Biology

New fossils reveal the hand of Paranthropus boisei

（导读 领研网）在约200万~100万年前，曾有四个古人类物种（鲍氏傍人、能人、鲁道夫人、直立人）同时存在于非洲东部。本研究描述了肯尼亚图尔卡纳湖附近发现的部分古人类骨骼KNM-ER 101000，年代略早于152万年前。该骨骼样本包含与这些鲍氏傍人（Paranthropus boisei）牙齿和头骨明确相关的首批手骨和足骨。这些手骨与现代人和非洲猿类拥有共同特征。结果表明鲍氏傍人可能曾擅于制作工具并有某些使用能力，而强大的抓握力可能有助于用手加工食物。[相关报道：150万年前的古人类也拥有强大抓握力]

The formation and propagation of human Robertsonian chromosomes

（导读 领研网）约每800人中就有1人出现染色体融合即罗伯逊染色体易位现象。本研究利用长读长测序DNA测序技术，获得了完整的罗伯逊易位染色体序列，发现易位染色体断裂点位于SST1重复DNA序列中。而生成罗伯逊易位染色体几乎都携带原始染色体的全部遗传信息。该结果为解释自然界中不同物种染色体差异提供了新思路。[相关报道：人类罗伯逊易位染色体如何形成并遗传]

Flexible perceptual encoding by discrete gamma events

（导读 严冰冰）认知过程涉及新皮层神经活动的特定时空特征，除了神经活动振荡，还可能存在非周期性动态。本文开发新方法，将神经元活动特征分解为离散的网络事件，解析小鼠视觉皮层（V1）的gamma活动（30 Hz~80 Hz），发现gamma事件支持视觉信息的动态编码：单个事件使各层神经元同步发放，增强视觉编码。V1的gamma事件由背外侧膝状体（dLGN）输入所诱发，可被dLGN光遗传调控所抑制，说明它支持视觉信息的丘脑皮层整合。在行为响应之前，gamma事件的频率稳步增加，并可预测行为表现；抑制它们可损伤行为表现，而诱发它们则起始行为响应。此外，Gamma事件与行为之间的关系是感官模态特异的，并且可迅速调整以适应不同的任务目标。[论文详细信息]

Autoimmune response to C9orf72 protein in amyotrophic lateral sclerosis

（导读 蔡恒）肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种神经退行性疾病，特征表现为运动神经元进行性丧失。本研究通过多中心队列和抗原表位筛选技术，发现CD4⁺ T细胞通过IL-5/IL-10偏向性细胞因子释放参与ALS疾病进程，IL-10反应强度与患者生存期呈正相关。该结果为ALS病理机制提供新证据，为靶向调节性T细胞的精准治疗提供新策略。[论文详细信息]

Myocardial reprogramming by HMGN1 underlies heart defects in trisomy 21

（导读 领研网）唐氏综合症患儿中约有50%的人会出现先天性心脏缺陷（CHD），其中最常见的类型便是房室管（AVC）缺损。本研究发现位于21号染色体上的HMGN1基因拷贝数的增加，可介导心肌细胞重编程，进而导致唐氏综合症患者的CHD。记过表明HMGN1是唐氏综合症患者中房室管发育和心脏隔膜形成过程中的重要剂量敏感调控因子。[论文详细信息]

The Panoptes system uses decoy cyclic nucleotides to defend against phage

（导读 蔡恒）细菌通过抗噬菌体系统来对抗噬菌体感染，且许多系统生成核苷酸衍生第二信使以激活效应蛋白，在感染过程中介导免疫系统发挥作用。本研究解析出名为Panoptes的新型抗噬菌体系统，该系统由optS和optE两个基因组成，利用2',3'-c-di-AMP作为诱饵信号，在感染过程中激活optE膜穿孔效应蛋白，最终遏制噬菌体复制。该结果揭示了原核生物免疫监视的新范式。[论文详细信息]

A miniature CRISPR–Cas10 enzyme confers immunity by inhibitory signalling

（导读 阿金）微生物和病毒的共存演化创造出涉及寡核苷酸信号传导的免疫机制。本研究表明CRISPR相关酶mCpol持续合成环状寡核苷酸作为抑制毒性效应蛋白的主动机制部分。细胞实验揭示了mCpol生成的环状寡核苷酸的缺失触发细胞死亡，阻止可逃避免疫系统的病毒传播。而结构解析明确mCpol是二腺苷酸环化酶。结果阐释了可对抗病毒介导的免疫抑制的有效防御策略，扩充了对免疫系统内寡核苷酸作用的理解。[论文详细信息]

A vaccine central in A(H5) influenza antigenic space confers broad immunity

（导读 领研网）高致病性禽流感病毒A（H5）在全球范围内影响着野生禽类和家禽。本研究开发出一种位于A（H5）流感病毒抗原空间中心的疫苗，并通过雪貂模型评估了疫苗的免疫原性和保护效果，结果表明该疫苗能诱导雪貂产生高水平的中和抗体，且对多种不同遗传系和抗原型流感病毒显示出广泛反应性。该结果为进一步开发抗流感病毒疫苗提供重要理论依据和实践思路。[论文详细信息]

Efferocytic remodelling of pancreatic islet macrophages by limited β-cell death

（导读 领研网）1型糖尿病（T1DM）是一种自身免疫性疾病。本研究发现让β细胞“少量可控死亡”，能激活胰岛内的特殊巨噬细胞，从而抑制T细胞介导的自身免疫反应，为T1DM的免疫干预治疗提供新思路。[相关报道：有限β细胞死亡可通过诱导胰岛巨噬细胞的胞葬重塑缓解I型糖尿病]

Proteotoxic stress response drives T cell exhaustion and immune evasion

（导读 领研网）在癌症中观察到耗竭T细胞（T_ex）无法清除恶性细胞，这也是癌症患者对免疫疗法产生抗性的关键机制。本研究发现蛋白质毒性应激反应（PSR）是导致T细胞衰竭的关键机制：慢性感染和肿瘤微环境中，耗竭的CD8⁺ T细胞启动一种独特的蛋白质毒性应激反应T_ex-PSR，通过异常增强的蛋白质合成和错误折叠蛋白积累，最终导致免疫细胞功能丧失。该结果为癌症免疫治疗提供了全新靶点。[论文详细信息]

Efficient and accurate search in petabase-scale sequence repositories

（导读 蔡恒）随着高通量DNA测序技术的飞速发展，全球测序能力呈指数级增长，公共数据库中的生物序列数据量已达到惊人规模。本研究应对公共生物序列库数据量爆炸式增长难以高效全文搜索的挑战，研发出MetaGraph框架，利用注释型de Bruijn图技术，对1880万份DNA/RNA序列集和2100亿氨基酸残基进行索引，使跨病毒、细菌、真菌、动植物和人类的全序列搜索成为可能。[论文详细信息]

Hijacking a bacterial ABC transporter for genetic code expansion

（导读 领研网）非经典氨基酸（ncAAs）的位点特异性编码为扩展功能性蛋白质库提供强大工具。本研究揭示了细胞对ncAA的摄取不足是遗传密码高效扩展的主要障碍，并提供策略通过劫持细菌ATP结合盒（ABC）转运蛋白，主动导入易于合成的异肽键连接的三肽，使得其在细胞内加工成ncAA。该结果表明工程化摄取系统是程序化导入化学多样性构建单元的有效策略。[相关报道：突破遗传密码扩展技术中细胞内底物摄取效率低下瓶颈——劫持细菌转运蛋白，解锁遗传密码扩展新纪元]

Cas9 senses CRISPR RNA abundance to regulate CRISPR spacer acquisition

（导读 蔡恒）在II型CRISPR-Cas系统中，RNA引导效应蛋白Cas9通过间隔序列获取实现剪辑功能。本研究发现无法与RNA结合的Cas9蛋白，即apoCas9可极大促进间隔序列整合到CRISPR阵列中，感知细胞内的免疫状态，动态调整新免疫记忆的形成速度哦。结果展示了蛋白质自身状态驱动的反馈调控新机制。[论文详细信息]

Delta-type glutamate receptors are ligand-gated ion channels

（导读 阿金）δ型离子谷氨酸受体（iGluDs）是iGluR配体门控离子通道家族成员，其功能仍待阐明。本研究将GluD定义为配体门控离子通道，在细胞环境中受到紧密调控，并使用冷冻电镜和双层记录表征其结构与功能。结果表明GluDs拥有配体门控离子通道精细的生物物理特性，并为理解其细胞调控并研发靶向GluD2的相关疗法建立新框架。[论文详细信息]

Chemistry

Photocatalytic oxygen-atom transmutation of oxetanes

（导读 领研网）非芳香杂环和碳环是无数生物活性分子的核心骨架。本研究报告一种光催化氧杂环丁烷氧原子转变策略，经一步反应，选择性地替代氧代环丁烷中氧原子，将其转变为硫原子等（O→S、O→N、O→C）。该方法具有广泛的官能团容限，用于药物后期官能化，简化复杂药物合成。结果有助于简化药物及复杂药物类似物的合成过程。[相关报道：只需一步，原子直接置换！]

Deaminative cross-coupling of amines by boryl radical β-scission

（导读 领研网）胺是生物活性分子和药物中最常见的官能团之一。本研究一种通用的脱氨交叉偶联策略，通过胺与硼烷原位配位活化，并在铜催化下产生胺配位的硼自由基。该自由基经历C(sp³)–N键的β-断裂，释放出烷基自由基，进而与多种碳、氮、氧、硫亲核试剂发生交叉偶联。该结果为药物发现和分子多样化提供新工具。[相关报道：填补空白！C–N键活化新思路！]

Controlling pyramidal nitrogen chirality by asymmetric organocatalysis

（导读 领研网）手性对于生命和合成化学至关重要，控制手性中心的形成是核心任务。本研究提出了一种催化对映选择性策略，通过手性布朗斯台德酸催化的氯化反应来构建非环状氮立体中心。研究人员设计了一种立体专一性的分子内反应，以克服氯代氮羟胺的结构和构型不稳定性。该策略可应用于合成具有构型稳定氮立体中心的对映选择性N-氯代氮丙啶。[相关报道：南方科技大学，Nature！]

Geoscience

Global warming amplifies wildfire health burden and reshapes inequality

（导读 领研网）野火活动在近几十年里大量增加，该趋势被发现与人为气候变化有关。本研究利用一个机器学习框架预测了全球到本世纪末的野火排放和相应的过早死亡，预计从2010-2014年到2095-2099年，火灾导致的全球碳排放可能在中等排放情景下下增加23%。到2095-2099年，野火烟雾导致的年过早死亡可能升至每年140万左右。[相关报道：野火烟雾造成的年死亡人数预计会增加]

Wildfire smoke exposure and mortality burden in the USA under climate change

（导读 领研网）本研究开发了一套统计学和机器学习模型，并用2001-2021年的月度和年度火灾排放物观测数据进行训练，以此预测在不同气候情景下整个北美来自野火的未来火灾PM_2.5浓度。结果预计在高变暖情景下，到2050年，来自野火的PM_2.5或在美国导致每年71,420例超额死亡，而高排放情景下的年超额死亡人数到2050年可能会导致每年6080亿美元的经济损失。[相关报道：野火烟雾造成的年死亡人数预计会增加]

Physics

Operating two exchange-only qubits in parallel

（导读 领研网）在半导体量子点平台上，量子比特的控制精度和并行化能力始终制约其实际应用的扩展。本研究通过由线性排列的6个量子点构成的2个量子比特，实现了2个纯交换量子比特的高效并行操作，将超导量子系统的交叉熵基准测试适配到基于半导体技术的量子系统中。该结果为大规模基于半导体技术的量子计算机性能表征提供新工具。[论文详细信息]

Multi-qubit nanoscale sensing with entanglement as a resource

（导读 领研网）金刚石中的氮-空位（NV）中心是探测单自旋，研究量子材料微观行为的理想平台。本研究基于构建的NV双缺陷结构，使两个独立的NV中心以量子方式协同工作，在纳米尺度下捕捉到磁场涨落。该成果展示了具有空间分辨的多点传感能力，以解析局域电流与微观磁纹理的时变行为。[论文详细信息]

Entanglement-enhanced nanoscale single-spin sensing

（导读 领研网）探测单个自旋为剖析物性，并发展单分子磁探测技术提供新视角。本研究使用纠缠态的氮-空位（NV）中心，结合量子操控，开发出纠缠增强型纳米单自旋探测技术，成功区分并探测到相邻的两个“暗”电子自旋，在嘈杂环境中将探测灵敏度提升至单传感器的3.4倍。该结果验证了量子纠缠在纳米尺度传感中的优势，为原子层面研究量子材料开辟新途径。[相关报道：中国科学技术大学，Nature！]

【Planetary Science-行星科学】Detection of triboelectric discharges during dust events on Mars

（导读 领研网）闪电是行星大气层中电活动最显著的能量表现。本研究通过“毅力”号火星车上的超级相机一起麦克风捕捉到火星表面尘暴与旋风中的放电现象，说明火星大气中的电荷积累足以加速高氧化性化合物的形成，从而严重扰乱大气的光化学平衡。该结果改变了对火星大气的认识。[相关报道：首次在火星上检测到放电现象]

【Robotics-机器人】Slipknot-gauged mechanical transmission and robotic operation

（导读 领研网）活结中的机械传动是力学相关活动的核心。本研究开发出一种基于活结的机械智能传动机制，提出活结智能缝线（sliputure）。在无需使用任何电子传感器和复杂程序的条件下，让机器人与医生以超高的一致性传递和感知力度，并实现高精度、可编程的力信号传递。该结果为手术机器人、微创手术等医疗操作提供了新解决方案。[论文详细信息]

Science一周论文导读 | 2025年11月27日

Biology

Active learning framework leveraging transcriptomics identifies modulators of disease phenotypes

（导读 蔡恒）表型药物筛选因庞大的化学空间和实验流程扩展型问题而受限。本研究基于多组学主动深度学习框架，开发出优先筛选化合物的新计算方法，实现化合物高效筛选，在类固醇回忆测试中表现超越现有模型。该结果可有效进行表型目标化合物识别，显著加速药物发现潜力。[论文详细信息]

Avian-origin influenza A viruses tolerate elevated pyrexic temperatures in mammals

（导读 领研网）宿主体温影响流感病毒在宿主体内的繁殖。本研究实用小鼠模型和体外实验，确定了禽流感的耐热基因PB1，病毒RNA聚合酶的β亚基，负责“拉链式”复制病毒基因组。PB1蛋白位于180的谷氨酸和位于394的脯氨酸是决定温度耐受性的关键位点。该结果解释了禽流感病毒对更高体温更加耐受的原因。[论文详细信息]

（导读 领研网）家猫（Felis catus）来自北非野猫Felis lybica lybica。本研究对87个古代和现代猫基因组展开古基因组学分析，发现家猫可能起源于北非野猫，早期见于欧洲和土耳其的猫属欧洲野猫，发生在古代杂交而非早期驯化。在引入北非家猫后，它们在整个欧洲迅速扩散。结果表明现代家猫和撒丁岛野猫分别源自北非的两个在遗传上彼此不同的种群。[论文详细信息]

Structural basis of T-loop–independent recognition and activation of CDKs by the CDK-activating kinase

（导读 蔡恒）细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）是细胞周期调控的典型调节因子，而CDK激活激酶（CAK）是CDK活性的主调控因子。本研究通过冷冻电镜解析出CAK与CDK2及CDK2-cyclin A2复合物的高分辨率结构，揭示了不依赖T环的激酶-激酶界面，该界面由激酶的两个结构域共同参与形成。结果有助于加深对细胞周期调控和激酶信号级联的机制理解。[相关报道：T-loop非依赖性的CDK识别与激活机制]

Rapid compensatory evolution within a multiprotein complex preserves telomere integrity

（导读 蔡恒）自私遗传元件与基因组内的斗争促进了关键多蛋白质复合物亚基的适应性改变。本研究利用黑腹果蝇的端粒系统，发现其末端保护复合物的核心成员HOAP和主要合作蛋白HipHop相互依赖，定位于端粒，在其相互作用区域内只有6个氨基酸残基在两个物种间发生正选择驱动改变。结果表明了分子键补偿性演化对维持基本生命功能至关重要。[论文详细信息]

Monkeys have rhythm

（导读 严冰冰）听音乐的同步化动作是人类文化的标志特征，它需要（1）从持续声音中提取稳定的律动化脉冲或节奏，（2）沿时间向前延展，（3）按照预期中的节奏进行运动控制。本文发现猕猴会跟着真实音乐主观节奏来同步化动作，甚至在不同策略中自发地这样做。这与“发声学习假设”（音乐节奏同步化是可习得复杂发声的物种特有的）相矛盾。本文提出，音乐节奏感知和同步化能力是多种物种都拥有的，对应了各物种基于奖赏关联而对上述通用功能进行协调的能力。[论文详细信息]

Physics

Spectral kernel machines with electrically tunable photodetectors

（导读 阿金）光谱机器视觉以三维超立方体的形式收集光谱和空间信息，这导致数据瓶颈，并限制能量效率等。本研究引入光谱核机器（SKMs）来克服这些瓶颈。通过输出的光电流直接压缩谱学分析，并通过样本物体进行学习，以“嗅探-搜寻”模式识别并分类新样本。研究人员在实验条件下验证了，在近红外和中红外采用电可调谐双极黑磷-二硫化钼光电二极管，在可见光波段采用硅光电导体的SKM，能够执行多功能智能任务。该结构比现有的高光谱图像分析解决方案消耗更少的能量，速度却快上一倍，从而定义了智能成像和传感新范式。[论文详细信息]

Liquid-state dipolarcaloric refrigeration cycle with nitrate-based salts

（导读 领研网）当前主流的“蒸汽压缩循环”制冷技术不仅能效有限，而且对环境带来巨大负担。本研究提出一种基于硝酸盐溶液的液态偶极热卡制冷循环，利用“盐溶解吸热”的物理原理，实现了高效且环保的液体制冷系统。该技术在性能系数、温度跨度和环境友好性等方面全面超越传统固态热卡系统，开辟了液态制冷的新方向。[相关报道：37.3℃绝热温变！新型液态制冷循环技术登上Science]

Realization of three- and four-body interactions between momentum states in a cavity

（导读 阿金）凝聚态物质中的自旋哈密顿量和量子传感常常使用材料内成分之间的成对或双体相互作用。本研究使用高精密光学空腔内激光冷却原子集合实现有效的三体（n=3）哈密顿量相互作用。研究人员通过施加两个驱动场，诱导原子通过空腔交换光子，实现了虚拟六光子过程。同时也观测到虚拟八光子过程介导的四体相互作用特征。该结果可拓展至多层系统中的三体作用，或更高阶的相互作用。[论文详细信息]

Programmable higher-order nonequilibrium topological phases on a superconducting quantum processor

（导读 领研网）物质拓扑相是凝聚态物理与量子模拟的重要研究方向。本研究在量子体系中实现并探测到高阶非平衡拓扑相，为利用超导量子处理器在量子模拟问题上实现量子优势奠定基础。结果也标志着量子模拟在探索复杂拓扑物态方向上的重要突破。[相关报道：中国科学技术大学，再发Science！]

【Social Science-社会科学】Reranking partisan animosity in algorithmic social media feeds alters affective polarization

（导读 小天）社交媒体平台算法对浏览过程中所接触的内容施加了强大影响力。本研究创建了一个轻量级非侵入式浏览器扩展程序，利用基于大预言模型的分类器，根据内容对帖子进行评估和重新排序，可系统识别和改变表达反民主态度和党派敌意的内容在用户信息流中的呈现方式，结果表明算法介导的与政治敌意内容的接触既能塑造情感极化，也能实时调控用户在平台使用过程中的瞬时情绪反应。[论文详细信息]

【Chemistry-化学】Full utilization of noble metals by atom abstraction for propane dehydrogenation

（导读 领研网）最大限度地提高贵金属的原子利用率对于高效的工业催化至关重要。本研究证明通过原子提取可以实现丙烷脱氢（PDH）的最小铂（Pt）负载量。在合金中添加锡（Sn）导致表面Pt₁Sn₁二聚体的形成，Sn较大的原子半径将其推向表面，单金属Pt原子被稳定在完全开放的表面上。该构型使丙烷脱氢反应的Pt用量降低了一个数量级，并提高了催化剂的稳定性。[相关报道：时隔1年，天津大学巩金龙团队，再发Science！]

【Materials Science-材料】Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules

（导读 领研网）本研究通过原位掠入射广角X射线散射分析，揭示了热处理过程中的四阶段降解机制，并确定了一个123±18秒的无环境降解窗口，在此窗口内水和氧气的影响得以减轻。激光退火提供的辐照度比传统热方法高出两个数量级，该策略使功率转换效率在刚性组件上达到24.0%。[相关报道：南昌大学，Science！]

【Geoscience-地球科学】Seasonal dynamics of Earth’s glaciers and ice sheets

（导读 小天）地球冰川对环境变化的敏感程度每年都不同。本研究对季节性冰川和冰盖动态变化展开全球分析，发现当年度最高表面温度超过0℃，结节性速度幅度达到顶峰，并通过影响冰川流的海底水温系统发现了季节性与年际冰川流变化之间的相关性。该结果表明在大气温度进一步升高的未来，可能会在全球范围内改变季节性冰川动力学。[论文详细信息]