪聚合物的粘度和散射测量证实了超分子的形成。他们控制雾化和减少阻力的方法与适用于超长共价聚合物的方法一致。由于单个结构单元足够短，可避免流体力学的断链作用（平均分子量400-1000 kg/mol）和可逆结合来对共价键进行保护，从而使得这些巨型超分子克服了剪切降解和动力不匹配的问题。
State shift in Deccan volcanism at the Cretaceous-Paleogene boundary, possibly induced by impact
德干火山于白垩纪-古近纪时期发生的状态转移，可能由撞击引起
http://www./content/350/6256/76.full
火流星撞击和洪水火山活动是引发白垩纪-古近纪物种大灭绝的原因的两个主要猜想。高精度的 40Ar/39Ar数据表明，两种机制从遗传学角度而言有着密不可分的关系，没有哪一种能被孤立出来考虑。现存的德干玄武岩岩浆系统大概在与希克苏鲁伯陨石撞击和白垩纪-古近纪物种大灭绝事件发生的同时期经历了一次状态转移，在那以后总量达70%的玄武岩以更为巨大和更为不定期的爆发形式喷涌而出。这一新时期开始于撞击之后50000年内，这恰好与撞击产生的地震能的瞬态效应相一致。在大灭绝后海洋生态系统的恢复很可能一直受到抑制直到火山活动出现衰退。
Ultrafast 2D IR spectroscopy of the excess proton in liquid water
利用超快二维红外色谱测定多余质子在水中的存在形式
http://www./content/350/6256/78.full
尽管经历了几十年的研究，水合氢离子的结构及氢离子与水分子内氢的互换机制仍不明了。我们通过超快二维红外色谱来研究盐酸水溶液中质子的行为。通过对O-H键伸缩振动的活化及对整个中红外区域中的光谱响应进行检测，我们在3200与1760cm?1处同时发现了Zundel阳离子复合物（[H(H2O)2]+）侧翼区域的拉伸-弯曲振动之间的相互作用。根据拉伸弯曲交叉峰在时域上的变换，我们测定了Zundel复合物的寿命下限为480飞秒，这也表明了Zundel复合物对水溶液中质子的转移起了关键性的作用。
Multiple repressive mechanisms in the hippocampus during memory formation
记忆形成过程中海马体所存在的多种抑制机制
http://www./content/350/6256/82.full
在学习之后的记忆稳定化需要在大脑内进行翻译和转录调控，不过在基因组规模上对学习之后产生的短暂分子变化还没有进行过深入的研究。我们使用核糖体表达谱和RNA测序来量化经过情境性恐惧训练后小鼠海马体的翻译状态和转录水平。我们揭示了三种类型的抑制调控：海马体中核糖体蛋白编码基因的翻译抑制，由学习引起特定基因的早期翻译抑制，以及通过抑制雌性激素受体1(ESR1/ERα)的信号对一些基因亚群进行晚期持续抑制。行为分析中，在海马区过表达神经囊泡膜蛋白1（Nrsn1）（该基因被新鉴定为经受了快速的翻译抑制）或者激活ESR1都能削弱记忆的形成。综上，这项研究揭示了在记忆形成过程中还未得到重视的基因抑制机制的重要性。
Holographic measurements of inhomogeneous cloud mixing at the centimeter scale
厘米级不均匀云系混合的全息摄影测量
http://www./content/350/6256/87.full
大气云层的光学性质和降水效率很大程度上取决于与周围环境的湍流混合。当云中液态水因混合而有所减少时，液滴会在全局范围内均匀地蒸发，或者在另一些极端情形，部分液滴可能完全蒸发而剩下的液体不受影响。本文中，我们使用机载全息成像使最小湍流尺寸下的空间结构与液滴尺寸分布可视化，因而可观察到它们对于雾沫夹带及与晴空混合时的反应。测量结果显示，湍流的云是不均匀的，并且在耗散尺寸内（<1cm）在云层与晴空之间剧烈过渡。局部液滴尺寸分布随着其数密度的变化而剧烈波动，但液滴直径的平均值几乎不变。
Community stability and selective extinction during the Permian-Triassic mass extinction
二叠-三叠纪物种大灭绝中的群落稳定性及选择性灭绝
http://www./content/350/6256/90.full
化石记录包含着经历过极端生物多样性危机后遗留下的标本。在这里，我们检测了地球史上最为严酷的物种大灭绝时期（二叠纪和三叠纪）内南非陆地古群落的稳定性。我们证明，除了物种丰富度以外，稳定性的关键取决于功能多样性和群落交互模式。古群落展现出更少的瞬态不稳定性—相对于有群落组织交替的模型群落—以及在物种大灭绝中有更为巨大的可能性来维系自身的稳定。相比于那些假想的替代群落，一些在生态系统历史中不断演化的功能模式显著支持那些更稳定的群落。
Somatic mutation in single human neurons tracks developmental and transcriptional history
通过单个人体神经元的体细胞突变追踪发育和转录调控历史
http://www./content/350/6256/94.full
神经元能以有丝分裂后的状态存活几十年，这期间其基因组对DNA损伤非常敏感。本文中我们致力于探索人体大脑中神经元体细胞的单核苷酸变异（SNVs）图谱。通过对三个正常个体大脑皮层来源的36个神经元进行单细胞测序，我们鉴定了上千个体细胞单核苷酸变异。不同于生殖细胞系和癌细胞，神经元的SNVs似乎反映出活性转录过程中的损伤，而非DNA复制过程中的错误。体细胞突变绘制出的嵌套谱系树能追溯其发育过程中标志事件，揭示出人类大脑皮层的多克隆结构。因此，大脑中的体细胞突变能长久且持续地记录下神经元从发育到有丝分裂后执行功能的生活史。
Function of the nucleus accumbens in motor control during recovery after spinal cord injury
伏隔核在脊髓损伤后恢复过程中对运动控制的作用
http://www./content/350/6256/98.full
动机（motivation）有利于神经损伤后的修复，然而其中的具体机制尚不清楚。之前的研究普遍认为伏隔核（NAc）可以调节动机驱使的努力，但是并不直接参与运动的控制。在恒河猴颈部脊髓损伤后的手指精细运动恢复实验中，我们通过因果分析鉴定了从NAc到感觉运动皮层（SMC）的神经传导活动流。进一步研究表明在恢复过程的早期，针对NAc的可逆型药物失活会导致SMC中高频震荡活动信号的减弱，并且伴随恢复过程中手指灵活性的暂时难以好转。这些结果都证明了脊髓损伤后的恢复过程中，NAc会上调SMC中的高频活动信号，并且直接参与手指运动的控制。
Aldehyde dehydrogenase 1a1 mediates a GABA synthesis pathway in midbrain dopaminergic neurons
醛脱氢酶1a1介导的中脑多巴胺神经元中GABA合成途径
http://www./content/350/6256/102.full
中脑多巴胺神经元是基底节神经回路的重要组成部分，并在控制精细运动及奖励刺激中发挥着重要作用。最近的研究表明，首要的抑制性神经递质γ-氨基丁酸（GABA）是由多巴胺神经元共同释放的。该研究发现，GABA在多巴胺神经元中的共同释放并不利用传统的GABA合成酶——谷氨酸脱羧酶GAD65和GAD67。该研究揭示了一条由醛脱氢酶1a1（ALDH1a1）介导的进化上保守的GABA合成途径。此外，酗酒后血液中的乙醇浓度能够调节GABA的共同释放，而ALDH1a1的减少会导致饮酒量提升及嗜酒。该研究成果对于中脑多巴胺神经元中GABA共同释放的功能研究具有启示作用，这对于基于奖励刺激的行为和成瘾或许具有重要意义。
Crystal structure of the metazoan Nup62·Nup58·Nup54 nucleoporin complex
后生动物核孔蛋白复合体Nup62·Nup58·Nup54的晶体结构
http://www./content/350/6256/106.full
核孔复合体（NPCs）能够介导核质转运并在核孔蛋白FG结构域的作用下具有运输选择性。该研究对核孔蛋白复合体FG Nup62·58·54复合体进行了结构分析，而该复合体是运输系统的重要组成部分。该复合体是由一个特殊的2W3F卷曲、一个经典的异源三聚体卷曲螺旋以及一个致密的六螺旋束结节相互作用而构成的约13纳米长的三聚体。此外，Nup54还包含有一个类似于铁氧还蛋白的结构域。该研究进一步发现了与NPC锚定有关的异源三聚体Nup93结合模块。复合体Nup62四级结构的变化与三聚体结构并不匹配，而先前的报道认为复合体Nup62四级结构的变化能够引发NPC的整体门控。该研究认为，高度延展的复合体Nup62能够将FG重复区域投射到NPC中心通道中，从而形成阻挡层来保护整个横截面。
（来自Sciencemag.org。翻译：胡家僖、徐丽、牛天宇、张雪、史静雯；审校：史静雯、魏若妍、杨柳。）
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