Zileuton

VOLUME 392|ISSUE 6801|28 MAY 2026 本期封面故事概要：动物如何感知地球磁场，是生物学界经久不衰的谜题之一。如今，研究人员在信鸽的肝脏中发现了一种超顺磁性的巨噬细胞，并证实它们在磁感中发挥着关键作用。这项发现揭示出免疫细胞在感官知觉中令人意想不到的新角色，或将从根本上改写我们对动物导航的认知。 最新一期Science期刊（IF=45.8）发表的研究论文主题内容包括： 1. 射频噪声干扰蝙蝠迁徙定向2. 选择性自噬调控植物病毒免疫3. 脓毒症肺部免疫血栓级联机制4. 高通量筛选快效共价蛋白药物5. 赤铁矿记录火星古气候变迁6. 信鸽肝磁巨噬细胞阴天导航7. 形状控制稳定超晶格过渡相8. 泛癌三级淋巴结构空间图谱9. 东南极洲上地幔冰川诱发地震10. 单细胞解析全身激素作用网络11. 铂团簇原子数决定催化性质12. 无序结构赋予转录因子特异性13. 大象维系蜣螂多样性与生态功能14. 锂辉石绿色全组分转化工艺15. 抗应变可拉伸电化学传感界面16. 机械谐振器量子计算混合架构 Science最新研究论文所属学科分类如下： 生态与进化生物学 射频噪声干扰蝙蝠导航【1】、信鸽肝磁细胞阴天导航【6】、大象维系蜣螂与生态功能【13】 医学与健康 脓毒症肺部免疫血栓机制【3】、快效共价蛋白药物筛选【4】、泛癌三级淋巴结构图谱【8】 材料科学与其他创新 形状稳定超晶格过渡相【7】、铂团簇原子数定催化性【11】、锂辉石绿色全组分转化【14】、抗应变电化学生物界面【15】 植物科学与农业 选择性自噬调控植物免疫【2】 地球与行星科学 赤铁矿示踪火星古气候【5】、东南极上地幔冰川地震【9】 分子生物学与生物物理学 无序结构赋转录特异性【12】 量子科学与技术 机械谐振器量子计算【16】 系统生物学与内分泌学 单细胞激素作用网络图【10】 推荐阅读以下三篇研究论文 锂辉石绿色全组分转化【14】在全球能源转型和电动汽车产业爆发的背景下，锂资源供应已成为各国战略焦点。传统提锂工艺能耗高、污染重，且大量使用剧毒氢氟酸。该研究开发的闭环氟化铵工艺，能同时将矿石中的所有硅、铝成分转化为高价值商品，并实现试剂循环再生。这直接回应了产业链对低成本、零排放关键矿物提取技术的迫切需求，对保障全球锂供应安全和实现绿色制造具有双重意义。 抗应变电化学生物界面【15】随着人口老龄化与个性化医疗需求增长，能实时监测人体生化指标的可穿戴设备成为焦点。但现有设备在活动变形时数据失真，制约了应用。本研究突破性地实现了在300%极端拉伸下稳定工作的化学传感器，且同时适用于穿戴和植入场景。这一底层技术革新为下一代如血糖、乳酸等无创连续监测产品铺平了道路，有望彻底改变慢性病管理和健康监护模式。 泛癌三级淋巴结构图谱【8】免疫疗法已革新癌症治疗，但并非所有患者都能受益，生物标志物的缺乏是关键瓶颈。该研究利用人工智能，在多种癌症中建立了肿瘤内免疫枢纽TLS的全面图谱，并开发出能通过常规病理切片预测患者生存获益的评分系统。这项研究将复杂的肿瘤免疫微环境信息转化为可操作的临床指标，有望精准筛选免疫治疗优势人群，显著提升治疗效费比，是精准医学的典型范例。 本期Science论文汇总： 【1】Disruptive effects of brief radiofrequency noise exposure on migratory bat navigation（短暂射频噪声暴露对迁徙蝙蝠导航的破坏性影响）：Radiofrequency, or electromagnetic, noise naturally occurs in the atmosphere, but it has increased substantially due to human activities, being produced by electronics, power lines, and even LED lights. The impacts of such noise on wildlife and humans is often debated and is yet to be understood. Lindeckeet al. looked at the impacts of relatively weak broadband radiofrequency fields on migratory soprano pipistrelle bats and found that it disrupted their orientation even hours after exposure (see the Perspective by Balmori and Balmori-de la Puente). Although the disruptive mechanism of the noise remains to be characterized, these results suggest that the ever-present din of our devices may be having a bigger effect than was previously thought.（射频或电磁噪声在大气中自然存在，但因人类活动而显著增加，由电子产品、电力线甚至LED灯产生。此类噪声对野生动物和人类的影响常被争论且尚未被理解。林德克等人研究了相对较弱的宽带射频场对迁徙高音伏翼蝙蝠的影响，发现即使在暴露数小时后其定向能力仍受干扰。尽管噪声的干扰机制尚待阐明，但这些结果表明，我们设备持续不断的喧嚣可能正产生比以往认知更广泛的影响。）该研究通过实验揭示了人造射频噪声对蝙蝠磁场导航能力的持续干扰效应。研究者对迁徙中的高音伏翼蝙蝠施加相对较弱的宽带射频场，观察到其方向感在暴露后数小时仍然紊乱。这意味着环境中无处不在的电子设备、输电线和照明设施所发出的电磁波，可能正严重威胁依赖磁感进行长距离迁徙的物种。 研究方向：生态学中的动物行为与保护生物学，以及环境物理学中的电磁环境效应。 科研价值：首次通过实证将环境中的人造电磁噪声与哺乳动物的空间定向障碍直接关联，为评估人类活动引起的电磁污染对生物多样性的隐性影响提供了关键证据，对制定野生动物保护政策和电子设备辐射标准具有重要参考意义。 【2】Selective autophagy fine-tunes plant immunity to promote cell survival during viral infection（选择性自噬精细调控植物免疫以促进病毒感染期间的细胞存活）：Positive-sense single-stranded RNA viruses hijack host endomembranes for viral replication. Clavelet al. studied viral infection in the model plant Arabidopsis thaliana and found that selective autophagy promotes survival of infected host cells. Two metabolic enzymes, nitrilase 1 and inosine monophosphate dehydrogenase 1, function as selective autophagy receptors involved in the autophagic degradation of the host immune regulator EDS1. This work reveals how autophagy regulates defense responses to maintain host cell integrity during viral infection.（正链单链RNA病毒劫持宿主内膜进行复制。克拉维尔等人研究模式植物拟南芥的病毒感染，发现选择性自噬促进受感染宿主细胞的存活。腈水解酶1和肌苷单磷酸脱氢酶1这两种代谢酶，作为参与宿主免疫调节因子EDS1自噬降解的选择性自噬受体发挥作用。这项工作揭示了自噬如何在病毒感染期间调控防御反应以维持宿主细胞完整性。）该研究在拟南芥中发现，正链RNA病毒入侵时，植物细胞会启动选择性自噬机制来降解免疫调节因子EDS1，而腈水解酶1和肌苷单磷酸脱氢酶1这两种代谢酶在此过程中扮演了自噬受体的角色，负责识别并递送EDS1进行降解。这一精细调控避免了免疫反应的过度激活，从而保障了宿主细胞的存活和完整性。 研究方向：植物病理学与分子细胞生物学中关于自噬与免疫的交叉领域。 科研价值：突破了传统上认为自噬仅通过清除病毒成分来防御感染的认知，揭示了宿主通过精确下调自身免疫信号来维持感染态细胞稳态的新策略，为培育抗病毒且不造成自身组织坏死的作物提供了新的分子靶点。 【3】Visualizing a lung neutrophil-platelet immunothrombosis cascade during sepsis in mice（可视化小鼠脓毒症期间肺部中性粒细胞-血小板免疫血栓级联反应）：Sepsis is a life-threatening condition initiated by an infection that triggers an overwhelming, dysregulated immune response. Brownet al. used information derived from live imaging of mice to understand the events leading to the formation of clots in the lung vasculature after bacterial infection of the bloodstream. Aggregates between neutrophils and platelets initially contributed to antibacterial responses but developed into detrimental thrombi in steps dependent on the chemoattractant leukotriene B4. Blocking this signal through genetic deletion or treatment with the leukotriene inhibitor zileuton before infection protected mice from sepsis. （脓毒症是一种由感染引发的、可触发压倒性失调免疫反应的危及生命的病症。布朗等人利用对小鼠的活体成像信息，来理解血流细菌感染后肺部血管系统中血栓形成的事件。中性粒细胞与血小板的聚集起初有助于抗菌反应，但随后在趋化因子白三烯B4依赖的步骤中发展成有害的血栓。通过在感染前通过基因缺失或使用白三烯抑制剂齐留通来阻断此信号，可保护小鼠免受脓毒症侵害。）该研究利用活体成像技术，在小鼠脓毒症模型中实时观测到肺部血管内中性粒细胞与血小板先发生聚集以协助抗菌，随后这一过程却依赖白三烯B4信号逐步演变为致命的免疫血栓。通过基因敲除或使用药物齐留通阻断该通路，成功在感染前保护了小鼠，阻止了脓毒症的发展。 研究方向：免疫学与临床医学中的感染与血栓性疾病领域。 科研价值：动态阐明了脓毒症中免疫血栓形成的完整级联过程，区分了早期保护性免疫应答与后期病理性血栓形成的界限，为开发脓毒症的精准干预治疗提供了确切的关键分子靶点和干预时间窗口。 【4】A high-throughput selection system for fast-acting covalent protein drugs（一种用于快效共价蛋白药物的高通量筛选系统）：Covalent linkages can transform proteins that would otherwise be quickly cleared from the body into potent and highly selective modulators of cellular signaling pathways. However, cross-linking rates in vivo are generally very slow. Fan et al. developed a high-throughput yeast display system to engineer covalent proteins to enhance the cross-linking rate to their target ligand. They demonstrated the approach by developing a fast-acting nanobody against the cancer immunotherapy target programmed death-ligand 1, which showed promising reductions in tumor growth relative to currently used nanobodies. The authors also engineered a covalent cytokine and a neutralizing binder for a viral receptor-binding domain. This platform may enable rapid and versatile protein engineering for a range of covalent protein drug applications.（共价连接能将本会被身体快速清除的蛋白质转变为强效且高选择性的细胞信号通路调节剂。然而体内交联速率通常非常慢。Fan等人开发了一种高通量酵母展示系统，用于工程化设计共价蛋白以增强其对目标配体的交联速率。他们通过开发一种针对癌症免疫治疗靶点程序性死亡配体1的快效纳米抗体来验证该方法，该抗体在减少肿瘤生长方面展现出优于现有纳米抗体的前景。作者们还工程化设计了一种共价细胞因子和一种针对病毒受体结合域的中和性结合物。该平台可能为一系列共价蛋白药物应用实现快速且多功能的蛋白质工程化设计。）该研究解决的核心问题是共价蛋白药物在体内反应速度过慢的瓶颈。研究者构建了高通量酵母展示系统，成功筛选并进化出能与靶标快速交联的蛋白。他们据此开发了一种靶向PD-L1的快效共价纳米抗体，其抑制肿瘤生长的效果优于传统纳米抗体，并工程化了共价细胞因子和病毒受体中和结合物。 研究方向：生物技术与药物学中的蛋白质工程与靶向治疗。 科研价值：提供了一个通用的工程化平台，能够大幅提升共价蛋白药物的开发效率与性能，为癌症、病毒感染等疾病的治疗开辟了“快效、持久”的新型生物制剂研发路径，有望变革下一代蛋白药物的设计思路。 【5】Hematite is a mineralogical marker of ancient climate change on Mars（赤铁矿是火星古代气候变化的矿物学标志）：Ancient river channels on Mars demonstrate that it once had a wetter and warmer climate. The Curiosity rover has been investigating the sedimentary rocks in Gale crater, and a mineralogical marker could relate that stratigraphy to the ancient climate. Szczerbaet al. analyzed microscopic iron oxide crystals in rocks examined by the rover and compared the crystallographic properties with laboratory experiments. The shape of the crystals indicates the formation mechanism, and the presence or absence of a related mineral depends on the subsequent subsurface temperature. The authors argue that a measured transition in the crystal properties coincides with the ancient climate change.（火星上的古老河道证明其曾拥有更湿润和温暖的气候。好奇号火星车一直在调查盖尔陨石坑内的沉积岩，而一种矿物学标志可将该地层与古气候关联起来。什切尔巴等人分析了火星车所检测岩石中的微观氧化铁晶体，并将晶体学特性与实验室实验进行了比较。晶体形状指示其形成机制，而一种相关矿物的存在与否取决于后续的地下温度。作者们论证，所测得的晶体特性转变与古代气候变化在时间上相吻合。）该研究利用好奇号探测数据，分析盖尔陨坑沉积岩中赤铁矿等氧化铁晶体的微观形貌和晶体学特征。通过将天然样品的晶型与实验室模拟结果对比，确定了不同晶体形态对应的形成环境。研究发现，随着地层年代变化，晶体特性发生了明显转变，特别是某些共伴生矿物的消失，指示了火星地下温度与气候从湿润温暖向寒冷干旱的长期演变过程。 研究方向：行星科学中的火星地质与气候学。 科研价值：为火星古气候由湿润转为干旱的全球性事件，找到了一个明确的地层矿物学标记，使得通过遥感或巡视探测来高精度标定气候变化发生的时间和环境条件成为可能。 【6】Homing pigeon navigation relies on superparamagnetic macrophages under overcast conditions（信鸽归巢导航在阴天条件下依赖超顺磁性巨噬细胞）：It has long been known that birds rely, at least in part, on magnetoreception to orient their movements. The mechanisms underlying this reception appear to be numerous and are still being discovered. Physiological connections have been found in the head, including the beak, eyes, and brain, but Lisowskiet al. have now identified the presence of superparamagnetic macrophages in the liver (see the Perspective by Spiro and Drakesmith). On cloudy days when they could not see the sun, pigeons whose magnetic macrophages had been depleted were unable to navigate home. The authors conclude that these liver-based macrophages are required for navigation when the sun doesn’t shine. （人们早就知道鸟类至少部分依赖磁感来定向运动。这一感应背后的机制似乎是多样的且仍在探索中。在头部已发现了生理上的联系，包括喙、眼和脑，但利索夫斯基等人现已在肝脏中鉴定出超顺磁性巨噬细胞的存在。在看不见太阳的阴天，磁巨噬细胞被耗竭的信鸽无法导航归巢。作者们得出结论，当太阳不照耀时，这些位于肝脏的巨噬细胞是导航所必需的。）该研究在信鸽体内发现了一类全新的磁感应结构——位于肝脏的超顺磁性巨噬细胞。实验证明，在晴朗天气下，鸽子可依赖太阳罗盘正常归巢；但在完全遮蔽阳光的阴天条件下，通过技术手段清除了这些肝内磁性巨噬细胞的鸽子，其导航能力丧失，无法找到归途。这表明肝脏的磁性巨噬细胞是信鸽在缺乏天体线索时，启动地磁导航所必需的关键元件。 研究方向：动物生理学与生物物理学中的导航感觉生物学。 科研价值：揭示了生物磁感受器的全新解剖位置和细胞类型，从根本上改写了对动物磁导航机制的理解，为解开长达半个多世纪的生物磁感受之谜提供了全新的实物载体和器官层面的研究方向。 【7】Stabilizing in-transition phases of superlattices through shape control of silver nanocrystals（通过银纳米晶体的形状控制稳定超晶格的过渡中间相）：Phase transitions between ordered lattices often pass through short-lived intermediate structures that are difficult to capture and study. Through the self-assembly of silver nanocrystals with shapes ranging from spheres to truncated octahedra, Nagaokaet al. observed a structural evolution from face-centered cubic to body-centered cubic superlattices. Nanocrystals with intermediate shapes formed a stable, dissymmetric superlattice corresponding to an otherwise transient structure along the Nishiyama-Wasserman martensitic pathway.（有序晶格之间的相变通常会经历短暂存在的、难以捕获和研究的中间结构。通过让形状范围从球体到截角八面体的银纳米晶体进行自组装，长冈等人观察到从面心立方到体心立方超晶格的结构演变。具有中间形状的纳米晶体形成了一种稳定的不对称超晶格，该结构对应于在西山-沃瑟曼马氏体相变路径上原本是瞬时态的结构。）该研究通过精确合成一系列从球形到截角八面体的银纳米晶体，调控其自组装行为。发现随着纳米晶体形状的改变，其组装形成的超晶格经历了从面心立方到体心立方的相变。关键在于，采用中间形状的纳米晶体成功稳定住了一种不对称超晶格结构，而这一结构正是在传统马氏体相变理论中稍纵即逝、无法被捕获的中间过渡相。 研究方向：材料科学中的纳米材料与晶体学。 科研价值：开创性地利用纳米晶体的形状参数作为调控相变路径的工具，首次实现了对固-固相变过程中瞬态结构的稳定和解析，为创制常规方法无法获得的新型亚稳材料，并深入理解相变的基本物理机制提供了全新策略。 【8】Pan-cancer spatial atlas of tertiary lymphoid structures（三级淋巴结构的泛癌空间图谱）：Tertiary lymphoid structures (TLSs) form local immune hubs inside tumors, but they are diverse and not all are equally functional. Choet al. built a pan-cancer atlas and developed an artificial intelligence (AI)–based framework to detect and characterize TLSs in human tumors. TLSs varied in maturation state, spatial location, cellular composition and organization. Intratumoral TLSs were associated with spatial gradients in tumor-intrinsic signaling. A scalable model was trained to detect and classify TLSs on standard pathology slides, and a composition-based TLS score was designed to stratify patients based upon survival outcomes. The study provides insights into TLS biology and may offer a path toward integrating TLS features into future clinical trials.（三级淋巴结构在肿瘤内部形成局部免疫枢纽，但它们具有多样性且并非所有功能都相同。赵等人构建了一个泛癌图谱并开发了一种基于人工智能的框架，用于检测和表征人类肿瘤中的三级淋巴结构。三级淋巴结构在成熟状态、空间位置、细胞组成和组织方面各不相同。肿瘤内三级淋巴结构与肿瘤内在信号的空间梯度相关。一个可扩展的模型被训练用于在标准病理切片上检测和分类三级淋巴结构，并设计了一种基于组成的三级淋巴结构评分，用以根据生存结局对患者进行分层。该研究深化了对三级淋巴结构生物学的理解，并为将三级淋巴结构特征整合进未来的临床试验提供了一条潜在路径。）该研究利用人工智能，在多种癌症的肿瘤组织样本中构建了详细的TLSs空间图谱，系统分析了它们的成熟状态、具体位置、细胞构成与空间排布。研究发现，TLSs的各项特征与肿瘤内在信号通路的空间梯度密切相关，并据此开发了一个可在常规病理切片上自动检测和分类TLSs的AI模型，以及一个能预测患者生存情况的TLS评分系统。 研究方向：肿瘤免疫学与数字病理学。 科研价值：将TLSs从不均一的模糊概念转变为一个可量化、可分级、与预后强相关的临床生物标志物，为免疫治疗的精准化提供了强大的分析工具，能够指导筛选更可能受益的患者群体并优化联合治疗策略。 【9】Upper-mantle earthquakes beneath East Antarctica（东南极洲下的上地幔地震）：Better detection is broadening our understanding of where and how earthquakes occur away from plate boundaries, especially those at surprisingly large depths. Using data from arrays across East Antarctica, Hoet al. applied transfer-enhanced deep learning to build an event catalog of about 1000 moment magnitude 1.6 to 3.5 earthquakes beneath David Glacier. Half of the events were located to depths of 70 to 150 kilometers, and they seemed tied to flexure and stress gradients around a boundary between the warm and cold lithosphere beneath West and East Antarctica, respectively. Their confinement to the mantle beneath David Glacier also suggests a role for glacial loading. （更好的检测正在拓宽我们对远离板块边界处地震发生地点和方式的认识，尤其是那些发生在惊人深度的地震。利用横跨东南极洲的台阵数据，何等人应用迁移增强深度学习，构建了一个包含大卫冰川下方约1000次、矩震级为1.6至3.5级地震的事件目录。半数事件位于70至150公里深度，它们似乎与分别位于西南极洲和东南极洲之下的温暖与寒冷岩石圈边界周围的弯曲和应力梯度有关。这些地震仅发生在大卫冰川下方的地幔中，也暗示了冰川载荷的作用。）该研究在传统认为稳定的东南极洲大卫冰川下方，利用深度学习技术探测到了约1000个震级在1.6至3.5级的小震事件，其中一半震源深度惊人地达到70至150公里的上地幔。分析认为，这些地震的成因是东南极洲冷厚岩石圈和西南极洲暖薄岩石圈过渡带的挠曲和应力集中，以及上方大卫冰川巨大冰体加载作用共同导致的结果。 研究方向：地球物理学中的地震学与冰川学交叉领域。 科研价值：颠覆了南极洲东部为无震稳定大陆的传统认知，揭示了冰川负载与深部岩石圈结构能耦合诱发活跃的上地幔地震活动，为评估冰盖演化过程中的地质灾害风险，以及理解极地“冰-岩”圈层相互作用提供了全新视角。 【10】A Hormone Cell Atlas maps the human endocrine system at cellular resolution（激素细胞图谱以细胞分辨率绘制人类内分泌系统）：Hormones act across tissues and organs to coordinate physiological functions. Drawing inspiration from the Human Cell Atlas, we analyzed expression of 379 hormone and receptor genes in a transcriptomic dataset comprising 14 million single cells and nuclei across 47 human tissues. Using hormone2cell, we mapped putative hormone-producing and hormone-receiving cell types, defining tissue-specific and cross-tissue endocrine signatures. We predicted non-classical sites of hormone expression, including secretin in plasmacytoid dendritic cells, inferred convergent hormone action and endocrine feedback loops, and implicated cell populations in monogenic endocrine disorders. In a cross-tissue integration of adipocyte datasets, we uncovered dynamic endocrine programs across depots, within adipocyte subtypes and through adipogenic differentiation. Cumulatively, the Hormone Cell Atlas (hormonecellatlas.org.uk) provides a comprehensive framework for dissecting hormonal impact on health and disease.（激素跨越组织和器官发挥作用以协调生理功能。我们从人类细胞图谱中汲取灵感，分析了包含来自47个人类组织的1400万个单细胞和细胞核的转录组数据集中379个激素和受体基因的表达。利用hormone2cell，我们绘制了推定的激素产生和激素接收细胞类型，定义了组织特异性和跨组织的内分泌特征。我们预测了激素表达的非经典位点，包括浆细胞样树突状细胞中的促胰液素，推断出趋同激素作用和内分泌反馈回路，并关联了与单基因内分泌疾病相关的细胞群。在对脂肪细胞数据集进行的跨组织整合分析中，我们揭示了不同脂肪库、脂肪细胞亚型内以及整个成脂分化过程中的动态内分泌程序。总而言之，激素细胞图谱为剖析激素对健康和疾病的影响提供了一个全面的框架。）该研究整合了跨越47种人体组织、多达1400万个单细胞的转录组数据，系统分析了379种激素及其受体基因的表达，建立了一个名为“hormone2cell”的分析工具。据此构建的图谱不仅精确定位了所有经典和大量非经典的内分泌细胞，例如首次发现浆细胞样树突状细胞能表达促胰液素，还揭示了各种组织特异性和跨组织的激素作用网络、反馈调控回路及在代谢疾病中的动态变化。 研究方向：系统生物学与内分泌学中的单细胞组学。 科研价值：创建了一个全面的、可公开访问的数字参考框架，从根本上改变了研究激素作用的方式，使得科学家能够以单细胞分辨率的精度，在全身范围探究任何激素的来源、靶点与功能，极大地加速了内分泌疾病机理的发现和新型治疗靶点的筛选。 【11】Dependence of catalytic properties of strongly supported platinum clusters with atom counts（强载体负载铂团簇的催化性能对原子计数的依赖性）：Songet al. created strongly anchored clusters of platinum on alumina by reducing PtCl42− with methanol. They then used electron microscopy to show that clusters with the same 1-nanometer diameter could vary in total atom count by a factor of three. X-ray absorption spectroscopy showed that clusters with higher atom counts had stronger interactions with the support. For hydrogen production from cyclic hydrocarbons, clusters with fewer atoms had higher activity, but those with more atoms were more durable and selective.（宋等人通过用甲醇还原四氯合铂离子，在氧化铝上制备了强锚定的铂团簇。随后他们利用电子显微镜证明，相同1纳米直径的团簇，其总原子数可相差三倍。X射线吸收谱显示，原子数较多的团簇与载体有更强的相互作用。在从环状烃制氢的反应中，原子数较少的团簇活性更高，而原子数较多的则更耐久且选择性更好。）该研究通过甲醇还原法，在氧化铝载体上合成了直径均为1纳米但原子数目相差悬殊的铂团簇。研究发现，原子数多的团簇与载体相互作用更强。在催化环状烃脱氢制氢反应中，原子数少的团簇表现出超高催化活性；而原子数多的团簇尽管活性稍低，却展现出卓越的长期稳定性和产物选择性。这直接证明了负载型催化剂中，即使尺寸相同，亚纳米尺度下的精确原子数目也是决定其催化行为的关键维度。 研究方向：物理化学中的催化化学与纳米科学。 科研价值：第一次在实验上精准区分了“尺寸”与“原子数”这两个在催化中长期被混淆的变量，为合理设计兼具高活性、高选择性和长寿命的下一代工业催化剂提供了全新的、原子精度的理性指导原则。 【12】Unstructured transcription factor interactions enable emergent specificity（无结构转录因子相互作用实现涌现特异性）：Transcription factors (TFs) are proteins that control the expression of genes. Textbooks describe TFs as recognizing specific DNA sequences through structured DNA-binding surfaces. However, these sequences are typically too short to account for the specificity of TF binding across large genomes, creating a longstanding paradox. Using single-molecule interaction measurements in living cells, Abidiet al. showed that regions within TFs that do not fold into stable three-dimensional structures play a central role in resolving this question. The authors propose that TF specificity emerges as a collective property of many weak and transient unstructured interactions among proteins and nucleic acids. （转录因子是控制基因表达的蛋白质。教科书将其描述为通过结构化的DNA结合面来识别特定DNA序列。然而这些序列通常太短，无法解释跨庞大基因组的转录因子结合特异性，形成了一个长久以来的悖论。利用活细胞中的单分子相互作用测量，阿比迪等人表明，转录因子内那些不折叠成稳定三维结构的区域在解决这个问题中扮演着核心角色。作者们提出，转录因子特异性是作为众多微弱且短暂的无结构蛋白质与核酸相互作用的集体属性而涌现出来的。）该研究通过活细胞单分子成像技术，破解了转录因子如何在庞大的基因组中精确找到其靶点的经典悖论。研究揭示，转录因子中那些长期以来被视为无功能的无序、不折叠区域，并非废料，而是通过其与蛋白质和DNA之间发生的大量、微弱且瞬时的非特异性相互作用，形成一种集体行为，从而赋予了整个系统极高的识别特异性。 研究方向：分子生物学与生物物理学中的基因调控与单分子成像。 科研价值：彻底革新了教科书对转录因子功能机制的定义，揭示了蛋白质内在无序区在信息处理中的核心作用，为理解复杂疾病的遗传基础及设计精确调控基因表达的合成生物学工具提供了全新的理论框架。 【13】Importance of elephants for dung beetle biodiversity and ecosystem functions（大象对蜣螂生物多样性和生态系统功能的重要性）：Large mammalian herbivores play key roles in ecosystems and are vulnerable to extinction from hunting and global environmental change. Loss of such species is expected to cause further extinctions, but this pattern has mainly been shown through simulations. Gijsmanet al. combined simulations with experimental evidence to show that loss of elephants would lead to coextinctions of dung beetles and decreases in the dung decomposition and secondary seed dispersal that beetles provide (see the Perspective by Lewis and Slade). In the field, excluding elephants reduced dung beetle abundance and diversity, whereas excluding other mammalian herbivores had little additional effect. These results aligned with the central role of elephants in an empirically derived ecological network and support the designation of elephants as a keystone species in African savannas.（大型植食性哺乳动物在生态系统中扮演关键角色，且易因捕猎和全球环境变化而灭绝。此类物种的丧失预计会导致进一步的灭绝，但这一模式此前主要通过模拟得以展示。海斯曼等人将模拟与实验证据相结合，表明大象的丧失将导致蜣螂的共灭绝以及蜣螂所提供的粪便分解和次生种子传播功能的下降。在野外，排斥大象降低了蜣螂的丰度和多样性，而排斥其他植食性哺乳动物几乎没有附加影响。这些结果与经验推导的生态网络中大像的核心地位相一致，并支持将大象指定为非洲稀树草原的关键种。）该研究在非洲草原通过围栏实验，将大象与其他大型植食动物隔离，并结合生态网络模拟，实证了大象的关键作用。结果显示，只要缺失大象，蜣螂的物种丰富度和种群数量就会显著下降，进而导致其所承担的粪便分解和次级种子散布等核心生态功能受损；而缺少其他大型动物则无此显著效应。这直接证实了大象作为不可替代的关键种，其存亡会通过级联效应引致其他物种的协同灭绝和生态系统功能的衰退。 研究方向：生态学中的保护生物学与群落生态学。 科研价值：首次通过严密的野外实证而非仅靠模型预测，阐明了保护大象对于维持整个稀树草原生态系统结构和功能完整性的决定性作用，为制定以关键物种保护为核心的整体性生态系统管理策略提供了坚实的科学支撑。 【14】Valorization of lithium hardrock concentrates into battery raw materials and commodity products（锂硬岩精矿的高值化转化为电池原材料和商品产品）：The extraction of elements such as lithium and aluminum can require energy-intensive and complex separation processes that may also require large quantities of hydrofluoric acid. Mowbrayet al. developed a series of processes that use aqueous ammonium fluoride to simultaneously extract lithium from concentrated α-spodumene while converting the waste stream silicates into valuable products including silica and alumina (see the Perspective by Lee and Manthiram). The closed-loop nature of the processes enables regeneration of the reagents, thus reducing the overall economic costs and environmental footprint. （锂和铝等元素的提取可能需要能源密集型且复杂的分离过程，同时可能还需使用大量氢氟酸。莫布雷等人开发了一系列使用氟化铵水溶液的工艺，能同时从α-锂辉石精矿中提取锂，并将废弃的硅酸盐流转化为包括二氧化硅和氧化铝在内的高价值产品。该工艺的闭环性质使试剂能够再生，从而降低了整体经济成本和环境足迹。）该研究开发了一套全新的湿法冶金工艺，以氟化铵水溶液代替传统高危氢氟酸来分解α-锂辉石，实现了一步法选择性提取锂元素，同时将剩余的全部硅、铝成分直接转化为高纯的二氧化硅和氧化铝商品。整个过程中所有化学试剂都能通过闭环设计进行回收和再生，大大降低了成本与污染。 研究方向：冶金工程与材料化学中的资源循环与提取工艺。 科研价值：颠覆了传统锂矿加工中高能耗、高污染的路径，提出了一种近乎零排放、全组分利用的绿色冶金方案，对从矿产源头解决锂离子电池产业链的资源瓶颈和环保压力具有革命性的经济和技术意义。 【15】Strain-resilient intrinsically stretchable electrochemical biointerfaces（抗应变的本征可拉伸电化学生物界面）：The development of stretchable and foldable materials for bioelectronics has made it possible to fabricate soft, compliant devices for minimally obtrusive biomedical health monitoring. These devices work well with optical or electrical signals but less well when chemical sensing is also required because mechanical distortion of the device can affect these signals in different ways. Xuet al. integrated liquid metals, carbon nanotube–polyurethane composites, and soft functional coatings to achieve strain-resilient molecular sensing in both wearable and implantable configurations. The system maintains stable electrochemical readouts under up to 300% strain. Through modeling and validation studies, including in animals and humans, the authors demonstrated multimodal sensing for a diverse range of analytes. （可拉伸和可折叠材料的开发使得制造用于最小侵入式生物医学健康监测的柔软、顺应性设备成为可能。这些设备能很好地处理光学或电信号，但在同时需要化学传感时则表现不佳，因为设备的机械形变会以不同方式影响这些信号。许等人集成了液态金属、碳纳米管-聚氨酯复合材料和柔软的功能涂层，在可穿戴和植入式两种配置中均实现了抗应变的分子传感。该系统在高达300%的应变下仍能维持稳定的电化学读数。通过建模和验证研究，包括在动物和人体上的研究，作者们展示了对多种分析物的多模态传感能力。）该研究攻克了柔性电子器件在拉伸变形时化学信号严重失真的难题。通过创新性地整合液态金属导线、碳纳米管复合材料与柔性功能涂层，研究者构建了能在高达300%形变下，依然稳定精确读取电化学信号的传感器，实现了对汗液、组织液等多种体液中代谢物和电解质的实时多模态监测，并通过人体和动物实验进行了验证。 研究方向：电子科学与生物医学工程中的柔性生物电子与传感器。 科研价值：为下一代真正贴身、顺应皮肤和器官运动的可穿戴/植入式健康监护设备提供了可靠的核心传感技术，将使持续、无感且精准的化学指标监测（如糖尿病管理、运动员体能评估）成为现实。 【16】Mechanical resonator–based quantum computing（基于机械谐振器的量子计算）：Several platforms are being pursued for quantum information processing and quantum computing. Hybrid systems offer the ability to combine the desirable features of various components for improved overall performance. Yanget al. introduce a mechanical-based architecture for universal quantum computing in which a quantum memory unit composed of mechanical modes of an acoustic resonator is operated on by a superconducting qubit processor. The implementation of a universal set of single- and two-qubit gates, along with their use in quantum algorithms, illustrate the potential for mechanical systems as components in quantum technologies. （当前有多种平台正被推进用于量子信息处理和量子计算。混合系统能够组合不同组件的理想特性，以提升整体性能。杨等人提出了一种基于机械架构的通用量子计算体系，其中由声学谐振器的机械模式组成的量子存储单元，由一个超导量子比特处理器对其进行操作。一组通用的单量子和双量子比特门的实现，以及它们在量子算法中的应用，阐明了机械系统作为量子技术组件的潜力。）该研究构建了一个混合型量子计算系统，核心创新在于将声学谐振器的机械振动模式用作量子存储单元，而将计算操作交由高度可控的超导量子比特处理器执行。研究者成功在该体系下演示了包括单比特门和两比特门在内的通用量子门操作，并将其应用于量子算法的执行，从而验证了这种“机械存储-超导计算”混合架构的完整可行性。 研究方向：量子物理学与信息技术中的量子计算与量子声学。 科研价值：开辟了利用机械谐振器作为量子计算核心部件的新路径，结合了机械系统相干时间长和超导系统操控速度快的优势，为构建大规模、高容错的实用化量子计算机提供了一项极具潜力的硬件基础方案。 参考文献（上下滑动阅读）参考链接（点击底部左下角“阅读原文”可直达）： 温馨提示：本文没有单独列出每篇文章的链接，所以只能通过“阅读原文”或者以下任意链接进入到Science官网，然后搜索您所关注的文章既可。 【RESEARCH】 https://www.science.org/journal/science/research 【Current Issues】 https://www.science.org/toc/science/current 【Archive】 https://www.science.org/loi/science/group/d2020.y2024 【Home page】https://www.science.org/journal/sciencehttps://www.science.org/content/page/meet-editors ☯ END ☯ 【声明】本文中的图片来自参考文献或Pexels，侵删。本文文字属于《细胞自然科学》公众号原创内容，90%以上的文字内容由本公众号编辑团队编辑，未经允许请勿转载到微信公众号之外的其他平台，若需转载请后台发送“人工”呼叫，无回复就联系微信号：Tiyand191108。本文对于原文内容的描述和分析若有不当或有待改进之处请各位读者多多指教。本文若侵犯您的合法权益，请您及时到后台联系我们商讨相关事宜。最后感谢您的阅读，愿您身体健康，万事顺意！ ------------ 本文底线 -----------