Ecohydro Daily Digest

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2026年7月3日

共 25 篇，分为 4 组

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星期五 7月3日
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本期目录

Science 15 Nature 8 Nature Sustainability 1 Nature Water 1

Science

15 篇
2026-07-02

Membrane protein solubilization and structure determination using de novo–designed proteins

使用从头设计的蛋白质溶解膜蛋白质并确定结构

Ljubica Mihaljević, David E. Kim, Pooja D. Bandawane, Helen E. Eisenach, Andrew J. Borst, Alexis Courbet, Connor Weidle, Kenneth D. Carr, Everton Bettin, Qiushi Liu, Aldo T. Trejos, Sagardip Majumder, Surabhi Kokane, Alexander Stevens, Edin Muratspahić, Thomas Schlichthaerle, Marc Expòsit, Xinting Li, Mila Lamb, Analisa Nicole Azcárraga Murray, Rashmi Ravichandran, Elizabeth C. Williams, Shuyuan Hu, Lynda Stuart, Linda Grillová, Nicholas R. Thomson, Michael Landreh, Pengxiang Chang, Lorenzo Giacani, Melissa J. Caimano, Kelly L. Hawley, Neil P. King, David Baker

整合膜蛋白广泛的疏水性表面阻碍了针对整合膜蛋白的疗法和疫苗的开发，这使得生产和结构分析变得复杂。在这里，我们描述了一种基于深度学习的通用设计方法，用于溶解天然膜蛋白，同时保留其序列、折叠、活性位点和配体结合特性。基因编码的从头蛋白 WRAP（水溶性 RF 扩散两亲蛋白）围绕脂质相互作用的疏水表面，使其具有热稳定性和水溶性，无需洗涤剂。我们为单体和寡聚β-桶外膜蛋白以及螺旋多次跨膜蛋白设计WRAP。 WRAPed 分枝杆菌的 2.95 埃分辨率冷冻电子显微镜结构……

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2026-07-02

Observation of disorder-free localization using a (2+1)D lattice gauge theory on a quantum processor

在量子处理器上使用 (2+1)D 晶格规范理论观察无序定位

Google Quantum AI and Collaborators†G. Gyawali, S. Kumar, Y. D. Lensky, E. Rosenberg, A. Szasz, T. Cochran, R. Chen, A. H. Karamlou, N. Yosri, S. Meeks, K. Kechedzhi, J. Berndtsson, T. Westerhout, A. Asfaw, D. Abanin, R. Acharya, L. Aghababaie Beni, T. I. Andersen, M. Ansmann, F. Arute, K. Arya, N. Astrakhantsev, J. Atalaya, R. Babbush, B. Ballard, J. Bardin, A. Bengtsson, A. Bilmes, G. Bortoli, A. Bourassa, J. Bovaird, L. Brill, M. Broughton, D. Browne, B. Buchea, B. Buckley, D. Buell, T. Burger, B. Burkett, N. Bushnell, A. Cabrera, J. Campero, H.-S. Chang, Z. Chen, B. Chiaro, J. Claes, A. Cleland, J. Cogan, R. Collins, P. Conner, W. Courtney, A. L. Crook, S. Das, D. M. Debroy, A. Del Toro Barba, S. Demura, L. De Lorenzo, A. Di Paolo, P. Donohoe, I. Drozdov, A. Dunsworth, C. Earle, A. Eickbusch, A. Elbag, M. Elzouka, C. Erickson, L. Faoro, R. Fatemi, V. Ferreira, L. Flores Burgos, E. Forati, A. Fowler, B. Foxen, S. Ganjam, R. Gasca, W. Giang, C. Gidney, D. Gilboa, R. Gosula, A. Grajales Dau, D. Graumann, A. Greene, J. Gross, S. Habegger, M. Hamilton, M. Hansen, M. Harrigan, S. Harrington, S. Heslin, P. Heu, G. Hill, J. Hilton, M. Hoffmann, H.-Y. Huang, A. Huff, W. J. Huggins, L. B. Ioffe, S. V. Isakov, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, S. Jordan, C. Joshi, P. Juhas, D. Kafri, H. Kang, T. Khaire, T. Khattar, M. Khezri, M. Kieferová, S. Kim, P. Klimov, A. Klots, B. Kobrin, A. Korotkov, F. Kostritsa, J. Kreikebaum, V. Kurilovich, D. Landhuis, B. Langley, P. Laptev, K.-M. Lau, J. Ledford, J. Lee, K. Lee, B. Lester, L. Le Guevel, W. Li, A. Lill, W. Liu, W. Livingston, A. Locharla, D. Lundahl, A. Lunt, S. Madhuk, A. Maloney, S. Mandrà, L. Martin, S. Martin, O. Martin, C. Maxfield, J. McClean, M. McEwen, A. Megrant, X. Mi, K. Miao, A. Mieszala, R. Molavi, S. Molina, S. Montazeri, A. Morvan, R. Movassagh, C. Neill, A. Nersisyan, M. Newman, A. Nguyen, M. Nguyen, C.-H. Ni, K. Ottosson, A. Pizzuto, R. Potter, O. Pritchard, L. Pryadko, C. Quintana, G. Ramachandran, M. Reagor, D. Rhodes, G. Roberts, C. Rocque, N. Rubin, N. Saei, K. Sankaragomathi, K. Satzinger, H. Schurkus, C. Schuster, M. Shearn, A. Shorter, N. Shutty, V. Shvarts, V. Sivak, J. Skruzny, S. Small, W. Clarke Smith, S. Springer, G. Sterling, J. Suchard, M. Szalay, A. Sztein, D. Thor, M. Mert Torunbalci, A. Vaishnav, S. Vdovichev, G. Vidal, C. Vollgraff Heidweiller, S. Waltman, S. X. Wang, T. White, K. Wong, B. W. K. Woo, C. Xing, Z. Jamie Yao, P. Yeh, B. Ying, J. Yoo, G. Young, A. Zalcman, Y. Zhang, N. Zhu, N. Zobrist, S. Boixo, J. Kelly, E. Lucero, Y. Chen, V. Smelyanskiy, H. Neven, D. Kovrizhin, J. Knolle, J. C. Halimeh, I. Aleiner, R. Moessner, P. Roushan

量子多体系统中的无序诱发现象对相关时间和系统尺度的分析和数值方法提出了挑战。为了降低无序采样的成本，我们研究了在所有无序配置上形成可调叠加的状态下初始化的量子电路，这在晶格规范理论中可以解释为规范扇区上的叠加。在实验可访问的时间尺度上，我们观察到在一维和二维没有无序的情况下的局域化：尽管完全无序进化和初始状态，扰动未能扩散。然而，熵测量表明，叠加准备的状态与直接无序采样获得的状态根本不同。利用叠加，我们提出......

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2026-07-02

Patterning human kidney organoids with synthetic Wnt-secreting organizers

用合成的 Wnt 分泌组织者构建人类肾脏类器官的图案

Connor C. Fausto, Fokion Glykofrydis, Navneet Kumar, Jack Schnell, Reka L. Csipan, Faith De Kuyper, Minnal Kunnan, Brendan Grubbs, Matthew Thornton, Michael Thompson, Enmian Chang, Xuduo Wen, Manuel Pelayo, MaryAnne Achieng, Anoothi Seth, Kelly Street, Leonardo Morsut, Nils O. Lindström

人类干细胞衍生的微型器官，包括肾类器官，可以再现组织发育的各个方面，但缺乏可靠的空间模式。在胚胎中，空间组织通常是由产生形态发生场的发育组织者建立的。然而，这种组织几何结构如何在肾发生中发挥作用以及是否可以在体外重建仍不清楚。利用人类肾脏发育的空间转录组学，我们发现新生肾单位建立了一个邻近远极性的集合管，与 WNT11 - WNT9B 信号边界接壤。将工程化的 WNT 分泌细胞组织体引入肾脏类器官中，恢复了这种组织几何形状，使远端肾单位分化偏向并使肾单位形态发生朝着信号方向发展。

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2026-07-02

Orbital magnetoresistance in the antiferromagnet CoO driven by dynamic orbital angular momentum

动态轨道角动量驱动的反铁磁体 CoO 中的轨道磁阻

Christin Schmitt, Sachin Krishnia, Mahmoud Zeer, Edgar Galíndez-Ruales, Mehak Loyal, Jonas Köhler, Luca Micus, Takashi Kikkawa, Hiroki Arisawa, Thibaud Denneulin, András Kovács, Renyou Xu, Duc Tran, Florian Kronast, Dongwook Go, Leonid V. Pourovskii, Rafal E. Dunin-Borkowski, Timo Kuschel, Marjana Ležaić, Jairo Sinova, Eiji Saitoh, Gerhard Jakob, Olena Gomonay, Yuriy Mokrousov, Mathias Kläui

最近关于轨道电流效应比自旋电流大几个数量级的预测引起了人们极大的兴趣。然而，轨道电流必须首先转换为自旋电流，以与传统磁体中由自旋角动量主导的静态磁化强度相互作用。通过使用以轨道角动量 (OAM) 为主的磁体，我们证明了二氧化钴/铜 (CoO/Cu*) 中的轨道霍尔磁阻比二氧化钴/铂 (CoO/Pt) 中的自旋霍尔磁阻增强了 70 倍。这是由表面氧化 Cu* 的动态 OAM 与反铁磁绝缘体 CoO 中的静态 OAM 之间的相互作用引起的。我们的结果表明，通过使用 OAM 主导的材料，我们可以利用巨轨道电流的优势……

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2026-07-02

Fruit flies actively restart their circadian clock by proactively shaping their environment

果蝇通过主动塑造环境来主动重启生物钟

Angelica Coculla, Luis Garcia Rodriguez, Maite Ogueta, Ralf Stanewsky

昼夜节律时钟提供了适应性优势，使生物体能够根据地球上的日常环境变化调整其生理和行为。在这里，我们表明果蝇更喜欢有时间组织的生活。由于光诱导核心生物钟蛋白 Timeless 降解，持续照明会停止生物钟并导致心律失常的运动活动。当果蝇选择在恒定的光照环境中在黑暗和照明区域之间移动时，它们能够保持甚至恢复有节奏的行为模式。这些自我造成的节律伴随着已知驱动行为节律的时钟神经元中的分子节律。与心律失常的果蝇相比，行为节律性与睡眠质量的改善相关，这表明……

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2026-07-02

Surface immune signaling unlocks NLR activation through mRNA alternative splicing

表面免疫信号通过 mRNA 选择性剪接解锁 NLR 激活

Chuyun Gao, Xi Meng, Xianchu Chen, Leiyun Yang, Tarhan Ibrahim, AmirAli Toghani, Enoch Lok Him Yuen, Nick Eilmann, Freddie King, Kangping Li, Luyao Wang, Biying Sun, Yuanchao Wang, Tolga Osman Bozkurt, Suomeng Dong

植物激活模式触发免疫（PTI）和效应触发免疫（ETI）来对抗病原体。然而，这些系统如何在预防自身免疫的同时协调免疫激活仍知之甚少。在这项研究中，我们发现了一种调节机制，其中表面免疫信号通过 mRNA 剪接解锁核苷酸结合富含亮氨酸重复序列 (NLR) 免疫受体的激活。我们在马铃薯晚疫病抗性蛋白 Rpi-vnt1.1 中发现了一个 N 末端前结构域，它可以抑制抗性体的形成，从而防止该 NLR 的潜在自动激活。在病原体感知后，PTI 信号传导诱导 Rpi-vnt1.1 mRNA 的选择性剪接，从而消除这种抑制元件。这使得 Rpi-vnt1.1 被致病疫霉效应子 AVRvnt1 激活，e…

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2026-07-02

A dietary switch promotes sensory neuron–dependent cancer-associated cachexia

饮食改变会促进感觉神经元依赖性癌症相关恶病质

Michael Cross, Stefan Kotschi, Warren Wu, Fedra Luciano-Mateo, Young-Yon Kwon, Ezequiel Dantas, Taha Niazi, Shijia Chen, Ali Rashidfarrokhi, Ray Pillai, Jack Sanford, Jeshua Kim, Juliya Hsiang, Begona Gamallo-Lana, Adam C. Mar,, Yuan Hao, Sahith Rajalingam, Annie Huang, Jackie Shan, Habon A. Issa, Maria Gomez, Alice R. Wang, Xiang Zhao, Tobias Janowitz, Eileen White, Yin Liu, Kwok-Kin Wong, Leopoldo N. Segal, Sheng Hui, Marcus D. Goncalves, Robert C. Froemke, Thales Papagiannakopoulos

疾病行为在癌症相关恶病质中很常见，影响多达一半的肺癌患者。我们证明，在最常见的癌症突变中，肝激酶 B1 (Lkb1) 的缺失会促进肺癌临床前模型中恶病质的发展。为了通过致胖的高脂肪饮食来改善热量摄入，我们矛盾地观察到与恶病质相关的疾病恶化。我们发现前列腺素 E2 (PGE 2 ) 的局部产生而不是循环因子会促进疾病，并且通过遗传、饮食和药理学抑制肿瘤来源的 PGE 2 可抑制疾病和恶病质​​。值得注意的是，我们证明肺感觉神经元消除可以预防 PGE 2 依赖性恶病质。我们的研究建立了传感器的局部肿瘤衍生信号……

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2026-07-02

ILC2s regulate a fibroblast progenitor niche in the pancreas

ILC2 调节胰腺中的成纤维细胞祖细胞生态位

Thomas Yip, Julie Stockis, Charlotte Simpson, Erika E. McCartney, Shwetha Raghunathan, Martha M. Rangel-Sosa, Sydney N. Hummel, Julia Moreno-Vicente, Gianmarco Raddi, Celine Garcia, Rugile Linkute, Silvain Pinaud, Maye F. Cheng, Lesley A. Hill, T. Michael Underhill, Hans-Reimer Rodewald, Christoph Schneider, Claus Jørgensen, Andrew N.J. McKenzie, Sophie E. Acton, Patrick Seale, Menna R. Clatworthy, Matthew B. Buechler, Timotheus Y. F. Halim

局部成纤维细胞的发育和密度影响器官的健康和疾病，尽管目前尚不清楚组织成纤维细胞的形态是如何在原位控制的。在这里，我们将第 2 组先天淋巴细胞 (ILC2) 定义为胰腺成纤维细胞稳态的关键调节因子。 ILC2 与表达 Pi16 + Dpp4 + Ly6c + 基因的成纤维细胞共定位于外分泌胰腺的间质生态位中，该生态位封装了器官实质。 ILC2特异性调节具有祖细胞能力的Pi16 + Dpp4 + Ly6c + 成纤维细胞的扩张，同时抑制炎症期间分化的实质内Col15a1 + 成纤维细胞。这些回路增强了损伤后成纤维细胞的数量，并设定了炎症阈值。 ILC2 和 Pi16 + Dpp4 + Ly6c + 成纤维细胞祖细胞……

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2026-07-02

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图谱

Lijiang Fei, Isabel Huang-Doran, Katherine Lawler, Yizhou Yu, Jan Patrick Pett, Kevin M. Méndez-Acevedo, Dinesh Shah, Jaume Margalef-Rieres, Joseph S. Pohlman, Batuhan Cakir, Madelyn R. Moy, Robert G. Legg, Chuan Xu, Ken To, Duy Pham, Alexander V. Predeus, Ruth Hanssen, Tessa M. Cacciottolo, Rakesh K. Kapuge, Krzysztof Polanski, Amanda J. Oliver, Sarah A. Teichmann, I. Sadaf Farooqi

激素跨组织和器官发挥作用，协调生理功能。从人类细胞图谱中汲取灵感，我们分析了转录组数据集中 379 个激素和受体基因的表达，该数据集包含 47 个人体组织的 1400 万个单细胞和细胞核。使用hormone2cell，我们绘制了假定的激素产生和激素接受细胞类型，定义了组织特异性和跨组织内分泌特征。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，以及单基因内分泌疾病中涉及的细胞群。在脂肪细胞数据集的跨组织整合中，我们发现了脂肪细胞内跨仓库的动态内分泌程序......

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2026-07-02

Alternating atomic-dipole layers and switching dynamics in Al 1-x Sc x N ferroelectrics

Al 1-x Sc x N 铁电体中的交替原子偶极子层和开关动力学

Yonghui Zheng, Ruirong Bai, Tianjiao Xin, Xuanyu Zhao, Yan Cheng, Yu-Ning Wu, Yingfen Wei, Binghui Ge, He Tian, Shiyou Chen, Qi Liu, Chungang Duan, Ming Liu

纤锌矿 Al 1-x Sc x N 铁电体表现出优异的极化和热稳定性，使其在广泛的电子应用中极具前景。然而，需要对原子尺度机制有更深刻的理解，通过该机制，阳离子取代降低了开关能垒，从而降低了矫顽力场。我们使用球差校正透射电子显微镜揭示了沿偏振方向的阳离子-阴离子间距的周期性调制，形成交替的原子偶极子层。这种调制源于相邻层之间铝和钪原子的能量上有利的化学排序，以及原子排列中层分辨的不对称性。原位成像直接捕获原子尺度的非钴…

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2026-07-02

Zonated mechanosensing by PIEZO1 controls liver regeneration

PIEZO1 的分区机械传感控制肝脏再生

Ying Zhang, Yuzhuo Sun, Guangkui Xu, Yue Wu, Zhijun Shi, Zhuo Chang, Junjun Liu, Kaidan Pang, Siyu Liu, Han Wang, Weixin Rong, Zehua Shao, Xingqian Liu, Yu He, Yang Yan, Bin Zhou, Zuyi Yuan, Xu-Feng Zhang, Stefan Offermanns, Shengpeng Wang

肝脏通过不同的区域组织起来表现出显着的再生能力，但组织力学如何协调分区增殖仍然难以捉摸。我们发现，机械信号通过中小叶肝细胞亚群的感知，以高度区域特异性的方式对小鼠肝脏再生做出关键贡献，中小叶肝细胞亚群的特征是二肽基肽酶-4（DPP4）表达，代表肝细胞的关键增殖池。 PIEZO1 是一种富含 2 区 DPP4 + 肝细胞的主要机械传感器，它整合生物力学线索，通过胰岛素样生长因子结合蛋白 2 (IGFBP2) 驱动肝脏再生。 PIEZO1 的基因破坏会抑制肝细胞增殖并损害肝再生，而分区 PIEZO1 的功能增强会增强……

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2026-07-02

A sub–10-millisecond neural dynamical system based on phase-change memristors

基于相变忆阻器的亚 10 毫秒神经动力系统

Lei Cai, Yaoyu Tao, Chenchen Xie, Longhao Yan, Shiqian Li, Ruihong Shen, Zelun Pan, Xile Wang, Bowen Wang, Daijing Shi, Yihang Zhu, Teng Zhang, Yixin Zhu, Xi Li, Zhitang Song, Ru Huang, Yuchao Yang

用于物理世界建模的高保真几何需要流形上的实时、密集且可微的变形场。使用自适应步长集成与嵌入式神经网络的神经动力系统（NDS）在这些任务中表现出色，但仍然存在数百毫秒数量级的延迟。在这项工作中，我们报告了一种亚 10 毫秒的 NDS 硬件，它利用相变忆阻器的精确控制电导漂移及其多级内存计算功能。我们制造了 40 纳米 NDS 芯片，用于执行具有挑战性的表面重建任务。与最先进的 NDS 硬件相比，我们的 NDS 设计实现了单次迭代 NDS 计算的延迟为 2.12 毫秒（低于 10 毫秒），容错率为 10 −7 并提供...

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2026-07-02

TranscriptFormer: A generative cell atlas across 1.5 billion years of evolution

TranscriptFormer：跨越 15 亿年进化的生殖细胞图谱

James D. Pearce, Sara E. Simmonds, Gita Mahmoudabadi, Lakshmi Krishnan, Giovanni Palla, Ana-Maria Istrate, Alexander Tarashansky, Benjamin Nelson, Omar Valenzuela, Donghui Li, Stephen R. Quake, Theofanis Karaletsos

单细胞转录组学正在彻底改变我们对细胞多样性的理解，但比较整个生命树的转录程序仍然具有挑战性。我们开发了 TranscriptFormer，这是一个生成基础模型系列，在 12 个物种的 1.12 亿个细胞上进行训练，跨越 15.3 亿年的进化史。我们展示了最先进的细胞类型分类性能，甚至对于经过超过 6.85 亿年进化而分离的物种，以及人类细胞中的零次疾病状态识别。发育轨迹、系统发育关系和细胞层次结构自然地出现在 TranscriptFormer 的表示中，无需对这些注释进行任何明确的训练。这项工作为定量单细胞分析建立了一个强大的框架……

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2026-07-02

Continental breakup–driven uplift instigated East Antarctic Ice Sheet formation

大陆破裂驱动的隆升促使东南部冰盖形成

Thomas M. Gernon, Thea K. Hincks, Philip Goodwin, Guy J. G. Paxman, Sascha Brune, Eelco J. Rohling, Derek Keir, Jean Braun

为什么南极洲在大约 3400 万年前（Ma）变成冰川仍然存在争议，因为相对温暖的气候和海水温度似乎与冰盖的形成不一致。尽管CO 2 的大幅下降被认为是主要原因，但有证据表明其他因素也很重要。我们研究了源于侏罗纪大陆破裂和地幔表面反馈的区域地形隆升是否使东南极冰盖（EAIS）成核。通过将地球动力学地形模型与冰盖和能量平衡模型相结合，我们发现东南极洲高原的渐进生长，包括始新世甘布尔采夫山脉的隆升，将地貌推高至冰盖成核阈值~45 Ma。经济回暖背景下的提升推动了 EAIS 的增长……

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Nature

8 篇

Nature Sustainability

1 篇

Nature Water

1 篇