Science 等期刊一周论文导读 | 生物类（含生态）

审校：半夏 吴兰 赵维杰

生态学

Ecology

Land-use intensification causes multitrophic homogenization of grassland communities

土地集约利用导致草地群落的同质化

Martin M. Gossner, Thomas M. Lewinsohn, Tiemo Kahl…Wolfgang W. Weisser & Eric Allan

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20575.html

（导读 谭坤）  土地集约利用是生物多样性丧失的重要驱动力，包括当地生物多样性的降低，和大范围的生物同质化（β-多样性的降低）。本文分析了草地数据集，发现集约化土地利用，会持续影响β-多样性产生，导致土壤微生物、真菌病原体、植物和节肢动物的同质化。

 Abstract 

神经生物学

Neuroscience

Midbrain dopamine neurons control judgment of time

中脑多巴胺神经元控制时间判断

Sofia Soares, Bassam V. Atallah, Joseph J. Paton

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1273

（导读 雷文茜）  人类对时间的不同判断被认为与中脑多巴胺神经元有关，但确切的直接联系未被证明。本研究发现在小鼠体内，利用药物抑制多巴胺神经元会降低小鼠对时间的感知程度，并且多巴胺神经元会编码时间估计的相关信息。研究证实中脑多巴胺神经元影响生物体对时间的判断。

 Abstract 

Dopamine neurons encode performance error in singing birds

鸣禽的多巴胺神经元编码表现误差

Vikram Gadagkar, Pavel A. Puzerey, Ruidong Chen, Eliza Baird-Daniel, Alexander R. Farhang, Jesse H. Goldberg

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1278

（导读 董堃）  许多行为是通过对比实际表现和内在目标，，在不断试错中学会的，然而表现评估的神经机制仍然尚未确定。本研究通过在斑胸草雀体内记录基底神经节投射的多巴胺能神经元活动，发现其放电与否和接收歌声、预期间的比较结果有关，这为研究强化学习的心理预期理论提供了基础。

 Abstract 

Mind the gap: Neural coding of species identity in birdsong prosody

沉默时间间隔：鸣禽韵律中用以物种身份识别的神经编码

Makoto Araki, M. M. Bandi, Yoko Yazaki-Sugiyama

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1282

（导读 韩宇）  鸣禽幼鸟仅向同种成鸟学习声音特征的机制尚未可知。本研究发现，斑胸草雀听觉皮层中有一种编码音节间沉默时间间隔的神经元，不同于音节形态编码神经元，其先天的时间编码与行为学习共同保证了同种间的声音学习和交流。

 Abstract 

进化生物学

Evolotional Biology

Transient compartmentalization of RNA replicators prevents extinction due to parasites

RNA复制子的瞬时区室化防止其被“寄生虫”取代

Shigeyoshi Matsumura, Ádám Kun, Michael Ryckelynck…Eörs Szathmáry, Andrew D. Griffiths

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1293

图片来源：sciencemag

（导读 韩宇）  分子复制子的出现可能是生命起源中的关键一步，但可能被复制更快的“寄生性复制子”突变形式取代。本研究表明，原始细胞前身的瞬时区室化足以防止所有区室都被寄生性突变接管，从而为生命的形成提供了机会。

 Abstract 

Ecological speciation of bacteriophage lambda in allopatry and sympatry

λ噬菌体的同域性和异域性物种形成

Justin R. Meyer, Devin T. Dobias, Sarah J. Medina, Lisa Servilio, Animesh Gupta4, Richard E. Lenski

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1301

（导读 严冰）  同域性物种形成（Sympatric speciation）一直比异域性物种形成（Allopatric speciation）更难理解。本文分别在两种大肠杆菌的单独或混合体系中培养λ噬菌体，发现在单宿主环境（同域）和双宿主环境（异域）下，λ噬菌体都可以进化形成新的物种，且二者难易度没有明显差别。

 Abstract 

The genomic landscape of rapid repeated evolutionary adaptation to toxic pollution in wild fish

能够快速进化适应毒性污染的野生鱼类基因组形貌

Noah M. Reid, Dina A. Proestou, Bryan W. Clark…Douglas L. Crawford, Andrew Whitehead

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1305

图片来源 http://www.whoi.edu/

（导读 郭思瑶）  亚特兰大河口中的鳉鱼种群快速适应了正常情况下致死水平的污染。通过384条鳉鱼的全基因组和转录组分析，研究人员发现鳉鱼的基因组具有很高的多样性，其中芳香烃受体信号通路是决定进化的主要位点，而通路中不同基因对应着对不同污染物的适应。

 Abstract 

表观生物学

Epigenetics

m⁶A modulates neuronal functions and sex determination in Drosophila

M⁶A调节果蝇的神经功能和性别决定

Tina Lence, Junaid Akhtar, Marc Bayer…Mark Helm & Jean-Yves Roignant

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20568.html

（导读 谭坤）  N6甲基化腺嘌呤RNA（M⁶A）是脊椎动物中广泛存在的mRNA修饰形式，它可以调控mRNA剪切等转录后调节过程。本文识别出了果蝇中M⁶A复合体的新的亚单位，并证明复合体可以以核蛋白YT521-B为主要下游效应器发挥功能，调节果蝇的性别决定和神经功能。

 Abstract 

m⁶A potentiates Sxl alternative pre-mRNA splicing for robust Drosophila sex determination

m⁶A在健康果蝇的性别决定中增强Sxl前体mRNA的可变剪接作用

Irmgard U. Haussmann, Zsuzsanna Bodi, Eugenio Sanchez-Moran, Nigel P. Mongan, Nathan Archer, Rupert G. Fray & Matthias Soller

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20577.html

图片来源：nature

（导读 韩宇）  真核细胞mRNA的m⁶A是最常见的结构修饰过程。本研究发现m⁶A及其读码蛋白YT521-B可以调控果蝇中雌性Sxl基因的可变剪接，进而调节基因的表达水平和性别决定。

 Abstract 

结构生物学

Structural Biology

Designed proteins induce the formation of nanocage-containing extracellular vesicles

人工设计的蛋白质诱导含纳米笼的胞外囊泡的形成

Jörg Votteler, Cassandra Ogohara, Sue Yi, Yang Hsia, Una Nattermann, David M. Belnap, Neil P. King & Wesley I. Sundquist

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20607.html

（导读 宋伊梦）  本研究设计了一种自组装的“封套蛋白纳米笼（EPN）”，它们能以类似某些病毒的方式，指导自身从人类细胞内通过小囊泡释放至胞外,其相关功能可通过对蛋白不同结构域的序列设计实现。本研究证实，通过设计合成的蛋白质可以作为生物混合材料，实现复杂的生物功能。

 Abstract 

分子生物学

Molecular Biology

Capturing pairwise and multi-way chromosomal conformations using chromosomal walks

用染色体步移法捕捉成对和多途径的染色体构象

Pedro Olivares-Chauvet, Zohar Mukamel, Aviezer Lifshitz, Omer Schwartzman, Noa Oded Elkayam, Yaniv Lubling, Gintaras Deikus, Robert P. Sebra & Amos Tanay

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20158.html

（导读 韩宇）  染色体中的环锚定拓扑结构域（TAD）在细胞间和种间均高度保守，但这些配对环是否协同构建了染色体高阶组织结构，人们仍不得而知。本文通过构象捕捉实验，用染色体步移方法对高阶组织结构进行研究，结果表明，染色体区域、TAD及内TAD均油配对接触区所驱动。

 Abstract 

生物医学

Biomedical Science

β-cell–mimetic designer cells provide closed-loop glycemic control

模拟β细胞的人造细胞提供闭合回路式血糖控制疗法

Mingqi Xie, Haifeng Ye, Hui Wang, Ghislaine Charpin-El Hamri, Claude Lormeau, Pratik Saxena, Jörg Stelling, Martin Fussenegger

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1296

（导读 韩宇）  糖尿病导致血糖水平长期失调。本研究对人体细胞进行改造，将介导糖酵解的钙离子内流与控制治疗性转入基因表达的兴奋-转录系统相偶联，从而检测葡萄糖浓度并做出相应调节。人造细胞控制了糖尿病小鼠的葡萄糖水平，提供了一种诊疗结合的糖尿病新疗法。

 Abstract 

Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia

γ光信号减轻淀粉样蛋白沉淀并重塑小胶质细胞

Hannah F. Iaccarino, Annabelle C. Singer, Anthony J. Martorell…Edward S. Boyden & Li-Huei Tsai

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20587.html

（导读 董堃）  在多种神经系统疾病中观测到了γ振荡的异常，然而其与细胞病理的关系仍然未知。本研究在阿茨海默症小鼠模型中通过光遗传手段确认，频率为40Hz的γ光振荡可以通过无创手段减轻小鼠脑中已经形成的的Aβ蛋白沉积，这为治疗阿茨海默症带来新希望。

 Abstract 

S-2-hydroxyglutarate regulates CD8+ T-lymphocyte fate

S-2-羟基戊二酸调控CD8 + T淋巴细胞命运

Petros A. Tyrakis, Asis Palazon, David Macias…Ananda W. Goldrath & Randall S. Johnson

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20165.html

（导读 安定）  本研究在小鼠中发现，2-羟基戊二酸（2-HG），尤其是S-2-HG会在受体激活的T细胞中累积，累积的S-2-HG可以增强CD8+ T细胞在体内的增殖、维持和抗肿瘤能力。可见，S-2-HG是连接着周围环境和免疫功能的免疫代谢角色。

 Abstract 

Mitochondrial replacement in human oocytes carrying pathogenic mitochondrial DNA mutations

对携带致病性线粒体DNA突变人类卵母细胞线粒体替换

Eunju Kang, Jun Wu, Nuria Marti Gutierrez…Paula Amato & Shoukhrat Mitalipov

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20592.html

（导读 雷文茜）  母系遗传线粒体突变疾病会对儿童造成严重影响，线粒体替代技术（MRT）成为在潜在疗法。本研究利用纺锤体移植法成功将大部分捐献者线粒体DNA稳定保留在早期胚胎细胞中，并确定了二者相容性的主要因素。研究为未来选择匹配度更高的线粒体DNA捐献者提供了思路。

 Abstract 

Intronic polyadenylation of PDGFRα in resident stem cells attenuates muscle fibrosis

干细胞中PDGFRα的基因内多聚腺苷酸化变体抑制肌肉纤维化

Alisa A. Mueller, Cindy T. van Velthoven, Kathryn D. Fukumoto, Tom H. Cheung & Thomas A. Rando

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20160.html

图片来源：nature

（导读 雷文茜）  血小板衍生生长因子（PDGF）过度激活会导致纤维化组织形成，损害肌肉修复过程。本研究发现在小鼠中，纤维祖细胞和脂肪祖细胞中表达的一种截短形式的PDGF受体（PDGFRα）可以抑制PDGF信号的传递，阻止纤维化组织形成。

 Abstract 

Microcins mediate competition among Enterobacteriaceae in the inflamed gut

小菌素在肠道发炎时调节肠杆菌间的竞争

Martina Sassone-Corsi, Sean-Paul Nuccio, Henry Liu, Dulcemaria Hernandez, Christine T. Vu, Amy A. Takahashi, Robert A. Edwards & Manuela Raffatellu

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20557.html

图片来源 http://www.clinical-microbiomics.com/

（导读 郭思瑶）  小型分泌蛋白小菌素在体内的作用至今尚不明确。研究人员发现，肠道发生感染时，肠杆菌大量扩增可能导致菌群失调，而益生菌（EcN）分泌的小菌素能够限制这一过程。这首次证明了小菌素可以在肠道感染中调节肠杆菌种内和种间竞争。小菌素有望成为窄谱疗法，抑制肠道病原菌，减少肠杆菌的大量扩增。

 Abstract 

Ad26/MVA therapeutic vaccination with TLR7 stimulation in SIV-infected rhesus monkeys

使用Ad26 / MVA疫苗并激活TLR7可有效控制恒河猴体内SIV水平

Erica N. Borducchi, Crystal Cabral, Kathryn E. Stephenson…Nelson L. Michael & Dan H. Barouch

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20583.html

（导读 严冰）  目前，在停止使用抗病毒疗法后，患者体内的HIV-1病毒库几乎无法得到有效控制。本研究以感染SIV的恒河猴为研究对象，在停用抗逆转录病毒疗法之后，使用治疗性疫苗Ad26/MVA并激活恒河猴体内的TLR7，可有效控制恒河猴体内的病毒水平，并延迟停止抗病毒疗法后病毒数目反弹的发生。

 Abstract 

Host genome integration and giant virus-induced reactivation of the virophage mavirus

宿主基因组整合及巨病毒诱导的Mavirus噬病毒体再活化

Matthias G. Fischer & Thomas Hackl

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20593.html

图片来源 nature.com

（导读 郭思瑶）  人们在真核生物基因组中发现了越来越多的内源性病毒组分，但尚不清楚其来源、动力学和功能。研究人员发现一个整合到海洋原生动物Cafeteria roenbergensis基因组内多个位点的DNA病毒（即mavirus噬病毒体），在生物体内制造了一个可被诱导激活的抗病毒防御系统，证明寄生病毒可以保护宿主细胞免于其他病毒攻击。

 Abstract 

阅读更多

▽ 故事

▽ 论文推荐

▽ 论文导读

内容合作请联系

[e-mail]

---

这里是“科学美国人”中文版《环球科学》服务科研人的微信号“科研圈”。我们：

· 关注科学进展与科研生态

· 推荐重要前沿研究

· 发布科研招聘

· 推送学术讲座与会议预告。

欢迎长按二维码关注。