墨西哥人的基因组

　　《自然》封面：以原住民惠乔尔人的艺术作品为灵感，利用体现墨西哥遗传多样性的数据绘制而成的墨西哥地图。《自然》杂志第7984期封面用两篇文章报道了墨西哥生物银行项目的初步结果。一篇文章对来自墨西哥全部32个州的6057名个体做了基因分型，确保纳入了代表墨西哥原住民社群的个体，并利用这些数据完成了22个复杂性状的全基因组关联研究，评估了多基因评分对患病风险的预测能力。另一篇文章报道了“墨西哥城前瞻性研究”结果，研究对墨西哥城两个城区的14万名成年人进行了基因分型和测序。两篇论文共同揭示了墨西哥人群的遗传学情况。

原行星忒伊亚和原地球撞击模拟研究

　　《自然》封面：45亿年前原行星忒伊亚（Theia）和原地球撞击的艺术想象图。《自然》杂志第7985期封面文章报道了此次碰撞和地幔对流共同模拟的结果。学界有人认为原行星忒伊亚对原地球的大碰撞（Giant Impact）形成了月球，但忒伊亚存在的直接证据一直不明确。此项模拟结果则解释了为何地球最深处地幔的两大区域在地震上存在不同，且密度可能比周围地幔高2%～3.5%。研究团队还认为，这两个稠密区域是忒伊亚富铁地幔的残留，45亿年前下沉并积聚在了地核上方，在地球历史中留存至今。

求偶期间多巴胺能误差信号对社交反馈重新调整

　　《自然》封面：斑胸草雀社会关系。《自然》杂志第7986期封面文章报道了雄性斑胸草雀在喝水、鸣叫声评估和求偶这类活动时体内多巴胺信号的变化。研究发现，多巴胺反应会根据这些鸟当前的优先级而动态调整。比如，当雄鸟向雌鸟求爱时，它们对水的欲望会降低，对水和鸣叫表现的多巴胺反应会减弱。取而代之的是，雄鸟的多巴胺信号受到来自雌鸟的社交反馈的驱动。值得一提的是，在雄鸟大脑专门处理社交沟通的某个脑区特异性地发现了雌鸟驱动的多巴胺释放，这揭示了社交奖励信号在求偶期间一种新的特异性和优先级。

成年棘皮动物前后轴模式的分子证据

　　《自然》封面：海星和海胆这样的棘皮动物是五重对称的，它们从中央口部辐射出五肢。《自然》杂志第7987期封面文章报道了这一独特动物体形构造的演化过程。研究团队使用RNA断层扫描技术绘制了封面所示的蝙蝠海星的基因表达模式。大多数动物的身体为双侧对称，一端是头，一端是尾，单个对称轴自顶延伸至底。而棘皮动物的头状结构基因沿着每一肢的中线表达，与尾状结构相关的基因则表达在每一肢边缘的微小管状足。这种海星还缺少双侧生物指向躯干的基因。研究结果认为，大部分棘皮动物为头状动物。

　　

铌酸锂纳米光子学超快锁模激光器

　　《科学》封面：芯片激光器。《科学》杂志第6671期封面文章报道了世界首例基于薄膜铌酸锂光芯片的锁模激光器。研究团队颠覆了片上半导体锁模激光的传统设计方案，巧妙地融合了三五族半导体的高激光增益和薄膜铌酸锂纳米光子学平台优异的电光特性，设计出一款新型激光器。它发射的激光输出脉冲能量和峰值功率，均为纳米光子学平台下锁模激光器的最高水平。未来，科学家们希望通过采用翻转芯片键合工艺或异质集成工艺将半导体增益介质和薄膜铌酸锂锁模元件集成到同一光芯片中，从而实现更高功率的激光输出。

脱碳需要遏制全球固体废物排放

　　《科学》封面：一个人在印度的一家焚烧的垃圾填埋场中回收垃圾。《科学》杂志第6672期封面文章报道了要迅速大量减少世界固体废物部门的甲烷排放，以满足《巴黎协定》设定的全球变暖限制。迅速减少甲烷、二氧化碳和一氧化二氮的排放对于最大化短期气候效益和阻止持续的温度上升是必要的。将人为全球变暖限制在1.5或2.0摄氏度以内，就需要在多个部门和物种中大幅、快速地减少温室气体排放。固体废物场址的甲烷排放占全球甲烷预算的相当大一部分，是减排的重要目标，这可以通过现有的技术和改进的行为来实现。

溶解使白云石晶体在接近环境条件下生长

　　《科学》封面：多洛米蒂山脉是典型的白云石。《科学》杂志第6673期封面文章报道了科学家直接观察到溶解脉冲后块状白云石的生长。晶体可以在过饱和溶液中生长，而白云石作为一种非常丰富的沉积矿物，在环境条件下不易生长，即使在高度过饱和的溶液中也不易生长。原子模拟表明，白云石最初沉淀出阳离子无序表面，其中高表面应变抑制进一步的晶体生长。然而，轻度欠饱和会优先溶解这些无序区域，从而在再沉淀时增加有序性。科学家通过模拟预测，溶液在过饱和和欠饱和之间的频繁循环可以使白云石生长获得数量级加速。

筑巢的帽带企鹅通过几秒钟的微睡眠积累大量的睡眠

　　《科学》封面：一只帽带企鹅正在照顾它的孩子，它的伴侣正在小睡歇息。《科学》杂志第6674期封面文章报道了微睡眠确实实现了睡眠功能。野生帽带企鹅在海上和在南极洲筑巢时，不断暴露于捕食者和其他企鹅的攻击。企鹅每天打盹超过1万次，参与双脑和单脑慢波睡眠，平均持续时间仅为4秒，但每个半球累积的睡眠时间超过11小时。鉴于这些企鹅能够成功繁育的事实，睡眠的益处可渐进性地递增累加，而这些刹那性睡眠至少可以部分实现较长睡眠所带来的裨益。总而言之，睡眠的好处是可以逐渐积累的。

　　

液体-固体界面接触电致润湿效应

　　中国科学院北京纳米能源系统研究所王中林院士团队林世权等人与合作者研究发现，当水滴在固体表面铺展时，伴随着的电荷转移会自发地引起固体润湿性的变化。相关成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）。为了深入研究接触电致润湿效应，研究团队利用开尔文原子力显微镜和接触角测量仪对24种不同的介电薄膜材料进行了表征。通过测量这些材料与水滴接触起电前后的静态接触角和表面电荷密度，发现接触角的变化量与转移电荷密度之间存在强烈的依赖关系，并进一步证明了接触起电对动态润湿过程的影响。机理研究表明，摩擦电荷的积累增强了水和基底间的分子间相互作用，从而导致润湿性增强。

长时间延迟结冰的双能垒稳定超疏水结构

　　清华大学材料学院钟敏霖教授团队设计制备出双能垒高稳定性超疏水表面实现长时间延迟结冰。相关成果发表于《美国化学学会纳米杂志》（ACS Nano）。结冰问题长期困扰人类生活与工业生产，受荷叶不沾水启发的超疏水表面为低能耗高效防除冰提供了可能，但其稳定性不足制约了超疏水表面防除冰的实际应用。为此，研究团队建立了三相界面热力学能量计算模型，探究不同微纳结构的形貌与分布对润湿性转变过程与热力学能量演变的影响机制。他们在此基础上采用超快激光分步脉冲注入与化学氧化复合的方法，制备出两组不同类型的微纳复合结构，分别对应采用纳米设计策略和双能垒设计策略的4种超疏水表面。

室温下连续域束缚态中激子极化激元凝聚

　　北京大学材料科学与工程学院张青与国家纳米科学中心刘新风、清华大学物理系熊启华等人合作，在激子极化激元器件在集成光子与拓扑光子学领域新应用取得新进展。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。基于传统半导体材料体系的连续域束缚态激子极化激元由于材料本身激子结合能较低，通常需要在低温下（液氦温度附近）工作，限制了其进一步应用。研究团队采用化学气相沉积法制备得到高质量钙钛矿单晶，后进行聚焦离子束刻蚀加工以构建二维准连续域束缚态结构的人工光子晶体。由于钙钛矿半导体单晶具有较大的激子结合能，存在室温下稳定的激子，能实现它与连续域束缚态腔光子间的强耦合。

利用人工结构调控水波

　　复旦大学材料科学系胡新华课题组与合作者系统介绍了利用人工结构调控水波的基本原理和方法，并对水波晶体和水波超材料的历史与未来发展做了综述。相关成果发表于《自然评论物理学》（Nature Reviews Physics）。论文回顾了利用水波晶体和水波超材料操纵水波的发展历程，总结了水波传播的基本理论，包括水波方程的线性化、水波方程的近似、电磁波与水波的对应关系，以及一些用于调控水波的典型结构。接着，从光子晶体的角度讨论水波，分析了水波中周期性结构的能带结构及与能带结构相关的特性；从超材料的角度介绍了水波超材料的基本设计思路及相关应用。最后，对水波的重要问题和新研究方向进行了展望。

　　

解码衰老：从进化的角度审视非进化事件

　　清华大学药学院王钊教授团队提出从一个全新的视角来理解人类的衰老过程。相关成果发表于《中国科学·生命科学》（SCIENCE CHINA Life Sciences）。衰老是我们共同面临的挑战。新研究提出了一个关于衰老的全新理念：衰老不应被视为生命中不可避免的衰退阶段，因为抗衰老实质并不是抗死亡，而是通过科学的方式来管理和优化衰老的一个过程。衰老是随机事件而不是进化事件，是自然选择的惯性作用结果。衰老干预的目标是健康老龄化而不仅仅是生理寿命的延长。随着衰老生物学研究的进展与突破，健康老龄化的目标将不再遥远，每个人都能享有一个充满活力、尊严和满足的晚年生活。

衰老疫苗进展综述

　　中国科学院动物研究所刘光慧与北京基因组研究所任捷、张维绮合作，系统性地回顾并总结了利用疫苗干预衰老及其相关疾病的最新研究进展，并对靶向清除衰老细胞的疫苗研究的未来方向进行了前瞻性展望。相关成果发表于《自然·衰老》（Nature Aging）。文章回顾了针对阿尔茨海默病、2型糖尿病、高血压、动脉粥样硬化、腹主动脉瘤、骨关节炎、纤维化和癌症等衰老相关疾病的疫苗临床研究现状，并分析了部分疫苗未能展现预期临床效果的潜在原因。研究特别关注靶向清除衰老细胞疫苗的研究进展，并就其临床应用前需要考虑的关键因素进行探讨，包括衰老细胞特异性抗原的筛选、疫苗的长期安全性和有效性评估及应用前景等。

老年人社会衰弱与运动认知风险综合征发病的关系

　　复旦大学人类表型组研究院王笑峰教授和金力院士团队针对老年人社会衰弱与运动认知风险开展研究。相关成果发表于《阿兹海默病与痴呆症》（Alzheimer’s & Dementia）。根据多种社会因素评估了社会衰弱状态，发现社会衰弱增加了运动认知风险综合征的发生风险，而且这种关联独立于社会经济状况、生活方式、慢性疾病和精神健康。研究表明示，抑制个人的社会衰弱（一个简单的方法，即增强个人与家庭成员、亲朋好友的互动往来）可能是一个早期预防运动认知风险综合征及后续痴呆发生的有效策略。此外，由于社会衰弱是通过简单的问题进行评估的，这一评估方式可在社区及医院用于识别相关风险较高的个体。

端粒缩短在心肌细胞衰老中的重要作用

　　上海交通大学附属第九人民医院/上海精准医学研究院张家毓团队、卞迁团队和第四军医大学马恒团队合作，揭示非分裂端粒缩短诱发心肌细胞衰老的分子机制，确定了短端粒驱动心肌加速衰老的关键因素。相关成果发表于《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。端粒位于线状染色体末端，其功能是保持基因组的完整性和稳定性。研究团队通过对比正常人群和心力衰竭人群心肌端粒长度，发现心衰患者端粒长度较正常人群缩短。研究人员通过调节短端粒的染色体三维结构明确了端粒长度与转录因子间的相关性作用，阐释了对心肌细胞衰老、线粒体功能降低和收缩功能障碍的影响，为抗心脏衰老提供了新靶向治疗的理论依据。

　　

利用纳米材料提高生物光电转化效率

　　中国科学院微生物研究所张延平研究团队利用水溶性富勒烯纳米材料改变光合电子传递方向，从而提高生物光电转化效率。相关成果发表于《先进科学》（Advanced Science）。研究表明，表面带正电荷的富勒烯衍生物可以被蓝藻细胞快速捕获，主要分布于类囊体膜区域。通过电子传递抑制剂、飞秒瞬态吸收光谱、稳态荧光光谱和体外氧化还原等表征手段，研究人员揭示出富勒烯主要从光系统Ⅰ受体侧截流电子，同时与光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的光反应中心均存在直接相互作用。被蓝藻细胞吸收的富勒烯改变了光合电子传递方向，促进光合电子向胞外分流，将蓝藻光电流密度提高了一个数量级。

揭示“超级细菌”治疗新靶点

　　武汉大学人民医院张平锋教授团队发现细菌细胞壁中脂磷壁酸D-丙氨酸化的转运和催化新机制，为研发治疗“超级细菌”的新型抗生素提供了理论基础。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。传统抗生素通常作用于细菌细胞壁肽聚糖的合成、蛋白质合成、核酸合成等途径。然而随着耐药性的产生，迫切需要针对新的靶点研发新型抗生素。常见的“超级细菌”包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌和耐药性结核分枝杆菌等多种格兰仕阳性细菌。研究团队利用冷冻电镜单颗粒分析方法和突变体实验，解析了一个蛋白四聚体的高分辨率结构，并验证了其在转运和催化双功能中的关键作用。

新型“可复制型活药”溶瘤病毒M1的药动学研究

　　中山大学中山医学院颜光美/林园团队解释了溶瘤病毒M1作为一种新型“可复制型活药”的药代动力学特征，并基于它的关键调控机制建立了特异性增效策略。相关成果发表于《药学学报》英文刊（Acta Pharmaceutica Sinica B）。溶瘤病毒是一类新兴的抗癌“活药”，可选择性感染并杀伤肿瘤细胞，同时不损伤正常组织。研究人员系统解析了溶瘤病毒M1在免疫健全小鼠体内的药动学特征，并鉴定了对溶瘤病毒M1分布和代谢起关键调控作用的通路。在此基础上，研究人员通过使用临床药物鲁索替尼成功改善了溶瘤病毒M1的药动学特性，并进一步提升了它的抗肿瘤疗效和机体免疫激活水平。

针对尼帕病毒的中和抗体研究

　　中国科学院武汉病毒研究所龚睿研究员团队与中国科学技术大学、北京生物工程研究所等单位合作，研发了针对尼帕病毒的高效人源中和抗体。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。尼帕病毒是一种来源于蝙蝠的烈性RNA病毒，属副粘病毒科亨尼帕病毒属，于1998—1999年在马来西亚流行期间首次被发现，感染人后的典型症状为急性呼吸道感染和致命性脑炎，平均死亡率在60%以上。由于宿主范围广、传播性强、死亡率高且无有效的治疗方法，被划分为生物安全4级病毒。研究成果不仅为尼帕病毒的防治提供了候选抗体药物，也为开发更多针对尼帕病毒的药物和疫苗提供了有效信息。　

　　

倾斜台阶面外延生长铁电菱方氮化硼单晶

　　中国科学院物理研究所白雪冬、王理，北京大学刘开辉，西湖大学郑小睿，深圳先进技术研究院丁峰等人与国内众多合作者在人造氮化硼晶体制备方面取得新进展。相关成果发表于《自然》（Nature）。研究团队基于表面对称性破缺衬底面内、面外协同调控的创新机制，在化学气相沉积的形核阶段匹配并逐层锁定菱方相氮化硼晶格的面内晶格取向和面外滑移矢量，进而在大面积范围内诱导形成同向菱方相氮化硼晶畴。扫描透射电子显微镜观测表明，取向一致的菱方相氮化硼晶畴通过逐层无缝拼接，形成具有精准ABC原子堆垛的晶体结构，成功制备的单晶面积可达4×4平方厘米，展现出优良的铁电性。

实现光子的分数量子反常霍尔态

　　中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、陈明城等利用基于自主研发的等离子体跃迁型超导高非简谐性光学谐振器阵列，实现了光子间的非线性相互作用，并进一步在此系统中构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场，在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态。相关成果发表于《科学》（Science）。霍尔效应是指当电流通过置于磁场中的材料时，电子受到洛伦兹力的作用，在材料内部产生垂直于电流和磁场方向的电压。研究团队观测到了分数量子霍尔态独有的拓扑关联性质，验证了系统的分数霍尔电导。同时，他们通过引入局域势场的方法，跟踪了准粒子的产生过程，证实了准粒子的不可压缩性质。

可见光光致变色研究进展

　　东南大学李全与中山大学余丁山、广东工业大学陈旭东等人合作，设计并合成了一系列支化结构的八极斯坦豪斯加合物，在聚合物基质中实现了超快、可逆的可见光光致变色，具有优异的抗疲劳性，并挖掘了其在冷链运输防伪及断链指示和光学信息加密中的应用。相关成果发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。给体-受体斯坦豪斯加合物是一类新型的光致变色化合物，可以在可见光与热的作用下在有色链状与无色环状间往复切换。研究构筑了一类可实现超快可逆、抗疲劳性能好的可见光光致变色的新型有机光开关，为克服光致变色分子在固体基质中光致变色性能较差这一局限提供了新的思路。

基于非厄米物理视角提出谷电子学新方案

　　南京大学物理学院陈伟等人在介观电子系统的非厄米物理效应研究中取得新进展。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Lettters）。谷电子学类比自旋电子学，利用倒空间能谷自由度进行信息处理和存储，它是近些年凝聚态物理研究的热点问题之一。石墨烯等二维材料是构筑谷电子学器件的理想平台。文章提出了能谷依赖的非厄米趋肤效应，并将其用于构筑具有高极化率和高鲁棒性的能谷过滤器。不同于以往诸多能谷过滤器的理论方案，研究基于非厄米物理视角并有效利用了趋肤效应的内秉拓扑属性，实现了电学可调、近100%谷极化率，以及对杂质和缺陷具有高容忍度的能谷过滤，降低了实验实现的难度。