冰期中被厚冰架覆盖的淡水北冰洋

 

Nature封面：冰岛的钻石海滩和杰古沙龙冰河湖。Nature杂志第7844期封面文章报道了在最近的两次冰期中，北冰洋和旁边的北欧海曾主要由淡水组成，还被一个很厚的冰架覆盖。一直很难有证据证实北冰洋的大部分面积曾被冰架覆盖。Walter Geibert和同事分析了海洋沉积岩芯中的钍-230。钍-230来自盐水中的铀衰变。他们发现北冰洋和北欧海的多个岩芯层中都缺少钍-230，并认为这意味着不存在盐水。研究认为，冰架起到了大坝的作用，隔开了大西洋的盐水涌入。这一过程导致该地区在7万～6.2万年前及15万～13.1万年前充满了淡水。

 

人类基因组计划下的大发现时代

 

Nature封面：描绘了人类基因研究的发展历程。同心环代表人类染色体，不同的峰代表序列草图公布前（环上方）和公布后（环下方）引用该染色体上每个基因的出版物相对数量。Nature杂志第7845期封面文章报道了人类基因组序列草图如何帮助重塑生物学和医学研究，并细数了如今项目在数据采集、管护、获取方面存在的挑战。20年前，人类基因组计划（Human Genome Project）公布了首个完整的人类基因组序列草图，相关论文浓缩了近15年的研究工作。从此以后，科学界满怀期待地迈入了“后基因组”时代。

 

小扭转角度双层石墨烯的晶格动力学定域化研究

 

Nature封面：探究扭曲二纬材料（Probing twistronics）。Nature杂志第7846期封面文章报道了用纳米-拉曼光谱中的可见光对重构的扭转双层石墨烯进行了成像，并研究了这种晶格的振动模式。Ado Jorio和他的同事们将双层石墨烯的两个晶体网络稍微旋转，得到一种扭转结构，最后得到的晶格在原子水平成像后，揭示了一些振动模式具有定域化特征，并让研究团队得以探究这对电子性能的影响。研究结果朝着理解声子相关效应迈进了一步，或有助于“扭转电子学”（twistronics）的发展。

 

提高载流子管理制备高效率钙钛矿太阳能电池

 

Nature封面：太阳能电池。Nature杂志第7847期封面文章报道了一种制备钙钛矿太阳能电池的整体方法，能够提高对电荷载流子的管理。基于金属卤化物钙钛矿的太阳能电池由于电荷载流子复合过多，钙钛矿的光吸收能力一直受限。Jangwon Seo和同事们开发了一种制备高质量氧化锡电子传输层的沉积技术，并将其与一种能精确调控两种钙钛矿材料组合的策略相结合，从而在不牺牲太阳能电池活性层带隙的情况下提高光电性能。研究团队最后得到的太阳能电池拥有25.2%的光电转换效率，与硅电池相近，说明这两种技术的性能差距正在迅速缩小。

（本页期刊封面图来自Nature官网）

 

警察的种族和性别在芝加哥警民互动中的作用

 

Science封面：多样性和警务。Science杂志第6530期封面文章报道了在美国警察枪杀黑人事件备受关注之后，了解警察和平民的种族和性别是否会影响他们的互动十分重要。多元化是一项被广泛提议的警务改革，但由于数据的限制，很难测试不同身份的警官在类似情况下的行为是否不同。根据芝加哥的微记录，一项新的研究表明，与白人和男性警察相比，来自边缘群体的警察使用武力的频率更低，对轻微违法行为的拦截和逮捕也更少，尤其是西班牙裔和黑人警察，以及女性警察。这些差异在与黑人平民接触时尤为显著。

 

膜系线粒体蛋白合成机制

 

Science封面：线粒体的复合物。Science杂志第6531期封面文章报道了人类线粒体核糖体形成机制。这篇论文对人类线粒体中膜锚定蛋白（membrane-tethered protein）合成的分子机制做了深入阐释，不仅以前所未有的详细程度揭示了人类的线粒体核糖体是如何形成的，还解释了驱动生物能量学为生命提供燃料的过程的分子机制。这是对人类线粒体核糖体（mitoribosome）如何运作的一个基本的新认识，可以解释线粒体如何受到突变和功能失调的影响，从而导致耳聋等障碍和包括癌症在内的疾病。

 

地表变化

 

Science封面：通过比较飓风前后获得的SAR图像，可以看到与洪水相关的地表变化（黄色和红色表示日益显著的地表变化）。Science杂志第6532期封面文章报道了一种名为干涉合成孔径雷达（InSAR）的技术，该技术用于从太空探测地球表面的微小运动。自2018年以来，在轨民用和商用SAR卫星的数量增加了一倍多。而且今年至少还会有12个这样的项目启动，总数将超过60个。随着计算技术的进步，数据处理变得更加容易，卫星群可能很快就能探测到地球上几乎每一块土地每天甚至每小时的地表变化，这将使新的应用成为可能。

 

手术粘连:粘性巨噬细胞的问题

 

Science封面：巨噬细胞浸润腹膜腔伤口示意图。Science杂志第6533期封面文章报道了腹腔巨噬细胞进入损伤部位，形成直接的保护性伤口覆盖物。像海胆一样原始的多细胞生物将它们的器官藏在被巨噬细胞包围的腔体中，巨噬细胞是抗感染和修复组织的细胞。在哺乳动物中，巨噬细胞聚集成血栓样的结构来迅速封闭损伤。这种活动会产生意想不到的后果，例如手术后疤痕组织的不良生长，现在可以用于治疗。与无脊椎动物相似的是，体内巨噬细胞表达进化上古老的受体，这可能是预防粘附的潜在靶点。

（本页期刊封面图来自Science官网）

 

人体组织5－羟甲基胞嘧啶图谱

 

北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心伊成器团队、北京大学生命科学学院陶伟团队和北京大学第一医院张骞团队合作，绘制了多种人体组织5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）的图谱，揭示了5hmC呈现组织特异性分布的特征，暗示其与组织特异性的基因表达及其功能相关。相关成果发表于Nature Communications。哺乳动物中，5-甲基胞嘧啶（5mC）可以在TET酶的作用下转化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC），对5hmC精确位置信息的掌握是深入研究其功能的基础。该研究系统性地绘制了人体组织5hmC图谱，为今后研究其生物学功能提供了丰富的图谱资源。

 

基于液滴微流控的链霉菌高通量筛选技术平台

 

中国科学院天津工业生物技术研究所王猛研究组开发了基于液滴微流控的链霉菌高通量筛选技术。相关成果发表于Communications Biology。研究表明，链霉菌高通量筛选技术的检测分选速度达到约每小时1万个菌株，人工混库的单轮分选富集率超过330倍。链霉菌从孢子出发可以在液滴中稳定培养7天以上，完成萌发、分化，进行各种生物合成直至走向衰亡的完整生命周期。这一特性使开发的基于液滴微流控的链霉菌高通量筛选平台可以用于菌体生长早期对于启动子等调控元件的筛选，也可以用于生长中期对于胞内、胞外目标蛋白的筛选，且在次级代谢产物如抗生素等筛选方面具有应用前景。

 

生猪脂质代谢低蛋白饲粮平衡支链氨基酸的研究

 

中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙院士团队就低蛋白饲粮平衡支链氨基酸（BCAA）营养在机体脂质代谢上的研究获得新进展。相关成果发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry。低蛋白平衡BCAA饲粮（Leu∶Ile∶Val=2∶1∶1至 2∶1∶2）可部分改善生长性能，同时通过脂肪细胞因子-AMPK-SIRT1-PPARγ信号通路，降低脂肪沉积，并通过促进脂肪组织中脂联素和内脂素等脂肪细胞因子的分泌，抑制瘦素的分泌来调节脂质代谢，从而提高线粒体的生物功能，加速脂肪酸氧化，改善机体的脂质代谢，与前期在生长猪阶段的研究形成完整的营养调控策略，也为后续功能性氨基酸新生理功能的发掘奠定理论基础。

 

甜菜夜蛾P450介导阿维菌素抗性机制研究

 

南京农业大学吴益东教授团队构建了首个高质量染色体水平的甜菜夜蛾参考基因组，揭示了甜菜夜蛾细胞色素P450氧化酶通过单个氨基酸突变对阿维菌素类杀虫剂产生抗性的新机制。相关成果发表于PLoS Genetics。该研究运用基因编辑与遗传定位相结合的新策略，快速鉴定了介导杀虫剂抗性的P450基因，明确P450基因通过功能获得性突变（gain of function mutation）导致害虫抗药性发生的分子机制。研究成果不仅为甜菜夜蛾代谢抗性基因监测预警、抗性治理策略制定，以及新型杀虫剂研发提供重要依据，同时为昆虫抗药性新基因的快速鉴定提供了一套可复制的解决方案。

 

人源NPC1L1介导细胞胆固醇吸收的分子机制

 

清华大学生命科学学院隋森芳院士课题组开展了人源NPC1L1介导胆固醇吸收机制的结构研究。相关成果发表于Science Advances。食物中的胆固醇主要是通过位于小肠绒毛上皮细胞中的Niemann-Pick C1-like 1（NPC1L1）蛋白来转运进细胞的。文章解析了全长NPC1L1在Apo状态、N端截短的NPC1L1在Apo状态、胆固醇富集状态，以及结合Ezetimibe状态的冷冻电镜结构。研究发现，NPC1L1蛋白中的甾醇敏感结构域（SSD）可以通过结合不同数量的胆固醇分子来响应胆固醇水平的变化。研究结果为进一步深入研究NPC1L1的功能和Ezetimibe的作用机制提供了依据，并对开发新型胆固醇吸收抑制剂具有重要的意义。

 

大刺鳅基因组解析

 

华中农业大学水产学院李大鹏科研团队从染色体层面解析了大刺鳅基因组，对性染色体的起源及重组抑制进行了相关研究，构建了鱼类Y染色体完整图谱，提出了动物性染色体近着丝粒起源的假说，为性染色体起源的研究提供了新线索。相关成果发表于Genome Biology。性染色体的起源需要在原性染色体之间建立重组抑制。在许多鱼类中，性染色体对是最近起源的同态染色体。经过多世代的大刺鳅跟踪研究，发现了该物种的间性群体，开展了大刺鳅性别连锁区域的挖掘和分子标记开发及性染色体解析等基础研究，揭示了着丝粒周围存在广泛异染色质区。

 

植原体侵染对枣树腋生分生组织发育调控的研究

 

安徽农业大学园艺学院孙俊教授、安徽省农科院园艺研究所孙其宝研究员与合作者揭示了枣植原体效应因子SJP1和SJP2诱导枣侧芽不断萌发形成丛枝的致病机制。相关成果发表于Plant Cell and Environment。目前枣产业上面临的最严重的、毁灭性的病害是植原体（Phytoplasma）侵染引起的枣疯病（Jujube witches’broom），病株主要表现为丛枝等症状。枣疯病几乎遍布于全国所有枣产区，感病植株2～3年即死亡。研究表明，转录因子ZjBRC1直接结合生长素转运因子ZjPIN1c和ZjPIN3启动子，并下调其表达活性，从而促进ZjBRC1转基因枣愈伤中生长素积累。

 

高原鱼类低氧适应的新机制

 

中国科学院水生生物研究所鱼类系统学与生物地理学实验室研究人员对青藏高原特有鱼类的特殊的血氧系统及其进化过程开展了深入研究。相关成果发表于International Journal of Biological Macromolecules。氧对生物的生存、繁殖与分布具有重要影响，生物的特异性血氧传递系统为实现其同环境之间的氧交互提供了保障。该研究通过选择压力分析和蛋白模型的构建，揭示了裂腹鱼类共表达的不同类型的血红蛋白基因在进化过程中均受到不同程度的自然选择，造成了不同亚型的血红蛋白在功能上表现出一定差异。基于血红蛋白功能（亲氧能力）上的进化改变，或促进了裂腹鱼类对青藏高原水体环境的特殊适应。