硫驱动的俯冲带地幔氧化与巨型金矿床的形成 学术背景 地球上的大多数金属资源集中在岩浆弧环境中，而俯冲带是地幔与地壳之间物质交换的主要区域。俯冲板块释放的流体被认为能够氧化上覆的地幔楔，从而促进金等金属的富集。然而，关于这些流体如何改变地幔的氧化状态并影响金的富集机制，仍然缺乏深入的理解。本文通过数值模拟，揭示了俯冲板块释放的流体将大量硫酸盐（S6+）引入地幔楔，显著提高了其氧逸度，并促进了金的迁移和富集。 论文来源 本文由Deng-Yang He、Kun-Feng Qiu、Adam C. Simon、Gleb S. Pokrovski、Hao-Cheng Yu、James A. D. Connolly、Shan-Shan Li、Simon Turner、Qing-Fei Wang、Meng-...
并行机械计算：能够进行多任务处理的超材料 学术背景 在数字计算平台取代模拟计算数十年后，随着超材料和复杂制造技术的发展，模拟计算重新引起了广泛关注。特别是基于波的模拟计算机，通过对入射波前进行空间变换来实现所需的数学运算，因其能够直接以未处理的形式编码输入信号，绕过了模拟到数字的转换，而备受青睐。然而，这些系统本质上仅限于单任务配置，无法同时执行多个任务或进行并行计算，这成为推动具有更广泛计算能力的机械计算设备发展的主要障碍。本文提出了一种在同一架构结构中同时处理独立计算任务的途径，通过打破一组超表面构建块的时间不变性，自生成多个频率偏移的波束，这些波束从基础信号中吸收显著的能量。这些可调谐谐波的产生使得不同的计算任务能够分配到独立的“通道”中，从而有效地实现模拟机械计算机的多任务处理。 论...
合成生物学在癌症免疫治疗中的应用：通过抑制IDO活性和重编程CD8+ T细胞反应进行癌症免疫治疗的工程细菌 学术背景 近年来，癌症免疫治疗取得了显著进展，尤其是通过激活T细胞来对抗肿瘤。然而，肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的代谢适应往往导致T细胞功能受损，限制了免疫治疗的效果。其中，色氨酸（Tryptophan, Trp）代谢在T细胞功能中扮演着重要角色。肿瘤细胞通过表达吲哚胺2,3-双加氧酶（Indoleamine 2,3-Dioxygenase, IDO）消耗色氨酸，导致其代谢产物犬尿氨酸（Kynurenine, Kyn）的积累，进而抑制效应T细胞的功能，形成免疫抑制的微环境。尽管IDO抑制剂在临床前模型中显示出潜力，但其在临床试验中面临诸多挑战，...
非一夫一妻制家庭结构对坦桑尼亚姆平布韦儿童福祉的影响：一项长期研究 学术背景 在传统的西方观念中，核心家庭结构（即由父母和子女组成的家庭）通常被认为是儿童福祉的基石。离婚、父母一方的缺失、继父母的存在以及一夫多妻制婚姻等非核心家庭结构，往往被认为对儿童的成长和发展产生负面影响。然而，关于这些问题的实证研究大多依赖于跨区域或横截面数据，这些数据容易受到生态推断谬误（ecological inference fallacy）的影响，且无法捕捉家庭结构随时间变化对儿童发展的动态影响。此外，现有的纵向研究主要集中在西方或城市背景下，而在非西方、农村和土著社区中，关于家庭结构和儿童福祉的详细数据相对稀缺。 在坦桑尼亚的姆平布韦地区，一夫多妻制和连续一夫一妻制（serial monogamy）是常见的婚...
蓝藻-益生菌共生体在结肠炎中的抗炎与肠道菌群调节作用研究 学术背景 炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）是一类慢性肠道炎症性疾病，主要包括克罗恩病（Crohn’s Disease, CD）和溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis, UC）。IBD的发病机制复杂，涉及肠道黏膜屏障功能障碍、肠道菌群失调以及过度的免疫反应和炎症因子释放。目前，IBD的治疗主要依赖于抗炎药物和免疫抑制剂，如5-氨基水杨酸（5-ASA）、皮质类固醇和肿瘤坏死因子（TNF）拮抗剂。然而，这些治疗方法往往无法从根本上解决IBD的病因，且长期使用可能导致严重的副作用，如机会性感染、恶性肿瘤和肝毒性。 近年来，肠道菌群在IBD发病机制中的作用逐渐被揭示，益生菌疗法作为一种辅...
微生物种群营养共限制的定量与动态特性研究 学术背景 微生物的生长、生理和代谢活动受到资源可用性的根本性控制。理解哪些资源限制了微生物的生长以及限制的程度，不仅是微生物学的核心概念，也对预测微生物在生物地球化学循环中的贡献、抑制人体内的病原体以及在生物技术中培养微生物具有重要意义。尽管单个限制性资源可以被单独研究，但有证据表明，微生物常常同时受到多种资源的限制，即“营养共限制”（colimitation）。然而，由于缺乏定量测量营养共限制的方法，以及缺乏对资源条件的系统性测试，现有的数据难以解释和比较。因此，作者提出了一个假设：微生物在实验室和自然界中经常经历营养共限制，并且营养共限制是一个连续的状态，可以随着资源条件的变化而动态变化。 论文来源 这篇论文由Noelle A. Held、Asw...
细菌整流中的运输与能量学研究 学术背景 在自然界中，许多生物系统依赖于微观粒子的定向运动来实现其功能。例如，分子马达（如驱动蛋白）在微管上的单向运动是细胞内部物质运输的关键机制。然而，这种定向运动的产生机制及其能量学特性仍然是一个未完全解决的问题。特别是在非平衡态系统中，如何通过不对称的几何结构将随机运动的活性粒子（如细菌）转化为定向运动，是一个具有基础科学意义和潜在技术应用的研究课题。 细菌整流（bacterial rectification）是指通过不对称的几何结构（如漏斗形障碍物）将随机游动的细菌转化为定向运动的过程。这一现象不仅有助于理解活性物质（active matter）的对称性破缺机制，还在生物技术应用中具有广泛的前景，如细胞分选、微流控泵送和货物运输等。尽管已有大量研究探讨了...
综合证据揭示碳社会成本高企：模型结构变化与不确定性 学术背景 气候变化是全球面临的最严峻挑战之一，其对经济、社会和环境的深远影响已经引起了广泛关注。为了量化气候变化的经济成本，学术界提出了“碳社会成本”（Social Cost of Carbon, SCC）的概念，即每吨二氧化碳排放对社会的总成本。SCC 是评估减排政策效益的关键指标，广泛应用于气候和能源政策分析中。然而，SCC 的估算涉及复杂的气候系统模型和经济影响模型，且存在大量的不确定性和争议。 尽管近年来关于 SCC 的研究不断增加，但这些研究往往零散且缺乏系统性，导致不同模型结构对 SCC 估算的相对重要性不明确。为了填补这一空白，Frances C. Moore 等学者在《PNAS》上发表了一篇题为《综合证据揭示碳社会成本高企：...
清除水生植被如何帮助农村家庭摆脱贫困-疾病陷阱 学术背景 在低收入和中等收入国家，农村人口面临着较高的传染病流行率和较低的农业生产力，这两者共同导致了低收入，进而形成了一种贫困-疾病陷阱（poverty-disease trap）。这种陷阱使得贫困和疾病相互强化，难以打破。特别是在非洲，农民通过使用化肥来提高农业产量的努力，有时会无意中促进水生植被的生长，而这些植被是疾病媒介的栖息地。血吸虫病（schistosomiasis）是一种由蜗牛传播的寄生虫病，全球有超过2亿人感染，8亿人面临感染风险。传统的控制方法依赖于大规模驱虫，但这种方法无法清除水体中的蜗牛和寄生虫，导致感染很快复发。 近年来，田间试验表明，通过清除水生植被可以显著降低血吸虫病的感染率，同时将收获的植被转化为堆肥可以提高农业生...
记忆可信度的感知：细节的作用 学术背景 在日常生活中，人们经常通过分享个人记忆来传递信息、影响他人或娱乐。然而，如何区分可信与不可信的记忆叙述仍然是一个复杂的问题。尽管法医科学已经识别出种族、年龄和细节数量等因素对记忆可信度的影响，但关于叙述中细节的性质如何影响可信度的研究却相对较少。Lynn Nadel 和 Katharine C. Simon 的研究旨在探讨记忆叙述中不同类型细节对可信度和显著性（salience）的影响，特别是情节记忆（episodic memory）和语义记忆（semantic memory）细节的作用。 论文来源 该研究由来自University of Arizona的Lynn Nadel和University of California, Irvine的Katha...