本期文章

1. 飞行蝙蝠海马区超大环境的多尺度表征

2.社会经济地位决定智利圣地亚哥的COVID-19发病率和相关死亡率

3.自组织细菌效应物对宿主膜的动态重塑

4.源自宿主转录物的非经典crRNA使得Cas9能够进行多重RNA检测

5.量子在可编程二维62量子比特超导处理器上行走【潘建伟@中国科学技术大学】

6.离子环境在提高沸石孔隙中反应分子活性中的作用

7.用外骨骼去除能量可降低步行的代谢成本

8.机械位错压印控制块状铁电体的极化

9.通过电子散射初始化的耦合原子自旋系统的自由相干演化

10.线粒体NADP（H）的产生对于脯氨酸的生物合成至关重要

11.应变调谐揭示铁基超导体中的向列量子临界性

12.局部地区情况放大了海洋热浪后珊瑚的流失

13.海洋变化中的半球不对称性与生态系统哨兵的生产力

14.生命树的三维基因组学揭示了condensinⅡ是结构类型的决定因素

15.SARS-CoV-2的再次流行：社区病毒监测检测

封面：气候变化威胁珊瑚礁造成热应激事件，导致广泛的珊瑚白化和死亡。然而，一些珊瑚礁（如红海的这一个）更有弹性。一项对223个地点的全球分析发现，当地的压力源与气候变化协同作用杀死珊瑚，但有效的当地管理加上全球缓解气候变化的努力可以帮助珊瑚礁生存。

1. 飞行蝙蝠海马区超大环境的多尺度表征

Multiscale representation of very large environments in the hippocampus of flying bats

海马位置细胞编码动物的位置。放置细胞传统上是在小环境中研究的，对大的行为学相关的空间尺度一无所知。我们无线记录了在长隧道（200米）中飞行的野生蝙蝠的海马背侧CA1神经元。场地的大小从0.6米到32米不等。单个位置细胞表现出多个场和多尺度表示：同一神经元的位置场大小差异高达20倍。这种多尺度编码是从暴露于环境的第一天以及从未经历过大环境的实验室出生的蝙蝠中观察到的。理论解码分析表明，多尺度代码允许以比其他代码更高的精度表示非常大的环境。通过增加空间尺度，我们发现了一种与经典地方代码完全不同的神经代码。

 2. 社会经济地位决定智利圣地亚哥的COVID-19发病率和相关死亡率

Socioeconomic status determines COVID-19 incidence and related mortality in Santiago, Chile

新型冠状病毒肺炎大流行对城市的影响特别严重。在这里，我们深入描述了圣地亚哥，高度隔离的城市和智利首都的疾病发病率和死亡率及其对人口和社会经济阶层的依赖性。我们的分析显示社会经济地位与COVID-19结果和公共卫生能力之间存在密切关联。生活在社会经济地位低的城市的人们在锁定期间并没有像更富裕的城市那样减少流动性。在这些地方的大流行早期，测试量可能不足，测试阳性率和测试延迟都要高得多。我们发现社会经济地位与死亡率之间有很强的相关性，通过归因于COVID-19的死亡或超额死亡来衡量。最后，我们表明，低收入城市年轻人的感染死亡率较高。总之，这些结果突出了社会经济不平等对健康结果的重大影响。

 3. 自组织细菌效应物对宿主膜的动态重塑

Dynamic remodeling of host membranes by self-organizing bacterial effectors

在感染期间，细胞内细菌病原体将多种效应物转移到宿主细胞中，所述宿主细胞为了其益处而修饰宿主膜运输。我们发现了一个由细菌磷酸肌醇激酶及其相反的磷酸酶组成的自组织系统，该系统形成时空模式，包括行波，以重塑宿主细胞膜。军团菌效应物MavQ，一种磷脂酰肌醇（PI）3-激酶，靶向内质网（ER）。即使在没有其他细菌成分的情况下，MavQ和军团菌PI 3-磷酸酶SidP也驱动ER上快速的PI 3-磷酸转换，并自发形成沿ER亚结构域扩散的行波，诱导囊泡和小管出芽。因此，细菌可以利用自组织膜靶向机制劫持宿主细胞结构以存活。

 4. 源自宿主转录物的非经典crRNA使得Cas9能够进行多重RNA检测

Noncanonical crRNAs derived from host transcripts enable multiplexable RNA detection by Cas9

CRISPR-Cas系统使用CRISPR RNA（crRNA）识别外源遗传物质。在II型系统中，反式激活crRNA（tracrRNA）与crRNA杂交以驱动其被Cas9加工和利用。在分析来自空肠弯曲杆菌的Cas9-RNA复合物时，我们发现tracrRNA与细胞RNA杂交，导致形成能够指导Cas9靶向DNA的“非经典”crRNA。我们的发现启发了重编程的tracrRNA的工程设计，该工程将任何感兴趣的RNA的存在与不同Cas9直向同源物的DNA靶向联系起来。这种能力成为称为LEOPARD（利用工程tracrRNA和靶向DNA进行平行RNA检测）的多重诊断平台的基础。LEOPARD允许在一次测试中同时检测来自不同病毒的RNA，并区分严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）及其D614G（Asp614）→Gly）变体，在患者样品中具有单碱基分辨率。

 10. 线粒体NADP（H）的产生对于脯氨酸的生物合成至关重要

Mitochondrial NADP(H) generation is essential for proline biosynthesis

辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）及其还原形式（NADPH）以亚细胞区室化方式调节还原代谢。线粒体NADP（H）的产生取决于NAD激酶2（NADK2）对NAD（H）的磷酸化。人细胞系中NADK2的缺失不会改变线粒体叶酸途径活性，三羧酸循环活性或线粒体氧化应激，而是导致基本培养基中细胞增殖受损。补充脯氨酸可以挽救这种生长缺陷。NADK2介导的线粒体NADP（H）生成是谷氨酸减少和脯氨酸生物合成所必需的。此外，线粒体NADP（H）可用性决定了间充质谱系细胞产生胶原蛋白。因此，线粒体NADP（H）库的主要功能是支持脯氨酸生物合成以用于胞质蛋白合成。

 14. 生命树的三维基因组学揭示了condensinⅡ是结构类型的决定因素

3D genomics across the tree of life reveals condensin II as a determinant of architecture type

我们研究了真核生物生命树上的基因组折叠。我们在染色体尺度上发现了两种类型的三维基因组结构。每种类型在真核生物进化过程中反复出现和消失。有机体表现出的基因组结构类型与凝血酶原Ⅱ亚单位的缺失有关。此外，condensin II的缺失将人类基因组的结构转变为一种类似于真菌或蚊子等生物体的状态。在这种状态下，着丝粒聚集在核仁上，异染色质域合并。我们提出了一个物理模型，在这个模型中，有丝分裂过程中condensinⅡ对染色体的纵向压缩决定了染色体尺度的基因组结构，其影响在随后的间期被保留。这一机制可能自所有真核生物的最后一个共同祖先以来就被保存了下来。

 15. SARS-CoV-2的再次流行：社区病毒监测检测

Resurgence of SARS-CoV-2: Detection by community viral surveillance

严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）大流行的监测主要依靠病例报告，这在卫生服务绩效、检测可用性和检测寻求行为方面存在偏差。我们报告了一个在英格兰的社区范围内的全国代表性监测项目，该项目基于自给药拭子结果，在2020年5月至9月初期间，对59.4万人进行了SARS-CoV-2检测，无论症状如何。疫情在2020年5月至7月期间有所下降，但从8月中旬开始逐渐增加，加速到2020年9月初第二次浪潮的开始。与通过常规监测发现的病例相比，我们在这里报告的下降期更长，年龄分布更年轻。对SARS-CoV-2进行有代表性的社区抽样，即使在流行率较低的情况下，也能大大提高对情况的认识，并将其纳入公共卫生对策。

本期链接：https://science.sciencemag.org/content/372/6545