Science 一周论文导读 | 2019 年 5 月 31 日

审校 棒冰 小锅 咖喱 水村山郭 紫苏 邓卓

制版：阿金

生物学

Biology

Insular cortex processes aversive somatosensory information and is crucial for threat learning

岛叶皮层处理厌恶的体感信息并对威胁的学习至关重要

图片来源：sciencedaily.com

（导读 胡琦琳）杏仁核对威胁记忆的形成非常重要，但上游负责处理厌恶体感信息的脑区尚不清楚。本研究利用小鼠光遗传学技术，发现电击足部时抑制后侧岛叶可以减少急性恐惧行为并使一天威胁记忆受损。岛叶皮层对电击应答并在威胁学习中获得对语气的应答，进而投射到杏仁核不同区域驱动急性恐惧和威胁记忆的形成。该研究结果表明后侧岛叶对了解环境中的潜在危险至关重要。[论文详细息]

URI is required to maintain intestinal architecture during ionizing radiation

在电离辐射期间需要URI来维持肠道结构

（导读MQ）放射治疗会损伤肠细胞，引起胃肠道综合症（GIS）。本文发现，在小鼠肠隐窝内，高剂量辐射增加非传统型前折叠束RPB5交互因子（URI）水平。URI特异性抑制在干细胞样标记保留（LR）细胞中的β-连环蛋白，促进电离辐射后器官再生，URI降低激活β-连环蛋白诱导的c-MYC表达。本文提出，URI标记响应于高剂量辐射促进组织再生的LR细胞，c-MYC抑制剂的开发有利于降低患者放射治疗的GIS风险。[论文详细信息]

Cysteine-rich peptides promote interspecific genetic isolation in Arabidopsis

富含半胱氨酸的多肽促进拟南芥种间遗传隔离

（导读 陈欣桐）雌蕊组织和花粉管的交流障碍引起杂交阻隔。本研究敲除拟南芥全部AtLURE1基因发现AtLURE1-PRK6信号的缺失不影响其种内繁殖，但AtLURE1系列基因可加速拟南芥同种间花粉管的生长并促进生殖隔离；此外还发现母本多肽XIUQIU1-4对花粉管的吸引作用无物种特异性。加速花粉管生长及胚珠对花粉管的吸引作用有助于同种间的繁殖并维持生殖隔离。[论文详细信息]

Rapid molecular evolution of pain insensitivity in multiple African rodents

多种非洲啮齿类动物疼痛不敏感性的快速分子进化

(导读MQ)植物和昆虫常用有害物质作为防御武器。本研究给予裸鼹鼠和其他八种非洲啮齿类动物致痛物质辣椒素、盐酸和AITC，发现4个致痛原不敏感实例。RNA测序显示疼痛不敏感伴随TRPA1和Nav1.7转导通道的序列变异。AITC不敏感的高原鼹鼠表现出非选择性钠漏通道NALCN蛋白的过度表达，使疼痛感受器无法探测到AITC。该结果显示进化可以作为寻找阻止疼痛分子机制的工具。 [论文详细信息]

Oligogenic inheritance of a human heart disease involving a genetic modifier

涉及遗传修饰因子的人类心脏病的寡基因遗传

（导读MQ）本研究对一个核心家庭进行全外显子组测序，发现三个患有儿童心脏病的子代遗传了MKL2、MYH7和NKX2-5基因中的单核苷酸错义变体，MKL2和MYH7变体遗传自受影响的无症状父亲，而罕见NKX2-5变体则来自未受影响的母亲。研究人员使用CRISPR-Cas9构建同源变体小鼠，发现复合三种变体的杂合子可重现疾病表型。分析小鼠心脏及人干细胞来源的心肌细胞，提供NKX2-5变体作为遗传修饰因子的组织及分子证据。[论文详细信息]

A key metabolic gene for recurrent freshwater colonization and radiation in fishes

一种与周期性定殖淡水和鱼类辐射相关的关键基因

（导读吴娜）占据新生态位引发了大规模的适应性辐射，有些进化支系利用这个机会但有些没有。本论文表明，二十二碳六烯酸(DHA)——一种基本的ω-3不饱和脂肪酸的缺陷可限制海洋鱼类扩张到淡水，基因组分析揭示了脂肪酸去饱和酶基因Fads2在棘鱼一系中的多次独立复制和随后在淡水的定殖和辐射。转基因处理Fads2提高了海洋棘鱼合成DHA的能力，提示本基因定殖淡水的关键。[论文详细信息]

Transgenic Metarhizium rapidly kills mosquitoes in a malaria-endemic region of Burkina Faso

转基因绿僵菌在布基纳法索的疟疾流行地区迅速杀死蚊子

（导读 王思菲）绿僵菌（Metarhizium pingshaense）是一种感染昆虫的真菌。研究者在布基纳法索的疟疾流行区进行了半田野试验，证明表达昆虫特异性毒素Hybrid的转基因绿僵菌感染蚊子后，蚊子的感染死亡率提升。转基因绿僵菌的有效孢子剂量较低，可以快速而长效地消灭当地的杀虫剂抗性蚊子。此转基因绿僵菌可与现有化学控制策略整合，通过灭蚊而控制疟疾传播。[论文详细信息]

物理学

Physics

Quantum gate teleportation between separated qubits in a trapped-ion processor

在捕获离子处理器中的分离量子位之间的量子门远距传送

图片来源：ScienceDaily

（导读 页一）大型量子计算机需要在互相远离的量子位元之间进行量子门运算，而实现方法之一是量子门远距传送（QGT）。本研究通过在一个离子阱中分离的两个量子位元之间对一个受控非门（CNOT）进行远距传送从而演示了QGT，所传输的CNOT纠缠保真度在95%置信区间内。研究结果有助于将基于束缚离子的量子计算机集成在单个器件中。[论文详细信息]

Imaging the electronic Wigner crystal in one dimension

电子Wigner晶体的一维成像 

（导读 向菲菲）80多年前，Wigner预言的电子量子晶体一直是较难理解的一种物态。本研究在实空间内，通过利用碳纳米碳管（CNT）作为扫描-电荷扰动，对另一个CNT的多体电子密度进行成像。结果发现一些电子限域在一维空间里，与理论预测的强相互作用晶体行为一致。研究结果为小型Wigner晶体的形成提供了直接证据，并为研究其他相互作用态提供了新方法。[论文详细信息]

Observation of parity-time symmetry breaking in a single-spin system

单自旋系统内宇称-时间对称性的破缺

（导读 向菲菲）控制单自旋系统的演化对量子计算和量子传感至关重要。但目前宇称-时间（PT）对称性在单量子体系中的观测依旧难以理解。本研究提出将一般PT对称的哈密顿量扩大为厄米量的方法。在金刚石的单氮-空位中心中观测到从非破缺PT对称性到破缺的量子态演化。该方法具有普适性，可为未来研究量子体系中PT对称的哈密顿量的新奇性质提供思路。[论文详细信息]

Ultrafast optical pulse shaping using dielectric metasurfaces

使用电介质超表面进行超快光脉冲重整

（导读 页一）超快激光等技术的进步需要全新的脉冲调制策略，在保持高分辨率的同时，能够支持很大的带宽和峰值功率。本研究利用电介质超表面来重整近红外飞秒脉冲的时域剖面。通过一个嵌入超表面的傅里叶变换装置，对光脉冲实现了精准调制，并能同时且独立地操控脉冲频率分量的振幅和相位。研究结果有助于拓展超表面在超快光学技术的应用。[论文详细信息]

其他

【Artificial Intelligence-人工智能】Human-level performance in 3D multiplayer games with population-based reinforcement learning

基于人群的强化学习在3D多人游戏中实现人类水平表现

（导读 胡琦琳）强化学习（RL）在日益复杂的单人和双人回合制游戏中取得了巨大的成功，但现实世界是多个参与者 的。本研究通过锦标赛型的评估方法证明，在3D多人在线第一人称电脑游戏《雷神之锤3》中，只使用像素和游戏得分作为输入，便可在捕获旗帜模式下实现与人类水平相当的性能。研究结果表明多方强化学习在人工智能研究中的巨大潜力。[论文详细信息]

【Environmental Science-环境】The uncertain future of protected lands and waters

受保护的土地和水域的未知将来

图片来源：The Nature Conservancy

（导读吴娜）保护地本是为了永久保护生物多样性，可法律变化却破坏了保护区的持久性和效力。本论文记录了1892年至2018年间——美国和亚马逊流域国家的保护区降级、缩小规模和退化(PADDD)事件，并在全球范围内汇编了可用数据。大多数PADDD活动(62%)与工业规模的资源开采和开发有关，而这可能不利于生物多样性，对此还需采取战略政策应对。[论文详细信息]

---

本周值得读 · 论文推荐   “肥宅饮食”会提高死亡风险；实验室里的“黑洞”证实了霍金预测；浙大学霸本科生顶会发表论文 等

本文来自微信公众号“科研圈”。如需转载，请在“科研圈”后台回复“转载”，或通过公众号菜单与我们取得联系。原文信息请点击“阅读原文”。