Science 等一周論文導讀（上）

審校：鄧卓 半夏 趙維傑

天文學

Astronomy

Extensive water ice within Ceres』 aqueously altered regolith: Evidence from nuclear spectroscopy

穀神星水蝕變的風化層中存在大量水冰：從核譜中獲得的證據

T. H. Prettyman, N. Yamashita, M. J. Toplis…C. A. Raymond, C. T. Russell

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/55

（導讀 劉小鷗） 穀神星的表面元素組成包含風化層冰含量、水蝕變過程等信息。本研究利用「黎明號」獲取的核譜數據，確定了穀神星的氫、鐵及鉀元素的濃度，表明表面物質在內部曾經歷水作用的過程，推測穀神星可能經過一定的冰岩分離作用。

Abstract

A direct localization of a fast radio burst and its host

快速射電暴及其來源的直接定位

S. Chatterjee, C. J. Law, R. S. Wharton…L. G. Spitler & H. J. van Langevelde（Nature封面文章）

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7635/full/nature20797.html

（導讀 訪冬） 快速射電暴（FRB）來自銀河系外、持續數毫秒，物理性質未知，光度遠超所有已知成因的輻射爆發。我們使用高時間分辨干涉觀測儀對已知的唯一一個重複性FRB：FRB 121102進行了成像，並推測其來源為低亮度的活動星系核或銀河系外的未知輻射源。

Abstract

物理學

Physics

Density functional theory is straying from the path toward the exact functional

密度泛函理論保真度的丟失

Michael G. Medvedev, Ivan S. Bushmarinov, Jianwei Sun, John P. Perdew, Konstantin A. Lyssenko

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/49

（導讀 韓宇） 密度泛函理論大大擴展了可被模擬計算的分子大小和複雜性，泛函所能計算的能量越精確，其精度就被認為越高。本研究檢測了這些功能在一系列中性和陽性原子中計算電子密度的能力。雖然能量和密度的精度相繼提高，但某些泛函喪失了對真實密度的保真度。

Abstract

材料科學

Material Science

Evidence for bulk superconductivity in pure bismuth single crystals at ambient pressure

純鉍單晶在常壓下體超導電性的存在證據

Om Prakash, Anil Kumar, A. Thamizhavel, S. Ramakrishnan

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/52

（導讀 鄧卓） 鉍體材料一直以來被認為不可能存在超導電性。本研究在常壓且溫度低於0.53毫開的條件下在純鉍單晶中觀察到了體超導電性，同時指出了像這種存在於低載流子濃度和異常能帶結構的材料（例如：鉍）中的超導電性無法利用傳統的BCS理論來解釋，需要做更深入的理論分析。

Abstract

Highly stretchable polymer semiconductor films through the nanoconfinement effect

通過納米限制效應實現具有高彈性的聚合物半導體薄膜

Jie Xu, Sihong Wang, Ging-Ji Nathan Wang…Jong Won Chung（斯坦福）, Zhenan Bao（鮑哲楠，斯坦福）

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/59

（導讀 鄧卓） 目前能用於可穿戴電子設備的彈性半導體材料都需要犧牲載流子遷移率來獲得彈性。本研究探索了一種基於納米限制效應的半導體聚合物薄膜，其拉伸可達100%而不影響載流子遷移率（可比擬非晶硅）。利用這種薄膜研究人員還開發了像皮膚的穿戴式LED驅動器件。

Abstract

Correlated fluorescence blinking in two-dimensional semiconductor heterostructures

二維半導體異質結構中的相關熒光閃爍

Weigao Xu, Weiwei Liu, Jan F. Schmidt…Denis V. Seletskiy & Qihua Xiong（熊啟華，南洋理工）

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7635/full/nature20601.html#author-information

（導讀 訪冬） 熒光源的「閃爍」現象通常在零維量子點中發生，由量子點在中性和帶電狀態間的隨機變換產生。我們在由層間范德華力連接的雙層二維半導體異質結構中發現獨特的閃爍效應，與零維和一維中的雙態閃爍不同，二維閃爍中存在三種亮度不同的狀態，可以為相關研究提供新平台。

Abstract

化學

Chemistry

Catalyst support effects on hydrogen spillover

催化劑載體對氫溢流的影響

Waiz Karim, Clelia Spreafico, Armin Kleibert, Jens Gobrecht, Joost VandeVondele, Yasin Ekinci & Jeroen A. van Bokhoven

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7635/full/nature20782.html

圖片來源：nature

（導讀 訪冬） 氫溢流是活性氫原子在金屬催化劑表面移動以完成遠距離催化的現象。我們利用納米結構製備技術，在可還原的鈦氧化物和不可還原的鋁氧化物催化載體上測定了氫溢流效應，發現鋁氧化物表面的氫溢流比鈦氧化物表面慢十個數量級且距離嚴重受限。該觀測為研究催化劑載體的協同作用提供新機遇。

Abstract

地球科學

Earth Science

Volcanic tremor and plume height hysteresis from Pavlof Volcano, Alaska

阿拉斯加巴甫洛夫火山的火山顫動與煙羽高度滯後現象

David Fee, Matthew M. Haney, Robin S. Matoza, Alexa R. Eaton, Peter Cervelli, David J. Schneider, Alexandra M. Iezzi

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/45

（導讀 劉小鷗） 2016年巴甫洛夫火山噴發製造了煙羽併產生強烈震顫。震顫振幅與煙羽高度間關係在噴發漲落間變化，這種滯後現象表明流動與侵蝕過程能夠產生不可逆的結構變化，並反映在地球物理數據上。這些數據或能提高對火山氣體排放及噴發規模的相關預測準確度。

Abstract

Centennial-scale Holocene climate variations amplified by Antarctic Ice Sheet discharge

南極冰蓋碎裂加劇百年尺度的全新世氣候變化

Pepijn Bakker, Peter U. Clark, Nicholas R. Golledge, Andreas Schmittner & Michael E. Weber

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7635/full/nature20582.html

（導讀 趙晴） 本研究分析了全新世時期次表層海溫小幅度升高導致的南極冰蓋碎裂為冰山過程的歷史觀測記錄，並結合相應模擬分析發現：這一過程可以對過程後幾百年中局部和全球氣候波動產生影響，說明南極冰蓋碎裂對氣候的影響比之前的認識更為長遠。

Abstract

Sub-ice-shelf sediments record history of twentieth-century retreat of Pine Island Glacier

冰架下沉積物記錄二十世紀松島冰川的消退歷史

J. A. Smith, T. J. Andersen, M. Shortt…S. Crowhurst & D. G. Vaughan

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7635/full/nature20136.html

（導讀 劉小鷗） 過去40年西南極冰架加速消退，多個模型認為冰川接地線正經歷不可逆後退。本研究對松島冰川（Pine Island Glacier）下沉積岩心的分析表明，其消退減少是上世紀40年代觸發的氣候驅動下趨勢的一部分，即使當氣候驅動減弱，冰架消退仍舊繼續。

Abstract

古人類學

Paleoanthropology

Permanent human occupation of the central Tibetan Plateau in the early Holocene

全新世早期人類永久性定居青藏高原中部

M. C. Meyer, M. S. Aldenderfer, Z. Wang, D. L. Hoffmann, J. A. Dahl, D. Degering, W. R. Haas, F. Schlütz

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/64

（導讀 韓宇） 先前研究認為人類約在3600年前農業社會建立時第一次永久性定居青藏高原。但本文對海拔4270米的青藏高原中部藏族聚居地的年代學研究表明，人類可能於7400年前或更早的時期就已定居高原中部，早於農業社會的形成。

Abstract

進化生物學

Evolutionary Biology

Eocene lantern fruits from Gondwanan Patagonia and the early origins of Solanaceae

來自岡瓦納古陸巴塔哥尼亞的始新世燈籠果與茄科的早期起源

Peter Wilf, Mónica R. Carvalho, María A. Gandolfo, N. Rubén Cúneo

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/71

圖片來源：Wilf P. et al. 2016

（導讀 韓宇） 茄科植物具有重要的經濟和農業價值，但化石證據的缺乏使它們的起源尚不清楚。本文介紹了在阿根廷發現的5200萬年前的燈籠果化石，屬現代酸漿屬（Physalis）。這一發現提前了燈籠果支系的起源時間，並認為茄科分化於岡瓦納古陸最終分裂之前。

Abstract

Cognition-mediated evolution of low-quality floral nectars

認知介導的低質量花蜜的演化

Vladislav Nachev, Kai Petra Stich, Clemens Winter, Alan Bond, Alan Kamil, York Winter

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/75

（導讀 韓宇） 傳粉者選擇和植物性狀之間的不匹配是一種未解決的演化矛盾。本研究在熱帶雨林中實行虛擬進化實驗，表明「悖論」僅在物理刺激與主觀感覺間非線性相關，且食物競爭激烈時存在。蝙蝠對低濃度花蜜的選擇導致花整體上演化出低甜度的花蜜。

Abstract

基因組學

Genomics

CRISPRi-based genome-scale identification of functional long noncoding RNA loci in human cells

基於CRISPRi的人類細胞中功能性長非編碼RNA的基因組水平鑒定

S. John Liu, Max A. Horlbeck, Seung Woo Cho…Jonathan S. Weissman, Daniel A. Lim

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/aah7111

圖片來源：sciencemag

（導讀 郭思瑤） 人類基因組可以編碼產生大量功能未知的長非編碼RNA（lncRNA）。研究人員開發了一個CRISPR干擾（CRISPRi）平台，在7個不同的人源細胞系中鑒定了16401個lncRNA位點，其中499個與細胞生長相關。這些數據顯示了lncRNA的重要作用及其細胞特異性。

Abstract

分子生物學

Molecular Biology

A global view of meiotic double-strand break end resection

對減數分裂雙鏈斷裂末端切除的全面解析

Eleni P. Mimitou, Shintaro Yamada, Scott Keeney

http://science.sciencemag.org/content/355/6320/40

圖片來源：sciencemag

（導讀 韓宇） 減數分裂重組過程中的DNA雙鏈斷裂末端切除過程由核酸外切酶執行。本研究對酵母全基因組中的DNA雙鏈斷裂末端切除位點進行了分析，確認激酶Tel1促進切除的起始而切除過程由核酸外切酶Exo1執行。細胞內核小體的存在可以對Exo1的切除造成阻礙。

Abstract

生物技術

Biotechnology

Synthetic recording and in situ readout of lineage information in single cells

單細胞譜系信息的合成記錄和原位讀出

Kirsten L. Frieda, James M. Linton, Sahand Hormoz…Michael B. Elowitz（MIT）& Long Cai（蔡龍，MIT）

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7635/full/nature20777.html

（導讀 訪冬） 在自身空間環境中重現單細胞譜系關係和動力事件是生物學的長久挑戰。我們報告了一種將歷史事件記錄在染色體中的合成系統 (MEMOIR)，通過分析逐步和隨機的突變原位重構譜系信息。結合基因表達分析，可以了解胚胎幹細胞在不同基因表達狀態間的轉換率，為跨越不同生物系統的信息存儲和原位讀取提供了一種多能平台。

Abstract

植物學

Botany

Reducing phosphorus accumulation in rice grains with an impaired transporter in the node

敲除水稻節中的轉運蛋白可以降低籽粒中的磷元素積累

Naoki Yamaji, Yuma Takemoto, Takaaki Miyaji, Namiki Mitani-Ueno, Kaoru T. Yoshida & Jian Feng Ma（馬建鋒，日本岡山大學）

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7635/full/nature20610.html

圖片來源：nature.com

（導讀 郭思瑤） 糧食作物中超過60%的磷最終保留在穀粒中，但人類和非反芻動物不能消化肌醇六磷酸（磷在穀物中的主要形式），排泄出的磷會造成水體富營養化。研究人員發現了與磷分配相關的基因SPDT。敲除該基因可減少磷在穀粒中的積累而增加其在葉子中的含量。這項發現可能為減少水體富營養化提供新策略。

Abstract

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