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神经递质释放是神经系统中最快的信息处理事件。在动作电位到达突触后的几百微秒内，突触囊泡与突触前膜融合，将其内容物释放到突触间隙中。这种速度是通过钙传感器实现的，这些蛋白质能够检测钙离子的流入并触发融合机制。 几十年来，该领域已知大多数突触使用两种钙传感器协同工作：一种用于快速同步释放，另一种用于慢速异步释放。在哺乳动物中，这些是突触结合蛋白-1（Syt1）和突触结合蛋白-7（Syt7）。但关于它们如何协作的精确分子细节，以及这些机制是否在不同物种间相同，此前一直不清楚。 香港城市大学、昆士兰大学和伊利诺伊大学芝加哥分校的Lei Li、Janet Richmond、Haowen Liu、Zhitao Hu及其同事在《PNAS》上发表的一项新研究，提供了关于两种钙传感器如何分担工作的最详细机制解析。利用线虫C. elegans，研究团队表明这两种传感器（SNT-1和SNT-3）依赖于重叠但不同的分子策略，并且这些策略既深度保守又微妙分化。 两种传感器，一项任务 在C. elegans中，哺乳动物Syt1-Syt7系统的等效物是SNT-1和SNT-3对。SNT-1（快速传感器）通过N末端跨膜结构域锚定在突触囊泡上。SNT-3（慢速传感器）位于细胞质中，缺乏这种锚定。两者都是突触结合蛋白同源物，共同负责C. elegans神经肌肉接头处几乎所有诱发的钙依赖性神经递质释放。在缺乏这两个基因的双突变体中，诱发的突触传递被完全消除。 Li及其同事利用靶向诱变结合全细胞膜片钳电生理学，在线虫神经肌肉接头处系统探测了这些蛋白质的哪些部分是必需的。他们聚焦于C2结构域（突触结合蛋白家族的特征性钙结合模块），特别是C2B结构域与SNARE复合体（将囊泡与质膜物理融合的蛋白质机制）之间的界面。 共享核心 两种传感器需要相同的基本相互作用。每种蛋白质的C2B结构域必须与SNARE复合体结合才能触发释放。利用AlphaFold 3结构建模，研究团队确认SNT-1和SNT-3中的C2B-SNARE界面与哺乳动物Syt1通过X射线晶体学解析的经典排列一致（Zhou等人，《自然》，2015年）。这一界面从线虫到人类在进化上是保守的，经过约6亿年的分化，核心几何结构保持不变。 两种传感器还需要聚碱性基序（C2结构域中带正电荷氨基酸的簇）来进行膜结合。破坏SNT-1或SNT-3中的这些基序会损害诱发的释放，证实了与质膜的静电相互作用是一个保守的要求。 分歧之处 尽管共享相同的核心界面，但两种传感器以不同的方式使用它。 SNT-1通过多个接触点（主要界面加上加强相互作用的额外结合位点）与SNARE复合体结合。这种多方位结合提供了快速同步释放所需的速度和可靠性。相比之下，SNT-3更限制性地依赖于C2B-SNARE界面的特定子区域，其结合模式中内置的冗余较少。 这两种传感器在处理自发释放（维持基线突触张力的随机、钙非依赖性的单个囊泡融合）方面也有所不同。SNT-1通过多种途径介导自发释放，包括主要的C2B-SNARE界面和额外的SNARE结合相互作用。这种冗余表明，自发释放不仅仅是诱发释放机制的副产品，而是一个具有自身分子逻辑的独立调控过程。 研究团队还发现了细胞类型特异性差异。在抑制性（GABA能）运动神经元中，C2B-SNARE界面的次级和三级区域比兴奋性（胆碱能）运动神经元发挥更主导的作用，补偿了聚碱性基序介导的膜相互作用的缺失。这意味着相同的两种传感器可以根据细胞类型使用不同的分子策略，增加了另一层调控复杂性。 意义何在 该研究建立了一个理解大脑如何实现其非凡的神经递质释放动态范围的框架。快速传感器（SNT-1/Syt1）提供了使大脑能够计算的精确毫秒级释放爆发；慢速传感器（SNT-3/Syt7）在更长的时间尺度上维持释放，有助于短期可塑性（突触根据近期活动增强或减弱信号传导的方式）。 这些发现也与神经系统疾病直接相关。突触结合蛋白基因的突变与癫痫、自闭症谱系障碍、智力障碍和运动障碍有关。SYT1突变导致严重的神经发育障碍；SYT2突变导致先天性肌无力综合征。通过绘制每种传感器功能所需的精确残基和界面，该研究为解读疾病相关突变提供了分子路线图，从而在原则上可以预测特定突变是破坏快速释放、慢速释放还是两者都破坏。 “这确立了C. elegans作为解析突触结合蛋白生物学的强大模型，”作者写道，”表明尽管经历了约6亿年的分化，核心机制从线虫到哺乳动物是保守的。” 婷 翻译 Source: Li L, Wang J, Xia J, Yu X, Hu J, Zhang Q, Richmond JE, Liu H, Hu Z. “Evolutionarily conserved and divergent mechanisms of dual […]

一个多世纪以来，生物学家们知道细胞能够感知并跟随电场。这种现象被称为趋电性（galvanotaxis）,,以18世纪发现生物电的物理学家路易吉·伽伐尼（Luigi Galvani）的名字命名。但细胞究竟如何检测这些电场的问题，一直是细胞生物学中最棘手的谜团之一。现在，由华盛顿大学和霍华德·休斯医学研究所的Nathan Belliveau和Julie Theriot领导的一个团队已经确定了这个分子传感器：一种名为TMEM154的单次跨膜蛋白,,更名为Galvanin,,它充当着电化学梯度的细胞天线。 这项发现发表于2026年5月12日的《Cell》期刊，解决了一个自1889年以来一直悬而未决的问题，当时德国生理学家Max Verworn首次观察到细菌在电场中定向游动。两年后，比利时显微镜学家E. Dineur记录了脊椎动物细胞中的相同行为,,蛙类白细胞向阴极（负极）迁移。但没有人能找到负责的分子。 一个会移动的传感器 Galvanin的机制与趋化性（chemotaxis）中看到的任何现象都完全不同，趋化性是细胞跟随化学梯度的更被充分理解的过程。在趋化性中，信号分子与细胞表面的受体结合，触发细胞内信号级联反应。Galvanin做的事情根本不同：电场物理性地推动蛋白质本身。 Galvanin是一种小蛋白，仅由161个氨基酸组成，其带负电的细胞外域携带约-18电子当量的净电荷。当直流电场施加到细胞上时，这种负电荷会经历库仑力,,使电子在导线中流动的相同力,,驱动蛋白质在质膜内向正极（阳极）横向移动。这种重新分布速度很快：活细胞成像显示在一分钟内就有明显的阳极积累。 Galvanin积累的细胞阳极侧成为后部。缺乏Galvanin的阴极侧成为前部,,向前突出的部位。关键的是，Galvanin的胞内尾部对于这种定向反应是必需的。当团队截断尾部（一种称为Δ108的突变体）时，蛋白质在膜中仍然正常重新分布，但细胞不再能够定向迁移。传感器重新定位本身就是方向性线索；胞内域将该空间信息传递给肌动球蛋白机制。 “我们认为这是一种’传感器重新定位’范式，”作者们写道,,一种机制，其中受体在膜内的物理运动就是信号本身，而不是触发独立的信号级联反应。 从CRISPR到斑马鱼 Belliveau及其同事通过详尽的两阶段CRISPRi筛选确定了Galvanin。首先，他们在放置在定制电场装置中的人中性粒细胞样HL-60细胞中测试了18,901个基因,,基本上是整个基因组。二次筛选将候选基因缩小到1,070个特异性影响电趋性（但不影响非定向迁移）的基因。其中，111个基因是电场引导迁移唯一需要的。TMEM154是具有最强电场特异性表型的顶级跨膜命中基因。 该团队在四个物种中验证了这一发现：人中性粒细胞样细胞、小鼠T细胞、斑马鱼角质细胞（皮肤细胞）和狗源MDCK上皮细胞。在每种情况下，敲除Galvanin都会减少或消除定向电趋性，同时保持其他形式的迁移（包括趋化性）完整。 “这使他们能够将电场特异性基因与一般迁移机制区分开来，”德累斯顿工业大学的Michael Riedl和ISTA的Michael Sixt在论文附带的评论中写道。”在1,070个候选基因中，只有111个是电趋性特异性的,,一个非常精确的过滤器。” 最有力的证据来自功能获得实验：通常显示弱电趋性的MDCK上皮细胞，在被工程化表达Galvanin-GFP后，获得了向阴极定向迁移的强大能力。这种效应是剂量依赖性的,,更多的Galvanin意味着更强的偏向。 电荷即信息 为了确认电荷本身驱动这一机制，团队用合成的替代物替换了Galvanin的天然胞外域。一个超负电荷-42e构建体（带有额外负电荷的绿色荧光蛋白，通过柔性XTEN连接子连接）恢复了定向迁移。弱正电荷的+9e构建体则没有。结果明确无误：胞外域上的净负电荷对于Galvanin的重新定位既是必要的也是充分的。 生物物理测量将Galvanin的净电荷定为-15至-22e，扩散系数约为每秒0.53平方微米,,与驱动重新分布的电泳漂移一致。 为何重要 内源性电场遍布全身。当跨上皮电位被破坏时，伤口会产生50至500 mV/mm的电场,,与实验室实验中使用的300 mV/mm相当。最早到达伤口的中性粒细胞表达Galvanin，快速的一分钟重新定位时间与伤口诱导电场的时间尺度兼容。闭合伤口的皮肤细胞,,角质形成细胞,,也表达它。 这一发现的意义超越了伤口愈合。电场在胚胎发育过程中引导集体细胞迁移,,神经嵴细胞、肢芽形成和器官形态发生都涉及内源性生物电信号。在癌症中，肿瘤细胞已被证明在侵袭过程中跟随电场，而特异性分子传感器的鉴定为阻断转移提供了潜在的药物靶点。 “这是第一个被证明作为直接电场传感器用于单细胞迁移的分子受体，”Riedl和Sixt写道，称Galvanin是一个”细胞天线”，填补了对生物电理解的主要空白。 注意事项 Galvanin胞内域下游的确切信号通路仍然未知。论文暗示了与GIT1/2、α/β-PIX或磷酸肌醇信号传导（PI3K/PTEN）的关联，但结合伙伴尚未被鉴定。对于伤口愈合和癌症应用，Galvanin在复杂的体内环境,,电场与化学梯度、机械力和细胞间信号共存,,中的相关性仍有待证明。斑马鱼实验显示出减少但未消除的阴极偏向，表明某些细胞类型中可能存在一些冗余或替代感应机制。 未来展望 Theriot和Belliveau实验室目前正在探究不同细胞类型如何解读电信号，包括肿瘤微环境中的细胞。通过调节Galvanin的电荷来设计合成传感器的能力,,如-42e构建体所展示的,,提出了设计具有可编程电趋性反应的细胞的可能性，应用于免疫疗法（引导免疫细胞到肿瘤）和再生医学（引导修复细胞到伤口）。 经过130年，细胞生物学终于拥有了它的电觉。 来源： Belliveau NM, Footer MJ, Platenkamp A, Rodriguez C, Kim H, Prinz CK, van Loon AP, Lin Y, Eustis TE, Chan MM, […]

你的大脑并非以稳定、连续的方式处理世界。每当你的心脏收缩,,大约每秒一次,,它会通过迷走神经和脑干向皮层发送一波传入信号，与处理你所见、所听、所感的相同有限神经资源展开竞争。由慕尼黑LMU大学的Qiaoyue Ren、Simone Schütz-Bosbach及其同事发表在《NeuroImage》上的一项新研究提供了迄今最清晰的证据，表明这种竞争是可测量的、系统性的，并且基本上不为当前的神经科学方法所见。 这一发现挑战了认知神经科学的一个基本假设：大脑对外部刺激的反应可以独立于其内部生理状态进行测量。 实验：用频率标记视觉 Ren及其同事使用了一种称为稳态视觉诱发电位（SSVEP）的技术,,以特定频率闪烁的视觉刺激，在视觉皮层中产生可测量的神经振荡。32名参与者观察了两组移动的点，一组以7.5Hz闪烁，另一组以10Hz闪烁。这些点重叠在一起，但不同的频率使研究人员能够独立追踪每组点的神经反应。 关键的操控是时机。一组点在心脏收缩期,,ECG R波后290毫秒，心室收缩，主动脉弓和颈动脉窦中的压力感受器最强烈地激活时,,改变方向。另一组点在心跳之间（舒张期）改变方向，此时心脏信号最弱。对照组的方向变化发生在随机时间，与心动周期无关。参与者的任务,,检测短暂的颜色变化,,与心跳时机无关。 结果令人震惊。与未耦合的对照组相比，与收缩期重合的刺激的SSVEP振幅显著降低，而与舒张期重合的刺激的振幅显著升高。心跳与视觉输入竞争,,当心脏信号最强时，视觉失败了。 长期效应强化了这一模式。当视觉刺激在试验中反复与收缩期耦合时，参与者显示出更大的心跳诱发电位（HEP）,,大脑跟踪自身心脏的EEG特征,,以及相应较小的N2成分（对颜色变化的视觉诱发电位）。HEP的增加直接预测了N2的减少：更多的内感受处理意味着更少的外感受处理。 压力感受器假说 这一结果符合可追溯到1970年代的理论框架，当时John和Beatrice Lacey提出了压力感受器假说。压力感受器,,主动脉弓和颈动脉窦中感受拉伸的神经元,,对心脏收缩期的血压激增做出反应。它们的上行信号穿过脑干的孤束核（NTS），然后到达丘脑，再进一步到达岛叶和额叶皮层区域。这一通路在收缩期广泛抑制皮层感觉运动活动，很可能是作为优先监测内部状态而非外部输入的稳态机制的一部分。 Ren及其同事将他们的发现解释为支持”权衡框架”,,由心动周期介导的内感受（感知身体内部）和外感受（感知外部世界）之间的自发性注意转换。心跳不仅仅是伴随知觉；它在一拍一拍地调节着知觉。 fMRI问题 其影响超越了EEG。功能性MRI（fMRI）是人类认知神经科学的主力，测量的是BOLD（血氧水平依赖）信号，它对血流极度敏感。Kandimalla等人在《NeuroImage》（2025，DOI: 10.1016/j.neuroimage.2024.121000）上发表的综述记录了这个问题：心脏相关的信号在空间上是有组织的且广泛分布，与真实的神经网络重叠,,特别是许多fMRI研究关注的静息态网络。标准的校正方法，如RETROICOR和全局信号回归，无法完全解释这些信号，因为心脏的贡献是结构化的，而非随机的。 结果是一个系统性的混杂因素：组间或条件间的功能连接差异可能反映了真实的神经差异、心脏功能差异，或两者兼有。正如东北大学的神经科学家Lisa Feldman Barrett在随附的Science AAAS文章中所引用的：”心脏功能对任何任务都绝非无关紧要。” 呼吁方法论改革 这一发现为神经科学内部一个日益壮大的运动增添了紧迫感：将生理信号视为数据的组成部分，而非需要滤除的噪声。Steinfath等人发表在《Psychophysiology》（2026，DOI: 10.1111/psyp.70297）上的系统综述检查了132项心跳诱发电位研究，发现方法差异如此之大,,且很少被完整报告,,以至于结果无法在不同实验室之间可靠地比较或重现。只有不到33%的研究具有足够的统计效力。作者们发布了一份报告核查清单和一个最佳实践数据库，以标准化该领域。 就fMRI而言，要点是研究人员应在所有扫描中常规记录ECG和呼吸，在心动周期中随机化刺激时机，并明确报告心跳相关信号在分析中是如何处理的。 对知觉和意识的意义 心跳在塑造知觉中的作用可能超越简单的抑制。Catherine Tallon-Baudry及其同事（Azzalini等人，《Trends in Cognitive Sciences》，2019）的研究认为，对心跳的神经反应可能参与产生作为具身主体的自我感,,构成意识体验特征的持续性第一人称视角。心跳提供了一个节律性参考框架，锚定了大脑的自发动态。如果大脑对世界的反应取决于你在心动周期中所处的位置，那么意识本身可能至少部分是心脏与大脑之间的对话。 在临床上，这些发现与焦虑、抑郁和PTSD相关,,在这些情况下，大脑对身体的调节出现紊乱，内感受处理已知会发生改变。伦敦大学学院的Sarah Garfinkel已经表明，训练人们更好地感知他们的心脏信号可以改善这些情况下的情绪调节。理解心跳-知觉权衡的精确神经机制可以为针对性干预提供信息。 来源： Ren Q, Marshall AC, Liu J, Schütz-Bosbach S. “Listen to your heart: Trade-off between cardiac interoceptive processing and visual exteroceptive processing.” […]

乳房压迫是乳腺X光检查中最令人畏惧的部分。乳房被夹在两块硬板之间压平，有时施加的力量足以引起明显疼痛。近三分之一的女性错过了初次乳腺X光检查预约，多项研究已将压迫相关不适列为主要原因。对于一项可将乳腺癌死亡率降低20%至40%的筛查检测而言，这是一个严重的公共卫生问题。 由KAUST（阿卜杜拉国王科技大学）和汉堡大学开发的一种新材料可能完全消除压迫,,不是通过减少施加的力量，而是通过从源头上消除压迫的需要。关键在于一种碘化铜纳米簇玻璃，它可作为X射线闪烁体,,将X射线转换为可见光用于数字检测,,并且足够柔韧，仅在42摄氏度（华氏107度）即可模塑成型，略高于正常体温。 该材料于2026年5月27日在《ACS Energy Letters》上发表，实现了亚3微米的空间分辨率（相当于每毫米203线对）,,比目前的全视野数字乳腺X线摄影（FFDM）探测器精细20倍以上，后者通常分辨7至10线对每毫米。 工作原理 闪烁体是吸收X射线并发出可见光的材料，随后可见光被光电探测器捕获以形成图像。在当前的乳腺X线摄影中，闪烁体是刚性平板,,通常是掺铊的碘化铯（CsI:Tl）,,需要将乳房压平至均匀厚度才能实现均匀曝光。 这种新材料根本不同。它属于一类零维有机-无机杂化纳米簇玻璃，由[Cu₄I₄]立方烷四聚体组成,,四个铜原子和四个碘原子排列成立方体,,每个都与有机膦配体配位。具体化合物为[Cu₄I₄(PPh₂Et)₄]。这些纳米簇被熔化后淬火成玻璃，关键在于，单个簇结构在非晶态得以保留。 结果是一种自支撑玻璃屏幕，具有多项卓越特性：整个可见光谱范围内透过率超过90%（最大限度地减少了降低图像质量的自吸收），光致发光量子产率接近统一，玻璃化转变温度低至42摄氏度,,该材料在轻微加热下变得像橡胶一样可塑。 最后这一特性在临床上至关重要。与刚性平板不同，闪烁体可以形成贴合乳房自然形状的曲面屏幕。乳房将在自然位置成像，无需压迫。曲面探测器表面消除了为匹配平面探测器而压平组织的需要。 揭示细节的分辨率 亚3微米的分辨率（每毫米203线对）不仅仅是渐进式改进。目前的FFDM探测器的像素间距为50至100微米（Hologic：70微米；富士胶片：50微米）；数字乳腺断层合成系统也类似。纳米簇玻璃闪烁体可以分辨小于3微米的特征,,线性分辨率大约提高了20至30倍。 原则上，这可以检测到比当前乳腺X线摄影所能显示的更小的微钙化和组织结构。这一理论优势能否转化为临床意义病灶的早期检测，取决于完整的成像链,,包括捕获闪烁体光输出的光电探测器阵列、读出电子设备和重建算法,,而这些都未针对这种新材料进行优化。 研究团队通过对包括存储卡、昆虫和鱼尾在内的测试对象进行成像，展示了概念验证。这些距离临床乳腺X线摄影还有很长的路要走，但分辨率指标是明确的。 关键的退耦 除了分辨率和可塑性之外，该材料还体现了闪烁体物理学中的一项基本发现。研究人员表明，在这些纳米簇玻璃中，辐射发光（X射线到可见光的转换）和光致发光（紫外到可见光的转换）路径在动力学和空间上是退耦的。这意味着该材料可以独立于其光致发光量子产率实现高闪烁效率,,打破了长期以来认为好的闪烁体也必须是好的荧光体的假设。 实际上，这种退耦意味着材料的X射线探测性能可以与其光学特性分开优化，为基于相同原理的更好闪烁体开辟了设计空间。 前方的挑战 目前的工作是材料科学演示，而非临床设备。在该技术出现在放射科之前，还存在若干重大工程挑战。 首先，该材料必须从小型测试样品扩大到全乳房大小的屏幕，同时保持均匀厚度、光学透明度和纳米簇完整性。其次，需要全新的探测器读出架构：现有的平板光电探测器阵列不能简单地弯曲以匹配曲面闪烁体。KAUST的通讯作者Osman Bakr告诉《物理世界》，下一步是”设计一种使用专门光学传感器阵列的新型探测器架构，用于高分辨率曲面成像。” 第三，该材料在反复X射线照射下的长期稳定性,,辐射硬度,,尚未针对临床应用进行表征。制造成本也未确定，这将决定这种方法是否能够与每台20万至50万美元的成熟FFDM和断层合成系统竞争。 一位作者是Quantum Solutions（一家开发量子点成像系统的公司）的创始人，代表着潜在竞争性商业利益。 更大的图景 如果工程挑战能够解决，其临床意义将超越乳腺X线摄影。一种能够贴合解剖表面的柔性高分辨率X射线探测器可能在牙科成像、骨科、术中成像以及任何患者舒适度和图像质量都是优先考虑的场景中找到应用。 特别是对于乳腺X线摄影而言，对筛查依从性的影响可能是变革性的。三分之一的跳过初次乳腺X线摄影的女性代表了晚期诊断和乳腺癌死亡风险显著升高的人群。无痛的乳腺X线摄影,,患者只需将乳房贴靠在温暖、弯曲的探测器表面上,,可能在人群层面改变筛查行为。在乳腺癌筛查中，每提高一个百分点的依从性就能挽救生命，这至关重要。 来源： Hasanov BE, Dong C, Mohammed OF, Akturk S, Bakr OM, Bayindir M. “Nanocluster Glass Scintillators Enabling Sub-3-Micrometer Resolution and 3D Conformal X-ray Imaging.” ACS Energy Letters (2026). […]

全球最快的超级计算机如今属于中国,,而且内部没有一块美国制造的芯片。LineShine安装在深圳国家超级计算中心，在2026年6月TOP500榜单上以2.198 exaflops（双精度）的持续性能荣登榜首，这一成绩基于High Performance Linpack（HPL）基准测试。这比此前纪录保持者,,劳伦斯利弗莫尔国家实验室的El Capitan,,快了约22%。 这是自2017年以来中国首次重返全球超算排名之巅，当年神威·太湖之光以仅93 petaflops的成绩位居首位,,LineShine的速度大约是它的24倍。但这台机器的意义远不止于基准测试分数。LineShine是对旨在减缓中国先进计算能力的美国出口管制的直接挑战，其架构代表了一种从根本上不同的百亿亿次计算方式。 全部CPU，无GPU 如今大多数顶级超级计算机,,包括El Capitan、Frontier以及未来将出现的美国系统,,都依赖GPU加速器来实现峰值性能。来自Nvidia或AMD的GPU负责科学计算的大规模并行处理，而CPU则协调工作流程。LineShine完全不使用GPU。 取而代之的是，LineShine的92个机柜内安装了40,960颗定制LX2处理器，每颗包含304个运行在1.55 GHz的Armv9核心,,总计13,789,440个核心，约1400万核。LX2普遍被认为来自华为，这家中国电信巨头于2019年被列入美国实体清单。通过授权Armv9指令集（来自英国Arm Ltd，一家不受美国芯片制造商同样限制的公司）并将可扩展向量扩展（SVE）和可扩展矩阵扩展（SME）单元直接集成到每个核心中，LX2可以在同一处理器上同时运行传统科学计算（FP64）和AI工作负载（BF16、FP16、INT8）,,无需在独立的CPU和GPU内存空间之间传输数据。 这种方法消除了计算机架构师所谓的”内存墙”,,通过慢速互连在CPU和GPU之间传输数据的瓶颈。LineShine的1400万个核心中的每一个都可以访问同一块一致性内存空间。对于混合物理模拟和机器学习的工作负载，这种统一架构可能是革命性的。 该系统还在HPCG（高性能共轭梯度）基准测试中以22.00 petaflops的成绩位居第一,,这是对内存受限科学计算更现实的衡量标准,,并在混合精度HPL-MxP基准测试中以7.92 exaflops位列第四。从HPL到HPL-MxP仅3.6倍的适度加速证实了这从根本上是一个全CPU设计；配备专用GPU加速器的系统在混合精度任务上可显示10-20倍的加速。 硅片上的政治宣言 中国大约在2023年左右停止向TOP500排名提交系统，担心披露性能数据可能为美国的制裁策略提供信息。在此期间，几个中国的百亿亿次系统,,神威·海洋之光（估计约1.22 exaflops）和天河三号（约1.57 exaflops）,,出现在学术出版物中，但从未经过官方基准测试。因此，LineShine的提交不仅仅是一项技术公告：它是一个战略信号，表明中国可以在没有美国组件的情况下在全球高性能计算的最高水平上竞争。 “部分原因是美国以国家安全为由限制向中国出口GPU，因此它由中国零件制造，”《自然》杂志报道，总结了一个核心矛盾。2022年和2023年的美国出口管制特别针对先进GPU,,Nvidia的A100、H100和B200，AMD的MI250和MI300,,这些GPU对科学计算和AI训练都至关重要。LineShine的全CPU设计完全规避了这些限制。 LX2处理器是采用7纳米还是5纳米工艺制造的，以及由哪家代工厂生产，至今仍未公开,,这正是芯片情报分析师最想了解的信息。 天气、材料以及物理与AI的融合 清华大学的付昊桓（Haohuan Fu）在《自然》杂志的引述中描述了该系统的潜力：”像LineShine这样的系统使得在更大规模、更高分辨率和更高速率下研究复杂的自然和工程系统成为可能。更重要的是，它们使我们能够以更集成的方式将物理知识和数据驱动的AI结合在一起。” arXiv（2605.24896）上的一篇预印本展示了该架构的实际应用，运行CAPES,,一个用于东亚夏季降水的百亿亿次混合数值-AI集合预报系统。CAPES将174个基于物理的数值天气预报模型成员与1,600个AI生成的成员相结合，在仅14.6小时内完成了10年的后报模拟（2016年至2025年）。这种紧密耦合的数值-AI工作负载,,无法在传统CPU-GPU混合系统上高效运行,,正是LineShine统一架构的设计目标。 其他已展示的应用包括磁性材料原子尺度模拟，系统设计者指出了在气候建模、计算流体动力学和药物发现方面的潜力。 注意事项 LineShine的42.2 MW功耗是前十系统中最高的，使其能效比为52.07 gigaflops/瓦,,相比之下El Capitan为60.9 gigaflops/瓦。这使得它在Green500榜单上排名第50位，落后于El Capitan和Frontier。该系统性能强大，但按顶级标准来看效率并不高。 对于纯AI训练工作负载，Google、Meta和OpenAI的大型GPU集群可能仍然更快。正如田纳西大学顶尖超算专家Jack Dongarra告诉《自然》杂志的那样：”登顶排名并不一定意味着LineShine在所有科学或AI应用中都是世界上最快的计算机。”TOP500衡量的是双精度Linpack，而不是实际AI训练吞吐量,,LineShine在混合精度基准测试中的第四名表明，其AI性能虽然令人印象深刻，但仍落后于最大的基于GPU的系统。 未来展望 LineShine代表了纯CPU百亿亿次计算的概念验证,,随着中国GPU供应受限，这一架构赌注显得越来越有先见之明。这种方法能否扩展到下一代泽塔级系统仍然是一个悬而未决的问题。LX2的304核处理器正在挑战硅芯片扩展的极限，进一步的发展将需要更高效的封装、中国可能尚未获得的先进光刻技术，或重新引入加速器的混合架构,,这一次，将是国产制造。 目前，2026年6月TOP500榜单的头把交椅属于深圳。这台机器名为LineShine。它没有任何美国零件。 婷 翻译 来源： [Nature News] “China’s LineShine just topped the global supercomputer ranking: what you […]

脑转移是肿瘤学中最具破坏性的并发症之一。当癌症扩散到大脑时，预后非常严峻：大约90%的患者在12个月内死亡。目前的治疗方法, 手术、放疗和立体定向放射外科, 都是姑息性的，而非治愈性的。目前还没有药物被批准用于预防脑转移的形成。 一项由麦克马斯特大学和伦敦国王学院的Agata Kieliszek、Sheila Singh及其同事发表在《PNAS》上的新研究，确定了一种可能改变这一状况的代谢脆弱性。靶点是IMPDH2, 鸟嘌呤核苷酸合成途径中的一种酶，脑转移起始细胞（BMICs）依赖它生存。研究团队开发了选择性的IMPDH2抑制剂，在临床前模型中阻止脑转移形成，同时不损害免疫系统, 特别是T细胞和B淋巴细胞。 最后一点是关键。之前针对这一通路的尝试使用了非选择性药物，这些药物会削弱免疫系统，使其不适合防御能力已经受损的癌症患者。 绘制的代谢依赖性 IMPDH2是肌苷单磷酸脱氢酶的两种同工酶之一，该酶是从头GTP生物合成, 细胞从头构建鸟嘌呤核苷酸的途径, 中的限速酶。虽然许多正常细胞可以依靠补救途径获取鸟嘌呤核苷酸，但脑转移起始细胞却不能。它们依赖于从头合成。 Kieliszek和同事发现，IMPDH2在BMICs中特异性上调，而在正常脑组织中基本不存在。使用CRISPR对IMPDH2进行基因敲除，阻止了培养中BMICs的增殖，并防止了小鼠异种移植模型中脑转移的形成。这种酶不仅与脑转移相关, 它在因果关系上是必需的。 这建立在团队2024年发表在《细胞报告医学》上的先前工作基础上，该工作首次将从头GTP合成确定为脑转移中一个可药物治疗的脆弱点。新研究将这一发现推进为一种选择性药理学策略。 选择性为何重要 上一代的IMPDH抑制剂, 最显著的是霉酚酸（MPA），免疫抑制剂霉酚酸酯（骁悉）的活性代谢物, 同时抑制IMPDH1和IMPDH2。MPA对IMPDH2的效力实际上是对IMPDH1的4至5倍，但在治疗剂量下它仍然强效阻断IMPDH1。这是个问题，因为IMPDH1是正常人类淋巴细胞中组成性表达的同工酶。几乎完全依赖从头嘌呤合成来增殖的T细胞和B细胞，会因泛IMPDH抑制而功能受损。 这正是MPA作为器官移植排斥反应免疫抑制剂获得FDA批准的原因, 也是之前试图将其重新用作抗癌药物在II期试验中失败的原因。剂量限制性毒性就是免疫抑制。 Kieliszek和同事设计了选择性抑制IMPDH2同时保留IMPDH1的新型化合物。在免疫功能测定中，他们的IMPDH2选择性抑制剂对BMICs保持了强大的抗增殖作用，但保留了淋巴细胞增殖, 这与MPA形成直接对比，后者在相当的抗癌剂量下抑制了免疫细胞功能。 这种选择性的结构基础源于Liao等人（PNAS，2017）的早期工作，他们确定了Cys140是IMPDH2独有的可药物结合位点, 一个IMPDH1中不存在的口袋。新化合物似乎利用了这种差异，尽管由于知识产权考虑，确切的化学结构尚未公开。这些化合物正在通过Block Biosciences进行开发，这是一家麦克马斯特大学的衍生公司，作者是其联合创始人。 拦截疗法 Singh团队将这些IMPDH2选择性抑制剂设想为拦截疗法, 在脑转移发展之前给予高风险患者，与原发肿瘤的标准治疗同时给药。例如，EGFR突变非小细胞肺癌患者将接受IMPDH2抑制剂与奥希替尼（当前标准治疗）联合使用，在脑部微转移变得临床可检测之前阻断其建立。 “通过识别有高风险发展为这种类型脑癌的患者，并试图在转移细胞甚至能够形成脑肿瘤之前拦截它们，”Singh告诉Medical Xpress，”我们可以将这种致命疾病转变为一种完全可以预防的疾病。” 研究团队证明了他们的IMPDH2选择性化合物与奥希替尼在体外具有协同作用，表明联合方法是可行的。 问题的规模 美国每年约20万患者被诊断出脑转移, 是原发性脑肿瘤年发病率（约25,000人）的8倍。最常见的转移到脑部的原发肿瘤是肺癌（40%至50%的病例）、乳腺癌（15%至25%）和黑色素瘤（5%至20%）。诊断后的中位生存期从2到16个月不等，取决于原发肿瘤类型、分子亚型和可用的靶向治疗。 PNAS研究中引用的90%一年死亡率与SEER登记数据一致，该数据显示所有脑转移综合的五年相对生存率约为6.1%。虽然靶向治疗和免疫疗法的最新进展改善了一些分子定义亚组的预后，但总体预后仍然严峻, 特别是因为脑转移通常只有在已经形成后才被检测到，此时血脑屏障和神经学限制限制了治疗选择。 局限性 目前的研究证明了在鼠异种移植模型, 植入免疫缺陷小鼠的人类肿瘤细胞, 中的疗效。虽然这些模型是脑转移研究中的标准模型，但它们不能完全再现肿瘤微环境、大脑的免疫景观，或在免疫健全宿主中BMICs与血脑屏障之间的相互作用。与奥希替尼的协同数据是基于细胞培养的；尚未报告体内联合研究。 选择性抑制剂的化学结构尚未公开，也没有大动物或人类的药代动力学或毒性数据。从一个有前景的临床前候选药物到临床阶段药物的转化通常需要5到8年，对于肿瘤适应症的成功率只有约10%。 而且，虽然”拦截”策略, 在转移形成之前治疗患者, 在概念上很有吸引力，但它需要足够可靠地识别高风险患者，以证明给予数月或数年的全身性药物来预防可能仅在一部分病例中发生的事件是合理的。 未来展望 研究团队正在推进这些化合物进行IND支持研究, 向FDA提交研究性新药申请所需的临床前工作。并行的工作重点是识别能够按脑转移风险对患者进行分层的生物标志物，从而实现拦截方法。预防脑转移而非在其形成后治疗的概念正在神经肿瘤学界获得关注，而IMPDH2选择性抑制是可能使其成为临床现实的首批靶向代谢策略之一。 来源： Kieliszek AM, Apel E, Zheng […]

新型固态材料将蓝色阳光以创纪录效率转化为紫外线，实现太阳能驱动化学 阳光丰富，但其大部分能量以可见光和红外光子的形式到达，而非驱动许多化学反应、固化树脂或净化水所需的高能紫外线。九州大学的一个团队开发了一种有机固态材料，解决了这一问题，将两个低能量的蓝色光子转换为一个更高能量的紫外线光子，其效率首次使该过程在自然阳光下变得实际可行。 这项研究于6月23日发表在《自然·通讯》上，是君塚信夫名誉教授实验室长达14年努力的结晶，在他退休前仅11天作为最终稿交到他手中。 非典型上转换 大多数光子上转换系统要么通过非线性光学晶体（需要强激光脉冲），要么通过镧系元素掺杂纳米颗粒（高效但限于特定波长）工作。九州大学团队的方法使用一种完全不同的机制：有机半导体中的三重态-三重态湮灭（TTA）光子上转换。 该系统由两个组件构成： Ir(ppy)₃（三(2-苯基吡啶)铱(III)），一种有机金属配合物，吸收约445nm的蓝光，并通过系间穿越高效地将其转化为长寿命的三重态。 iBu-DHI（四异丁基取代的5,10-二氢茚并[2,1-a]茚），一种有机半导体，通过烷基侧链精确控制分子间距约0.4nm，足够接近以便德克斯特电子交换机制高效传递三重态能量，同时又足够远以防止此前固态TTA系统失败的激子猝灭。 工作原理 能量级联分四个步骤进行： 1. 吸收： Ir(ppy)₃吸收一个蓝色光子（约445nm），将一个电子激发到单重态，该电子随后通过系间穿越快速进入三重态。 2. 传递： 三重态能量通过德克斯特电子交换跳跃到相邻的iBu-DHI分子上，这是一个需要直接轨道重叠的量子力学过程。 3. 湮灭： 两个处于三重态的iBu-DHI分子扩散并碰撞。它们的三重态结合并湮灭，将其中一个分子提升到更高能量的单重态。 4. 发射： 该单重态通过辐射衰变，发射一个能量约为两个吸收可见光子之和的单个紫外光子。 iBu-DHI的计算三重态能量传递时间为1.25微秒，而更大的衍生物（2-EtBu-DHI）为42毫秒，相差四个数量级，这说明了分子设计的关键性。 创纪录的性能指标 该材料在固态下实现了1.9%的绝对上转换量子产率，这是在低于10 mW/cm²激发阈值下运行的室温、可见光到紫外TTA-UC系统中的最高报告值。阈值强度本身，即维持上转换所需的最小光照水平，旋涂膜仅为1.2 mW/cm²，滴铸膜为0.7 mW/cm²。作为参考，445nm处的太阳辐照度约为1.4 mW/cm²，这意味着该系统在自然阳光强度以下即可运行。 该材料还显示出显著的缺陷耐受性：结晶性iBu-DHI在固态下保持69–83%的荧光量子产率（溶液中为88%），而未取代的母体化合物（DHI）在结晶时从96%骤降至仅10%，这种近乎完全的崩溃在历史上一直困扰着固态TTA-UC的研究。 固态下的三重态寿命为4.0毫秒，足够长以确保三重态扩散和湮灭在能量损失之前高效进行。 应用 无需外部电源即可从自然阳光产生紫外光子的能力开启了若干实际用途： 太阳能驱动光催化，紫外线驱动可见光无法实现的化学反应，包括水分解和污染物降解 空气和水净化，紫外线灭活病原体并分解挥发性有机化合物 3D打印树脂固化，可使用浓缩阳光而非高功率紫外灯来固化光聚合树脂 牙科填充物和凝胶美甲涂层，目前需要专用紫外线光源的光固化材料 iBu-DHI材料可通过简单的一锅法反应从廉价原料合成，无需有毒溶剂，并且该团队已为该技术申请了专利。值得注意的是，iBu-DHI还可与4CzIPN等有机TADF（热激活延迟荧光）敏化剂配合使用，从而无需昂贵的铱配合物。 通讯作者、九州大学工学院副教授佐々木陽一指出，真正的突破在于分子设计原理，而非特定材料。”利用sp³碳上的烷基链在不阻碍轨道重叠的情况下控制间距的空间位阻保护策略可应用于其他有机半导体系统，”他表示。”这是固态猝灭问题的通用解决方案。” 来源： 1. Harada, N., Shoyama, H., Boonmong, N. 等. “Sterically protected π-electron systems for efficient solid-state […]

UCLA研究：常用农药毒死蜱与帕金森病风险增加两倍以上相关 发表在《分子神经退行性疾病》上的一项研究发现，接触常用农业杀虫剂毒死蜱与帕金森病患病风险显著升高相关，其中多年直接接触该化学品的劳动者受影响最为严重。这项由加州大学洛杉矶分校（UCLA）帕金森环境与基因（PEG）研究主导的项目还揭示了一个详细的分子机制：该杀虫剂破坏自噬——细胞的废物回收系统——导致有毒的α-突触核蛋白积累以及黑质中产生多巴胺的神经元选择性死亡。 人类证据 PEG研究分析了来自加利福尼亚州中部三个农业县（克恩县、弗雷斯诺县和图莱里县）在2000年至2015年两个招募阶段中征集的829例帕金森病病例和824例基于人群的对照。诊断由运动障碍专科医生确认。 利用加利福尼亚州农药使用报告（PUR）数据库（可追溯至1974年的农业农药施用综合记录），研究人员将参与者终生居住和工作地址与500米缓冲区内的毒死蜱施用数据相关联。分析根据年龄、性别、种族、吸烟以及与其他农药（包括百草枯、草甘膦和二嗪磷）的共同暴露进行了调整。 结果令人震惊。工作场所毒死蜱暴露时间最长的人群相比未暴露对照组显示出2.74倍的风险增加（OR 2.74，95% CI 1.55–4.89，p = 5.94 × 10⁻⁴）。任何工作场所施用史与1.39倍的风险增加相关（95% CI 1.12–1.73，p = 0.003），诊断前20至10年窗口期内的居住暴露导致1.47倍的风险增加（95% CI 1.19–1.82，p = 3.97 × 10⁻⁴）。任何时间的居住和职业综合暴露产生1.82倍的风险增加（95% CI 1.26–2.63）。 资深作者兼通讯作者、UCLA神经学系莱文家族运动障碍中心主任杰夫·M·布朗斯坦博士表示，数据显示出明确的剂量-反应关系：暴露时间越长，风险越高。 作用机制 为确立因果关系，研究团队在小鼠和斑马鱼中进行了平行实验。成年雄性C57BL/6小鼠暴露于雾化毒死蜱11周，每周五天，浓度水平（每天0.65–2.9 mg/m³）与人类环境暴露相关。小鼠在旋转杆和悬线测试中表现出显著的运动缺陷。 死后分析显示，黑质致密部中酪氨酸羟化酶阳性（TH+）神经元减少了26%——这是帕金森病中发生退化的同一脑区。在帕金森病中相对不受影响的腹侧被盖区未受影响。 在小鼠和斑马鱼中都追踪到的分子级联反应始于毒死蜱减少自噬通量——细胞降解和回收受损蛋白质及细胞器的过程。关键自噬蛋白被耗尽：自噬体形成的标志物LC3-II和分子伴侣介导自噬的受体Lamp2a。与此同时，当自噬受阻时积累的底物p62/SQSTM1呈上升趋势。随着废物的积累，不溶性的在丝氨酸129位点磷酸化的α-突触核蛋白——帕金森病中聚集的蛋白质病理形式——在中脑中增加了1.66倍。 在斑马鱼中，研究团队证明，敲除γ1-突触核蛋白（鱼类功能上的人类α-突触核蛋白同源物）能完全保护多巴胺神经元免受毒死蜱毒性影响，而自噬诱导药物钙蛋白酶抑制素能挽救神经元——证实自噬破坏是因果联系，而非仅仅相关性。 第一作者Kazi Md. Mahmudul Hasan指出，小胶质细胞（脑免疫细胞）被激活但对神经毒性并非必需；用PU.1吗啉基反义寡核苷酸耗竭小胶质细胞并不能保护多巴胺神经元，这意味着损伤源于神经元内部。 为何重要 毒死蜱是全球农业中使用最广泛的有机磷杀虫剂之一，用于玉米、大豆、果树和坚果等作物。美国于2001年禁止其住宅用途，但仍批准用于农业用途。欧盟于2020年全面禁止。在开展这项研究的加利福尼亚州，毒死蜱仍在继续使用，特别是在中央谷地的集约化农业区。 帕金森病是全球增长最快的神经退行性疾病，预计到2040年全球患者将超过1200万人。虽然遗传因素发挥作用，但大多数病例被认为涉及环境触发因素与遗传易感性的相互作用。PEG研究——由UCLA流行病学系的贝亚特·里茨博士共同指导——自21世纪初成立以来，一直在建立环境风险因素（特别是杀虫剂）的证据方面发挥了重要作用。 该研究由美国国立卫生研究院（NIH）和国家环境健康科学研究所（NIEHS）资助。 来源： 1. Hasan, K.M.M., Barnhill, L.M., Paul, K.C. et al. “Chlorpyrifos exposure increases Parkinson’s disease […]

期刊追溯撤回两篇1940年代马克斯·普朗克论文，并非因欺诈，而是因重复发表 德国物理学家马克斯·普朗克——量子理论创始人、1918年诺贝尔奖得主、科学史上最无可指摘的人物之一——加入了一个不寻常的名单：论文被撤回的诺贝尔奖得主名单。这个名单上通常都是数据伪造或伦理违规的案例。普朗克的情况不同。他的论文被撤回不是因为内容有误，而是因为出版商的算法将其标记为”版权侵权”——这是一个在论文撰写时还不存在的概念。 蒙特利尔魁北克大学的伊夫·金格拉斯和特鲁瓦-里维耶尔魁北克大学的马赫迪·凯尔法维两位科学史家，在浏览Retraction Watch的诺贝尔奖得主被撤论文名单时发现了这些撤稿事件。震惊于看到普朗克的名字，他们追溯了原因，并在arXiv预印本（DOI：10.48550/arXiv.2605.17534）上发表了他们的发现。 发生了什么 涉事论文于1940年和1942年发表在《自然科学》（现为施普林格·自然出版的《自然之科学》）上。两者都是哲学论文——而非实验结果——反思科学知识的本质。1942年的论文《”精密科学的意义与极限”》基于普朗克前一年在柏林的一次讲座，并同时以小册子、另一本期刊和普朗克散文集的形式出版。1940年的论文《”自然科学与真实的外部世界”》是对阿洛伊斯·穆勒同名论文的回应——穆勒是完全不同的科学家。 在普朗克生前（他于1947年去世），两篇论文均未被撤回。两者都正常被引用至21世纪。撤稿发生在数十年后，在2000年代中期大规模期刊档案数字化过程中，当施普林格为论文创建DOI记录时，据金格拉斯和凯尔法维称，某种算法或法律审查将其标记。 现任主编、伍斯特理工学院的苏珊娜·斯卡拉塔告诉《科学》杂志，直到记者联系她之前，她并不知道这些论文已被撤回。”这太疯狂了，”她说。”我不明白它们为什么被标记。我认为这只是他们的算法导致的。这是一个他们应该纠正的错误。” arXiv预印本指出了其中的讽刺之处：这些论文仍然可以通过互联网档案馆自由获取，但在施普林格的平台上，点击链接却显示空白页面和空PDF。 更广泛的模式 这个案例之所以重要——超越所涉科学家的声望——在于它揭示了商业数字档案馆时代科学历史记录的脆弱性。当大型出版商拥有科学的数字基础设施时，自动化系统或法律部门做出的决定可以有效地抹去历史。 金格拉斯和凯尔法维认为，这次撤稿反映了”对过去出版实践的忽视”。在20世纪早期，同一材料在不同期刊、语言和格式中重新发表是一种合法且普遍的做法——是最大化知识流通的一种方式。讲座通常同时以期刊文章、小册子和论文集的形式出现。将”重复发表”和”自我剽窃”——这些概念直到1990年代才随着学术生产力指标一同出现——等现代分类应用于1940年代的作品，从根本上误解了那个时代的学术规范，作者们认为。 值得注意的是，这并非近期首次出现此类问题。6月16日，1ban.news报道了法国物理学家艾蒂安·克莱因的案例，其1999年的博士学位因超过60%的页面存在剽窃而被巴黎西岱大学撤销。这两个案例——普朗克和克莱因——提出了一个问题：当代的科学诚信标准是否应该追溯性地应用于在具有根本不同规范、基础设施和执行机制的时代产生的作品。克莱因的案例质疑了前数字时代博士论文中的剽窃问题；普朗克的案例则质疑了前商业出版时代的重复发表问题。 了解更多：Étienne Klein Lost His PhD Over Plagiarism — But What Does That Say About the 1990s Academy？ 作者建议历史学家要求在期刊平台上恢复对普朗克论文的完全访问权，并建议出版商将重复发表视为历史上合法的实践，而非追溯性违规。 婷 翻译 来源： 1. Ouellette， J. “Why did this journal retract two 1940s papers by Max Planck？” Ars Technica，2026年6月28日。https：//arstechnica.com/science/2026/06/why-did-this-journal-retract-two-1940s-papers-by-max-planck/ 2. Gingras， Y. & Khelfaoui， […]

野生番茄基因组揭示结构变异和逆转录转座子爆发如何阻断杂交育种 野生番茄物种携带着宝贵的遗传性状,,耐旱性、抗病性、耐盐性,,育种家们渴望将这些性状引入栽培番茄中。但有一个持续存在的障碍：当野生番茄与栽培番茄杂交时，染色体会在关键位置拒绝交换遗传物质，从而阻止理想基因的转移。 由科隆马克斯·普朗克植物育种研究所领导的一个团队，现已为两种野生番茄物种生成了有史以来最高质量的基因组组装,,在此过程中，他们确定了导致这些重组障碍的结构特征。这项6月28日发表在《自然·通讯》上的研究成果，既提供了一个基因组工具包，也提供了一种机制性理解，解释了为什么某些野生性状如此难以通过传统育种融入现代番茄。 两个野生基因组，146 Mbp的新序列 研究人员利用PacBio HiFi（高精度，约20 kb读长）和Oxford Nanopore超长读长（长达约200 kb）的组合，并以Omni-C染色质构象数据进行支架搭建，对Solanum pennellii（LA0716品系，一种来自安第斯地区的抗逆物种）和Solanum cheesmaniae（LA1039，一种来自加拉帕戈斯群岛的耐盐物种）进行了测序。 由此产生的组装为番茄野生近缘种基因组树立了新的标杆：两者均实现了BUSCO完整性超过98%、Merqury质量值超过69以及LAI评分超过14。S. pennellii的组装大小为1,109 Mbp，跨越12条染色体，与之前的参考基因组相比新增了145.9 Mbp（约146 Mbp）的序列，填补了超过41,000个缺口，并新组装了此前遗漏的第3、6、7和8号染色体上的倒位。S. cheesmaniae的组装大小为862 Mbp。 通讯作者查尔斯·J·安德伍德（Charles J. Underwood）在马克斯·普朗克研究所和拉德堡德大学均担任职务，他表示这一改进是巨大的：”我们之前对S. pennellii的了解基本上只是草图。现在我们有了一个参考级的组装，可以让我们精确地看到野生和栽培基因组在何处以及如何不同。” Tekay逆转录转座子的爆发 最引人注目的发现之一是野生番茄和栽培番茄之间转座元件含量的差异。S. pennellii的总TE含量达到约65%，而栽培番茄约为55%。在整个番茄分支中，最活跃的谱系是Ty3/Gypsy LTR逆转录转座子的Tekay家族。 S. pennellii携带大约3,200个Tekay元件，是栽培番茄（1,261至1,380个）的两倍多。整合酶序列的系统发育聚类证实，在S. pennellii和另一种野生物种S. peruvianum中发生了独立的Tekay爆发。这些重复序列的扩增也是近期的：野生番茄中的LTR逆转录转座子比栽培番茄中的更年轻、整合时间更近。 值得注意的是，研究人员发现IPT（细胞分裂素生物合成）基因在S. pennellii的Tekay元件附近显著富集（p = 1.96 × 10⁻¹⁵），表明这些野生逆转录转座子插入可能对应激相关激素通路具有调控作用,,这是抗逆育种的一个潜在靶点。 倒位与重组冷点 为了解这些结构特征如何影响育种，该团队从三个杂交回交群体（S. pennellii × 栽培番茄、S. cheesmaniae × 栽培番茄，以及种内栽培番茄 × 栽培番茄杂交）中获得的709株重组植物生成了全基因组测序数据。 结果：基因组约64%（529 Mbp）由重组冷点组成，即交叉极少或从不发生的区域。这些冷点在所有三个杂交种中均保守，并由三个因素驱动： 1. 兆碱基规模的倒位,,染色体片段相对于另一亲本发生翻转的区域，使交叉在物理上不可能发生。该团队在S. lycopersicum和S. pennellii之间鉴定了总计超过200 Mbp的202个倒位，包括新发现的4.7 Mbp、2.2 […]