科教大事

nature

竞争性拮抗多肽对气孔模式的调整

Keiko Torii及同事通过研究气孔发育和模式形成的分子机制，发现了一个出乎意料的信号传导机制。他们发现，两种信号传导肽，即Stomagen (气孔发育的一个正调控因子)和EPF2 (这一过程的一个负调控因子)，利用同一受体激酶ERECTA来微调气孔发育。有趣的是，这两种肽都以相似的亲和性与ERECTA及其共受体TM21M结合，所以它们为了和受体结合而相互竞争。似乎决定被激活的ERECTA是传递一个刺激信号还是传递一个抑制信号的是下游的信号作用：活体数据显示，触发下游信号作用成分的磷酸化的是EPF2而不是Stomagen。

新突触组织分子的时空控制

在胚胎发育过程中，重要的是神经突触要在正确的时间和正确的地点形成。线虫的DD和VD运动神经元就说明了这一点：DD神经元在第一个幼虫阶段发生背-腹重新连线，而VD运动神经元则保持一个不变的神经支配模式，与DD运动神经元的神经支配模式不同。在这篇论文中，Oliver Hobert及同事发现，三个基因调控因子(UNC-30、LIN-14和UNC-55 DNA-结合蛋白)和它们的目标(OIG-1,一种以前不知道的细胞外“突触组织器”蛋白)控制DD和VD神经元的正确的连线和重新连线。这项工作显示了一个“交叉”策略，利用该策略，UNC-30在DD神经元中与通过时间(不是通过空间)控制的LIN-14相互作用，在VD神经元中与通过空间(不是通过时间)控制的UNC-55相互作用。

Glypican-1对癌症外来体和早期胰腺癌的识别

大多数细胞都会脱落由封裹在磷脂双层中的蛋白和核酸组成的、被称为细胞外囊泡或外来体的东西。来自癌细胞的外来体可以从癌症患者的血液循环中被分离出来，并携带来自肿瘤的物质。现在，Raghu Kalluri及同事在胰腺癌患者中和在这种疾病的小鼠模型中发现含“glypican-1”的外来体是早期胰腺癌的一个生物标记。这些发现也许能使用于胰腺癌早期检测的无创伤测试得以实现。

纳米管调节果蝇雄性生殖干细胞通信

干细胞龛会发出只有干细胞而不是它们的分化后代才会对其做出反应的短距离信号。目前仍不清楚这种特异性是如何做到的。Yukiko Yamashita及同事报告说，果蝇的雄性生殖干细胞能形成以前没有被识别出的结构，即基于微管的纳米管，后者会延伸到hub(干细胞龛的一个主要组成部分)内，介导干细胞龛的信号传导。这些纳米管携带干细胞龛发出的信号的受体，是这种自我更新的信号向生殖干细胞的传播所需的。

Science

通过光纤更平稳地发送信号

在正常情况下，通过某光纤传播的信息受制于非线性扭曲，它会随着时间的推移而降低品质。Eduardo Temprana和同事发现了一种方法来抑制光在通过光纤传输时的非线性耗散效应，从而消除了持续需要的（且代价高昂的）信号再生。研究人员用数码反向传输法来研究超过1000米长的光纤传输时不同的激光脉冲频率。他们的观测揭示，令光纤通讯放缓的光诱导非线性相互作用可被逆转，而激光脉冲中的相干性是该逆转的关键。

生物合成的玫瑰花香味化合物

玫瑰花的研究者找到了一种寻觅已久的酶(被称作RhNUDX1)，它在该花产生的甜美芬芳中起着关键作用。Jean-Louis Magnard和同事对两种玫瑰栽培品种的基因进行了研究，他们将Papa Meilland品种玫瑰的转录组与Rogue Meilland品种的转录组进行了比较(前者气味浓烈，而后者则没有什么气味)，以了解它们间具体的基因差异。发现玫瑰的芬芳是由一个完全出乎意料的酶族催化的，RhNUDX1酶会产生芬芳的香叶醇。将来，植物学家或许能利用RhNUDX1基因来重新培育出这些具有宜人芬芳气味的标志性花卉。

气候变化缩小了大黄蜂的家园

Jeremy Kerr和同事对67种欧洲和北美大黄蜂从1901年至2010年的地理标记，建立了一个观察数据库。他们将近几十年中每个大黄蜂品种向北移动的变化与气候较冷的1901年至1974年时的基线大黄蜂活动做了比较。意外发现，在最近较暖和的几十年内，大黄蜂的活动范围并没有向北转移。它们的活动范围缩小了--它们在北美和欧洲的活动范围都缩小了至多300公里。与此同时，它们的种群从其活动范围的最南端和最热区域中消失了。

人工智能

封面上是一个连接着电脑的磁共振扩散成像系统展示的可视化人类大脑。人工智能(AI)研究人员现在可以设计几乎与人类感知图像、语言交流、学习这几方面能力一样的算法，人工智能研究领域产生了能与人博弈、在股市与人对抗、并能在诊所中协助人的的机器，但研究人员的终极目标是创建一个才艺全面的、像人一样的计算机程式，这一志向引起了许多争论并构成了一系列的挑战。

信息科学

基于量子纠缠的机器学习

中国科学技术大学教授潘建伟团队发展了世界领先的光量子计算物理实现研究平台，在国际上率先实验实现了基于量子比特的机器学习算法演示。该算法以高维量子态编码经典数据，通过量子逻辑运算制备高维量子态和辅助量子比特之间的纠缠，通过量子纠缠特性带来的并行计算优势，快速提取出向量之间的距离等重要信息。《PHYSICAL REVIEW LETTERS》

使用宏基因组代码识别人体微生物特征

研究者开发出一种电脑算法，为美国“人类微生物组计划”招募的120人建立粪便、唾液和皮肤等样本的微生物个人识别码，即所谓微生物“指纹”，并将其与跟踪随访中获得的样本及另外一组志愿者的样本进行比较。结果发现，每个人都拥有独特的微生物“指纹”，而且大部分人的微生物“指纹”在为期一年的调查期间保持稳定--仍能正确识别约80%的志愿者。但皮肤样本则较不可靠，时隔一年后只能正确识别约三分之一人的身份。《PNAS》

脑--文本：对大脑语音表征的解码

研究人员对7名癫痫病患者的脑电进行记录，这些患者的大脑皮层表面因治疗需要放有电极阵列（ECoG），当患者朗读例文时，研究人员以高分辨率记录下ECoG信号。研究者把脑皮层信息和语言知识、机器学习算法结合在一起，选出最可能的单词顺序，根据这些脑波，不但能重新构建持续讲话中的基本单位——单词和完整的句子，还能生成相应的文本。这是第一次能根据脑活动模式解码持续的语音，并将其转换为文本形式。《Frontiers in Neuroscience》

基于拉格光纤光栅结构的慢速光孤子全光二极管

在光通信领域，实现光场在集成光路中单向导通是极其困难。来自华南农业大学的研究人员利用两个具有不同啁啾系数的线性啁啾布拉格光纤光栅以及一段均匀的光纤光栅，设计出一种具有三明治结构的非互易性光纤光栅，并利用脉冲诱导的非线性，使一个带边入射的皮秒脉冲形成布拉格孤子，实现了一个皮秒光脉冲在不同光功率下分别完成单向导通以及反向击穿的功能。不仅如此，由于带边色散效应，这个光脉冲具有非常慢的群速度，仅有光速3%（约为9千公里/秒），因此该器件也可以用作光子缓存。《Optics Letters》

具有螺旋弯曲能力的微型机器人触手

来自美国的研究者可以制造出微小的机器人触手。该触手可操作微小且精巧的任务，能够在不破坏微小物体的情况下抓住物体，比如抓住毛鳞鱼的鱼卵，而如果采用硬质镊子，就很容易导致卵变形或者破裂。研究人员还用该触手抓起并握住蚂蚁（整个腰部直径仅有400微米）而不破坏躯干，这种技术或许是生物医学应用领域以及一些需要确保精确组织的手术的理想工具。《Scientific Reports》

压印技术下的全彩可调谐的液晶显示屏

来自美国的研究者使用一种简单且便宜的纳米压印技术，制造出一种能吸收某些波长的光波并反射它们的金属纳米结构。这种金属纳米结构被一块超薄的液晶层像三明治一样夹在中间，其反射的光的颜色通过施加于液晶层的电压来控制，液晶分子和纳米结构金属表面上的等离子波相互作用，成就了这种全彩可调谐的液晶显示屏（LCD），与之前只能制造出单色调色板的LCD相比较，这项研究是一个巨大的飞跃。《NATURE COMMUNICATIONS》

CdSe/ Bi2Se3核壳结构量子点的光热转换

中科院半导体所超晶格国家重点实验室博士后贾国治和常凯研究员等人巧妙地通过超声波辅助阳离子交换反应合成CdSe/ Bi2Se3核壳结构量子点，实现了量子点形貌和尺寸的控制。阳离子交换反应是一种快捷的、容易制备纳米材料的方法，通过该方法可以得到所需结构和尺寸的纳米颗粒。他们结合现在量子点成熟的制备技术，制备出了高质量不同层厚的、以Bi2Se3为壳层的复合结构量子点，并系统研究了其光热转换：转换效率达到目前最好水平（近30%），具有很好的光热稳定性，并解释了其光热转换的微观机制。《Nano Research》

可注射电路

中美合作的研究团队设计了可以通过直径小至0.1毫米的针注入到合成空腔或活体组织的柔性电路，电路被注射进去后，原来“卷起”的电路会展开到接近原始配置的80%，并且不会功能损失。研究人员将电路注入到活小鼠大脑两个不同的区域，这些由网状电极构成的电子元件不到一小时就可以展开到原来的形状，并能用来监测小鼠的大脑活动；电子元件在5周内并未产生排异反应，并能和健康的神经元连接。当微型电路被注入到小鼠的海马体时，研究人员发现，微型电路能监测大脑活动，而且对周围大脑组织的损伤极为有限。《Nature Nanotechnology》