 图片来源：ATS （导读 胡琦琳）拓扑绝缘体具有单向传播的拓扑边缘态，传播不受缺陷和无序性的影响。本研究提出了拓扑绝缘体激光器的概念和理论。无外磁场情况下，激光模式展现为受“拓扑保护”的传输。其拓扑性质使得激光不受缺陷和无序化的影响，即使在极高增益下也能获得单模输出。拓扑绝缘体激光器由此在理论上得到验证。 Abstract  Topological insulator laser: Experiments 拓扑绝缘体激光器：实验 Mordechai Segev, Demetrios N. Christodoulides, et al. http://science./content/359/6381/eaar4005 （导读 胡琦琳）拓扑绝缘体中电子的输运不会受到缺陷和无序化的散射影响。应用这个属性，本研究展示了一种基于非磁性拓扑绝缘体的激光系统，可以输出单模激光，不受缺陷或无序影响，且相较于常规拓扑材料具有更高的斜效率。研究结果为有源拓扑器件的设计提供了参考。 Abstract  Real-time imaging of adatom-promoted graphene growth on nickel 镍基底上吸附态原子促进石墨烯生长的实时成像 Cristina Africh, Maria Peressi, et al. （导读 阿金）单个吸附原子可以参与许多发生在固体表面的物理化学过程。本研究展示了在镍（Ni）基底上生长的石墨烯相关过程中单金属吸附原子的催化作用。通过毫秒分辨率扫描隧道显微镜成像直接捕获到在石墨烯薄片生长边缘的单个 Ni 原子的催化行为。研究结果揭示了单原子催化剂活性的控制机制。 Abstract  生物学 Biology Diurnal transcriptome atlas of a primate across major neural and peripheral tissues 灵长动物主要神经和外周组织的昼夜转录组图谱 Howard M. Cooper, Satchidananda Panda, et al. （导读 郭怿暄）昼夜基因表达模式使组织可以在特定时间具有特异功能。本研究对灵长类动物狒狒包括 22 个脑区在内的 64 种组织，在 24 小时内间隔 2 小时进行取样，进行转录组分析。发现转录具有高度节律性，绝大多数参与细胞基本功能的广泛表达基因表现出组织特异性的节律性表达。节律性基因表达高峰集中在黎明和黄昏，夜晚初期为静止期。 Abstract  Phenotype risk scores identify patients with unrecognized Mendelian disease patterns 表型风险指数可用于识别携带未知孟德尔式突变的患者 Joshua C. Denny, Lisa Bastarache, et al. （导读 阿金）传统的遗传关联性研究可能会忽视突变与表型彼此之间细微的或一对多的相关性。本研究对电子健康记录（EHR）中的 1204 例孟德尔疾病的临床表型进行综合分析，归纳出表型风险指数（PheRSs）。验证结果显示，PheRS 能够识别出众多与患者表型相关的未知罕见突变，有助于病理机制研究和临床鉴定。 Abstract  Random heteropolymers preserve protein function in foreign environments 随机杂合共聚物在陌生环境中维持蛋白质功能 Ting Xu, Brian Panganiban, et al. （导读 阿金）在合成聚合物中加入蛋白质，可以产生具有特殊功能的新材料，但使蛋白质在此种材料中保持活性是个难题。本研究基于理论分析，设计出包含四种单体的随机杂合共聚物，这种共聚物可以模拟天然条件下的无序蛋白，从而帮助融入的蛋白质完成体外合成和正确折叠。该方法对膜蛋白有效并可制成含酶的毒素吸附塑料。 Abstract  Organometallic and radical intermediates reveal mechanism of diphthamide biosynthesis 有机金属和自由基中间体揭示了白喉酰胺生物合成的机理 Brian M. Hoffman, Min Dong, et al. （导读 柳寒石）白喉酰胺生物合成涉及 SAM 酶催化的 C-C 键形成，该过程中 SAM 中 C-S 键发生断裂并生成 ACP 自由基。作者利用快速冷冻技术，捕获了 ACP 自由基生成过程中的一个有机金属中间体，并结合古菌中白喉酰胺 SAM 酶的晶体结构，揭示了在 Fe-S 簇附近发生 C-S 键断裂的机制，并解释了 SAM 酶选择性切割 C-S 键的原因。 Abstract  GDV1 induces sexual commitment of malaria parasites by antagonizing HP1-dependent gene silencing GDV1 通过拮抗 HP1 依赖性基因表达沉默诱导疟疾寄生虫的有性生殖 Till S. Voss, Michael Filarsky, et al. （导读 阿金）引发疟疾的疟原虫分化成配子体来感染蚊子传播疾病，其有性生殖由转录调节因子 AP2-G 的激活触发。本研究发现恶性疟原虫配体子发育 1（GDV1）基因是有性生殖的上游激活剂，它靶向异染色质，通过拮抗异染色质蛋白 1（HP1）依赖性基因表达沉默，解除对 AP2-G 的抑制，从而作为响应生殖转换环境因素的效应分子诱导生殖分化。 Abstract  Precursors of logical reasoning in preverbal human infants 说话前人类婴儿逻辑推理的前兆 Nicoló Cesana-Arlotti, Ana Martín, et al.  图片来源：fatherly.com （导读 柳寒石）当婴儿面对矛盾的信息时，他们会利用基本的逻辑观念去修正自己的假说。作者通过对 12 和 19 个月大的婴儿进行研究发现，在潜在的推理的瞬间，婴儿的瞳孔扩张，并且视线会转向矛盾的物体。这种眼球运动为标志的现象和成年人对于此类事情的处理过程相似。表明参与动态景象理解的直觉和稳定的逻辑结构，或许是人类思维的一部分。 Abstract  Astrocyte-derived interleukin-33 promotes microglial synapse engulfment and neural circuit development 星形胶质细胞来源的白介素-33 促进小胶质细胞的突触吞噬和神经回路发育 Anna V. Molofsky, Ari B. Molofsky, et al. （导读 齐睿娟）先天性免疫信号可调节周围组织重塑，但对 CNS 突触的影响仍是未知。本研究显示白介素-1 家族细胞因子白介素-33（IL-33）可由发育中的星形胶质细胞产生，对于维持正常突触数目以及脊髓和丘脑中的神经回路功能发育至关重要。IL-33 主要在生理条件下向小胶质细胞发出信号，促进小神经胶质突触吞噬，且可引起体内依赖于小胶质细胞的突触消耗。本项研究揭示了在 CNS 发育期间维持突触体内平衡所需的细胞因子介导的机制。 Abstract Rev-erbα dynamically modulates chromatin looping to control circadian gene transcription Rev-erbα 蛋白动态调节染色质成环以控制基因转录的昼夜节律 Kyoung-Jae Won, Mitchell A. Lazar, et al. （导读 阿金）动物基因表达具有昼夜特征，该效应由机体的分子“钟表”调控。本研究发现小鼠肝脏的昼夜节律由增强子和基因启动子之间的节律性相互作用调控，其中 Rev-erbα 蛋白是核心的转录抑制因子，它通过一系列蛋白质复合物组装调控和表观遗传调控，来破坏相关启动子和增强子形成的功能性环状结构，从而关闭基因转录过程。 Abstract Lysosome activation clears aggregates and enhances quiescent neural stem cell activation during aging 溶酶体激活清除聚积物并增强衰老中静止的神经干细胞活化 Anne Brunet, Dena S. Leeman, et al. （导读 郭怿暄）成人大脑中存在静止和活化的神经干细胞（NSC）。二者的转录组在蛋白稳态网络中存在差异，活化 NSC 中存在活跃的蛋白酶体，而静止 NSC 具有大个溶酶体。年轻小鼠的静止 NSC 中大量蛋白聚积物存在于溶酶体中，干扰溶酶体活性或衰老都会造成蛋白聚积物累积，干细胞活化能力下降。增强衰老静止 NSC 的溶酶体通路活性有助于蛋白聚积物清除，改善其活化能力。 Abstract Mutation dynamics and fitness effects followed in single cells 单细胞中突变的动态变化及其健康效应 Lydia Robert, Marina Elez, et al. （导读 郭怿暄）此前在单细胞中直接观察突变的动态变化及健康效应十分困难。本研究结合微流体，延时成像及大肠杆菌中不匹配修复系统的荧光标签，直接观察到了单个细胞中的突变产生，揭示这一过程为泊松动态过程。在追踪数百代积累了约 2 万个突变后，发现其中 1%为致死性，非致死性突变的健康效应呈现重尾分布，其中准中性突变占主导。 Abstract 地球科学 Geoscience Protecting marine mammals, turtles, and birds by rebuilding global fisheries 通过重建全球渔业来保护海洋哺乳动物、海龟和鸟类 Matthew G. Burgess, Grant R. McDermott, et al. 图片来源：WWF （导读 阿金）减轻全球渔业压力需要终结针对目标物种的过度捕捞，实现渔获最大化。本研究比较渔获利益最大化要求的渔业压力变化与为扭转 20 种海洋动物受兼捕影响种群持续下降趋势的所致渔业压力变化，预计渔获利益最大化会停止或减缓约一半濒危种群数量下降。表明全球濒危物种间接受益于商业捕捞管理的改善。 Abstract Oklahoma's induced seismicity strongly linked to wastewater injection depth 俄克拉荷马州的地震活动与废水注入深度关系紧密 Thomas Gernon, Thea Hincks, et al. （导读 阿金）2009 年起俄克拉荷马州地震活动急剧上升与废水注入有关。本研究使用贝叶斯网络建立空间、运行和地震活动参数的条件依赖性关系模型。发现废水注入深度与地震动能释放强烈相关，注入速度在基地界面附近影响更大。该方法能够帮助调整废水处理，减轻其诱发地震的影响。 Abstract Factoring stream turbulence into global assessments of nitrogen pollution 水流湍流成为全球氮污染评估因子 Stanley B. Grant, Morvarid Azizian, et al. （导读 阿金）大量氮排放入河流威胁人类和生态系统。本研究分析美国境内河流源头水流数据，揭示水流湍流对硝酸盐的去除率存在从前未知的上限，该上限非常接近于低浓度污染河流中的去除率，为河流修复设计和评估氮污染对水质和全球氮循环影响提供新思路。 Abstract 作者：[美]珍娜·莱文 |
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