Science 一周论文导读 | 2018 年 5 月 25 日
审校 邓卓 咖喱 魏潇 晓璇 访冬
封面设计：韩宇
生物学
Biology
Cell type atlas and lineage tree of a whole complex animal by single-cell transcriptomics
通过单细胞转录组学构建复杂动物细胞类型图谱和谱系树
Nikolaus Rajewsky, Mireya Plass, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/eaaq1723
图片来源：Salah Ayoub, BIMSB/MDC and Jordi Solana, BIMSB/MDC, now at Oxford Brookes University
（导读 陈月欣） 实现了永生的涡虫 S. mediterranea 成虫体内中存在大量多能干细胞，这些细胞持续不断地分化成其他细胞类型。本研究通过运用单细胞转录组学方法，构建了可将涡虫所有主要细胞类型回溯到单一干细胞的谱系树，并阐明了细胞分化中的基因表达变化。为生物发育和再生过程提供了更高精度的解析。
Abstract
Cell type transcriptome atlas for the planarian Schmidtea mediterranea
地中海圆头涡虫（Schmidtea mediterranea）的细胞类型转录组图谱
Peter W. Reddien, Christopher T. Fincher, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/eaaq1736
（导读 郭怿暄）本研究利用单细胞 RNA 测序技术对构成地中海圆头涡虫的66783个细胞进行测序，对已知和未知的涡虫细胞类型转录组进行定义，并找到干细胞和分化细胞间的转换状态。同时还发现了肌肉中提供位置信息的区域性表达基因。这一研究为对其他生物全部细胞进行转录组测序奠定了基础。
Abstract
Gut microbiome–mediated bile acid metabolism regulates liver cancer via NKT cells
肠道微生物介导的胆汁酸代谢通过NKT细胞调节肝癌
Tim F. Greten, Chi Ma, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/eaan5931
（导读 陈月欣） 共生微生物是抗肿瘤免疫的重要调节者，但肠道共生微生物对于抗击肝癌的影响还尚不明确。本研究发现，肠道菌群通过控制初级-次级胆汁酸平衡达到抗肿瘤的效果。其中，初级胆汁酸可刺激肝脏内皮细胞 CXCL16 的表达，从而促使CXCR6阳性的 自然杀伤T细胞（NKT细胞）在肝内聚集，抑制肝脏肿瘤的生长。
Abstract
Evolution of pallium, hippocampus, and cortical cell types revealed by single-cell transcriptomics in reptiles
爬行动物单细胞转录组揭示大脑皮层和海马细胞类型的演化
Maria Antonietta Tosches, Gilles Laurent, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/881
（导读 胡琦琳）本研究研究谷氨酸能神经元和 GABA 能神经元是如何在脊椎动物中形成的。研究人员利用大规模单细胞信使RNA 测序的方法构建了两种爬行动物大脑皮质基因表达序列分析图谱。发现哺乳动物的新大脑皮层由祖先基因调控程序的多样性所产生的新的细胞类型构成，而哺乳动物已知的中间神经元类别早已存在于所有脊椎动物的共同祖先中。
Abstract
High parasite diversity accelerates host adaptation and diversification
寄生微生物的高度多样性加速宿主适应和多样化
A. Betts, K. C. King, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/907
（导读 郭怿暄）多种寄生微生物如何与宿主共同进化尚不清楚。本研究对宿主细菌及其寄生病毒的共同进化进行实验研究，发现寄生微生物多样性的提高，可以使共同进化的动力学模式由红皇后模式转化为军备竞赛模式。宿主细胞表面脂多糖抗性的突变可以加速宿主进化、提高宿主多样性，从而增强宿主对寄生微生物的抵抗力。
Abstract
From local collective behavior to global migratory patterns in white storks
白鹳：从地方集体行为到全球迁徙模式
Andrea Flack, Máté Nagy, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/911
图片来源：Xavier Rival
（导读 陈月欣）候鸟借助暖流实现长距离迁徙，对野生候鸟迁徙行为的观察一直是研究的难点。我们通过高精度 GPS 和加速度传感器对27只白鹳的自然迁徙行为进行了追踪观察，发现一小群领头鸟担任着导航及探索暖流的角色。跟随鸟每年的迁徙距离比领头鸟更短，飞行高度也更低。这项研究展示了鸟类自然迁徙状态与集体行为之间的关系。
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https://mp.weixin.qq.com/s/RPmT8Vln11J2x7OikC3JOg
Abstract
An ingestible bacterial-electronic system to monitor gastrointestinal health
用于监测胃肠健康的可服用细菌电子检测系统
Timothy K. Lu, Anantha P. Chandrakasan, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/915
（导读 郭怿暄）胃肠道的生物分子监测可以为快速准确的疾病诊断和治疗带来巨大帮助，但受限于远距离和复杂环境。本研究开发出一种可吞食的微生物电子设备（IMBED），通过可复原的生物传感器细菌和微型发光读数电子元件与体外设备进行无线通讯，从而对生物分子进行原位探测。该设备已证实可通过血红素敏感的益生菌生物传感器对猪胃肠道出血做出准确诊断。
Abstract
RNA buffers the phase separation behavior of prion-like RNA binding proteins
RNA 缓冲类朊病毒RNA结合蛋白的相分离行为
Simon Alberti, Anthony A. Hyman, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/918
（导读 郭思瑶）类朊病毒 RNA 结合蛋白（RBP）在细胞核中可溶，但错误定位于细胞质时则会形成致病的固态聚集，该液-固相变机制尚不清楚。本研究发现RNA在这一相变过程中起到调节作用：低RNA/蛋白质比促进相分离，形成液滴；低核 RNA 水平则可以诱导固态聚集的形成。这表明细胞核内的高浓度 RNA 可以形成缓冲系统，来保持 RBP 的溶解状态。
Abstract
mRNA structure determines specificity of a polyQ-driven phase separation
mRNA 结构决定多聚谷氨酰胺（polyQ）驱动的相分离特异性
Amy S. Gladfelter, Erin M. Langdon, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/922
（导读 过泽远）RNA 能促进液-液相分离以形成无膜细胞器，但其具体机制尚不清楚。本研究发现 mRNA 的二级结构使其自我聚集，并决定该mRNA是否参与形成液态细胞器；而 polyQ蛋白 Whi3 可以诱导RNA的动态构象改变，从而使液态细胞器能够持续存在。该研究说明由 RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用调控的 RNA 结构特征是细胞内富 RNA 液态细胞器形成和存续的关键。
Abstract
化学
Materials
Beyond fossil fuel–driven nitrogen transformations
超越化石燃料驱动的氮转化
陈经广（哥伦比亚大学化工系）, Richard M. Crooks, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/eaar6611
（导读 张铭函）传统哈柏法合成氨极度依赖化石燃料。本研究讨论现代氮化学领域中通过发展更有效的非均相、均相、电化学、光化学等方法或改变酶促过程来实现化石燃料使用最小化，从而开辟氮转化新途径。超越化石燃料驱动与碳排放的氮转化将推动更高效清洁的可持续发展。
Abstract
Cobalt-catalyzed asymmetric hydrogenation of enamides enabled by single-electron reduction
单电子还原促进钴催化的烯酰胺不对称氢化
Michael Shevlin, Paul J. Chirik, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/888
（导读 卓思琪）本研究描述一种和高通量反应兼容的锌活化方法，用来评价钴-磷化氢催化官能性烯烃不对称氢化情况。优化的催化剂在质子介质中展现出高活性和对应体选择性。化学计量研究发现钴(II)催化剂前体(R,R)-
Ph-BPECoCl2 通过甲醇进行配体交换，而锌促进单电子还原为能稳定结合磷化氢的钴(I)。
Abstract
物理
Physics
Building one molecule from a reservoir of two atoms
操控两个单一原子合成一个分子
倪康坤（哈佛大学）等
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/900
图片来源： Lee Liu and Yu Liu
（导读 向菲菲）化学反应通常要经过反应物间的随机碰撞相遇而进行。本研究利用两个光镊子分别捕捉被激光冷却的钠（Na）和铯（Cs）原子，通过光缔合效应使这两个原子结合成一个 NaCs分子，并观测和测量到靠近分子裂解阈值的共振和原子碰撞几率。该种技术为研究更复杂多样的孤立分子系统提供了实验依据。
Abstract
Imaging of pure spin-valley diffusion current in
WS2-WSe2 heterostructures
对 WS2-WSe2 异质结构中自旋-能谷扩散电流的成像
王枫（美国加州大学伯克利分校物理系）等
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/893
（导读 卓思琪）过渡金属硫化物（TMDC）在电子自旋和能谷电子学上具有很大潜力。本研究实现了在不需要电场的情况下，在二硫化钨 WS2-
二硒化钨 WSe2 异质结构中的自旋-能谷扩散电流的产生，并通过泵浦-探测光谱对能谷电流的传播进行了实时的实空间成像。这种在TMDC异质结构中的自旋-能谷电流为基于自旋和能谷电子学的器件开发带来希望。
Abstract
Flexo-photovoltaic effect
柔性光伏效应
Marin Alexe, Ming-Min Yang and Dong Jik Kim
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/904
（导读 Richard Wang）发现能改进太阳能电池效率的新型光伏机理尤为迫切。本研究展示了一种不受 Shockley-Queisser 极限所限制的“柔性光伏效应”。通过原子力显微镜或微米量级的压痕仪在有中心对称性的单晶材料中产生应变梯度，进而产生光伏电流。研究人员在包括钛酸锶，二氧化钛和硅单晶中实现了该效应。研究结果为提高太阳能电池转换效率提供了新的技术手段。
Abstract
其他
【Geoscience-地球科学】A 550,000-year record of East Asian monsoon rainfall from 10Be in loess
黄土中10Be 沉积通量反应过去55万年东亚季风降水记录
周卫健（西安交大全球环境变化研究院）, J. Warren Beck, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/877
（导读 阿金）本研究利用宇宙成因核素10Be 通量，从中国黄土层推断55万年间东亚夏季风区（EASM）降水记录，发现其受轨道进动率影响，北半球夏季日射最大值期间降雨量较高，并与全球冰量变化密切相关，据此推测EASM强度与中国洞穴 δ18O 主要受南北半球低纬度日射梯度影响。
Abstract
【Materials-材料】Long-range exciton transport in conjugated polymer nanofibers prepared by seeded growth
由籽晶法制备的共轭聚合物纳米纤维中的长程激子传输
Richard H. Friend, George R. Whittell, et al.
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/897
（导读：阿金）激子传输距离超过100纳米且易于加工的材料是一系列采光和光电子器件的理想材料。本研究制备出一种有机半导体纳米纤维，包含结晶聚（二正己基芴）核心和溶剂化分段电晕。其激子传输的扩散距离超过200纳米、扩散系数为 0.5cm2/s。这种良好的激子传递性能可能与有序的晶态纳米纤维核心所产生的均匀激子能量分布有关。
Abstract