《科学》（20200313出版）一周论文导读

翻译|李言

Science,13March2020,Vol367,Issue6483 （自媒体久久自媒体）

《科学》2020年3月13日，第367卷，6483期

（原文来自久久自媒体）

地球科学

Geoscience

ColoradoRiverflowdwindlesaswarming-drivenlossofreflectivesnowenergizesevaporation

天气变暖导致能反射阳光的积雪削减促进了蒸发致使科罗拉多河水流量削减

▲作者：P.C.D.Milly,K.A.Dunne

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1252

▲摘要：

河流流量对天气系统变暖的敏感性是高度不确定的，并且我们对掌握河流流量的过程认识甚少，这阻碍了河流对天气转变的适应。一个凸起的例子是科罗拉多河，那边的景象干旱和天气变暖正在使每年支撑跨越1万亿美元经济运动的水资源削减。

行使辐射感知水文模型进行蒙特卡罗模拟，我们解决了活络度预估历久存在的伟大差别，揭示了水流掌握的物理过程。

我们估量，径流会在每增加一摄氏度时削减9.3％，首要因为雪量和随之而来的对太阳辐射反射的削减带来的蒸发量增加。估计的降水增加或者不足以完全抵消热力学导致的干旱。是以，严重缺水的风险将越来越大。

▲Abstract

Thesensitivityofriverdischargetoclimate-systemwarmingishighlyuncertain,andtheprocessesthatgovernriverdischargearepoorlyunderstood,whichimpedesclimate-changeadaptation.AprominentexemplaristheColoradoRiver,wheremeteorologicaldroughtandwarmingareshrinkingawaterresourcethatsupportsmorethan1trilliondollarsofeconomicactivityperyear.AMonteCarlosimulationwitharadiation-awarehydrologicmodelresolvesthelongstanding,widedisparityinsensitivityestimatesandrevealsthecontrollingphysicalprocesses.Weestimatethatannualmeandischargehasbeendecreasingby9.3%perdegreeCelsiusofwarmingbecauseofincreasedevapotranspiration,mainlydrivenbysnowlossandaconsequentdecreaseinreflectionofsolarradiation.Projectedprecipitationincreaseslikelywillnotsufficetofullycountertherobust,thermodynamicallyinduceddrying.Thus,anincreasingriskofseverewatershortagesisexpected.

PersistentinfluenceofobliquityoniceageterminationssincetheMiddlePleistocenetransition

自中更新世过渡期以来，地球轨道倾斜对冰川末期的持续性影响

▲作者：PetraBajo,RussellN.Drysdale,JonD.Woodhead,etal.

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1235

▲摘要：

对曩昔64万年冰川末期的同位素岁数测定表明，地球的天气岁差在起感化，每一个冰川期和间冰期的周期约为4~5个2万年。

然而，对更新世晚期切实切岁数估量的缺乏，使测试岁差持久性的测验陷入杂沓。我们经由铀铅测年法确定了意大利窟窿聚积物的记录，并将之与北大西洋的数据相连系。

究竟显露，曩昔10万年中的头两个冰消期被两次地球轨道倾斜周期分隔，每次冰川末期都在同样的倾斜高度起头，但岁差阶段相反。对曩昔百万年间的11个同位素岁数测定末期的评估表明，倾角不光对冰川完结的肇端，并且对完结的持续时间都有持续影响。

▲Abstract

Radiometricdatingofglacialterminationsoverthepast640,000yearssuggestspacingbyEarth’sclimaticprecession,witheachglacial-interglacialperiodspanningfourorfivecyclesof~20,000years.However,thelackoffirmageestimatesforolderPleistoceneterminationsconfoundsattemptstotestthepersistenceofprecessionforcing.WecombineanItalianspeleothemrecordanchoredbyauranium-leadchronologywithNorthAtlanticoceandatatoshowthatthefirsttwodeglaciationsoftheso-called100,000-yearworldareseparatedbytwoobliquitycycles,witheachterminationstartingatthesamehighphaseofobliquity,butatopposingphasesofprecession.Anassessmentof11radiometricallydatedterminationsspanningthepastmillionyearssuggeststhatobliquityexertedapersistentinfluenceonnotonlytheirinitiationbutalsotheirduration.

材料科学

MaterialsScience

EnantioselectiveremoteC–Hactivationdirectedbyachiralcation

手性阳离子对映选择性长途C-H活化

▲作者：GeorgiR.Genov,JamesL.Douthwaite,AnttiS.K.Lahdenperä,etal.

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1246

▲摘要：

手性阳离子作为有机催化剂已被普遍应用，但其在过渡金属催化回响中对映选择性的应用还很少。尽管雷同的电荷回转策略已经取得了成功，即阳离子金属合营物与手性阴离子配对。

我们在此申报一种策略，使一个配合的双吡啶配体阴离子和它的铱合营物与一个衍生自奎宁的手性阳离子配对。

我们已经将这些离子配对的复合物应用于位于碳或磷中心的二芳基基序的去甲基化，经由对映选择性的C-H硼化来实现长时间的纰谬称诱导。原则上，很多常见类型的配体也能够采用这种方式。

▲Abstract

Chiralcationshavebeenusedextensivelyasorganocatalysts,buttheirapplicationtorenderingtransitionmetal–catalyzedprocessesenantioselectiveremainsrare.Thisisdespitethesuccessoftheanalogouscharge-invertedstrategyinwhichcationicmetalcomplexesarepairedwithchiralanions.Wereporthereastrategytorenderacommonbipyridineligandanionicandpairitsiridiumcomplexeswithachiralcationderivedfromquinine.Wehaveappliedtheseion-pairedcomplexestolong-rangeasymmetricinductioninthedesymmetrizationofthegeminaldiarylmotif,locatedonacarbonorphosphoruscenter,byenantioselectiveC–Hborylation.Inprinciple,numerouscommonclassesofligandcouldlikewisebeamenabletothisapproach.

Realizationofthekagomespinicestateinafrustratedintermetalliccompound

在阻挫金属互化物中实现kagome自旋冰态

▲作者：KanZhao,HaoDeng,HuaChen,KateA.Ross,etal.

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1218

▲摘要：

自旋冰是一种奇异的物质相，其特征是自旋受挫，，这与水冰中的电偶极子雷同。

在二维空间中，我们能够雷同地界说kagome晶格上平面内雷同的自旋冰划定。这些冰划定要求每个三角形板有一个单极子，能够导致分歧类型的阶数和激发。

行使实验和理论方式，包罗磁力测量、热力学测量、中子散射和蒙特卡罗模拟，我们竖立了HoAgGe作为一个晶系统统以实现kagome自旋冰态。

该系统具有多种部门有序和完全有序的状况，以及一系列低温场诱导相，所有这些都相符kagome冰划定。

▲Abstract

Spinicesareexoticphasesofmattercharacterizedbyfrustratedspinsobeyinglocal“icerules,”inanalogywiththeelectricdipolesinwaterice.Intwodimensions,onecansimilarlydefineicerulesforin-planeIsing-likespinsarrangedonakagomelattice.Theseicerulesrequireeachtriangleplaquettetohaveasinglemonopoleandcanleadtodifferenttypesofordersandexcitations.Usingexperimentalandtheoreticalapproachesincludingmagnetometry,thermodynamicmeasurements,neutronscattering,andMonteCarlosimulations,weestablishHoAgGeasacrystalline(i.e.,nonartificial)systemthatrealizesthekagomespinicestate.Thesystemfeaturesavarietyofpartiallyandfullyorderedstatesandasequenceoffield-inducedphasesatlowtemperatures,allconsistentwiththekagomeicerule.

物理学Physics

Quantum-nondemolitionstatedetectionandspectroscopyofsingletrappedmolecules

单捕捉分子的量子非损坏性态检测与光谱剖析

▲作者：MuditSinhal,ZivMeir,KavehNajafian,GregorHegi,StefanWillitsch

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1213

▲摘要：

捕捉的原子和离子是掌握最好的量子系统之一，在量子科学中获得了普遍的应用。对于分子来说，因为其复杂的能级构造，今朝缺乏雷同水平的掌握。

原子离子作为分子离子探针的量子逻辑和谈是实现这一水平掌握的一个有进展的途径，稀奇是对与黑体辐射解耦的同核种类。

在此，我们演示了一个针对单捕捉带电氮分子的量子非损坏性和谈。用>99%保真度检测分子的自旋振动态，在不损坏量子态的情形下测量光谱的跃迁。该方式为分子光谱学、务态化学和分子量子位的实现供应了新方式。

▲Abstract

Trappedatomsandions,whichareamongthebest-controlledquantumsystems,findwidespreadapplicationsinquantumscience.Formolecules,asimilardegreeofcontroliscurrentlylackingowingtotheircomplexenergy-levelstructure.Quantum-logicprotocolsinwhichatomicionsserveasprobesformolecularionsareapromisingrouteforachievingthislevelofcontrol,especiallyforhomonuclearspeciesthatdecouplefromblackbodyradiation.Here,aquantum-nondemolitionprotocolonsingletrappedN2+moleculesisdemonstrated.Thespin-rovibronicstateofthemoleculeisdetectedwith>99%fidelity,andaspectroscopictransitionismeasuredwithoutdestroyingthequantumstate.Thismethodlaysthefoundationsfornewapproachestomolecularspectroscopy,state-to-statechemistry,andtheimplementationofmolecularqubits.

天文学Astronomy

Ammoniumsaltsareareservoirofnitrogenonacometarynucleusandpossiblyonsomeasteroids

铵盐是彗星核和一些小行星上的氮储藏库

▲作者：OlivierPoch,IstiqomahIstiqomah,EricQuirico,PierreBeck,etal.

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/eaaw7462

▲摘要：

在彗星中测量到的氮碳比低于太阳，若是彗星中存在未知的氮库，这种差别能够获得缓解。

彗星67P/Churyumov-Gerasimenko的彗核的外观上存在一个约3.2微米的未知的广谱反射率特征。在实验室实验的根蒂上，我们认为这一接收带是由外观混入粉尘的铵盐引起的。

接收带的深度表明，半挥发性铵盐是彗星中氮的一个主要储集层，或者主导难降解有机物和挥发性更强的物质。雷同的接收特征显现在一些小行星的光谱中，暗示着小行星、彗星和母星际云之间的成分关联。

▲Abstract

Themeasurednitrogen-to-carbonratioincometsislowerthanfortheSun,adiscrepancywhichcouldbealleviatedifthereisanunknownreservoirofnitrogenincomets.Thenucleusofcomet67P/Churyumov-Gerasimenkoexhibitsanunidentifiedbroadspectralreflectancefeaturearound3.2micrometers,whichisubiquitousacrossitssurface.Onthebasisoflaboratoryexperiments,weattributethisabsorptionbandtoammoniumsaltsmixedwithdustonthesurface.Thedepthofthebandindicatesthatsemivolatileammoniumsaltsareasubstantialreservoirofnitrogeninthecomet,potentiallydominatingoverrefractoryorganicmatterandmorevolatilespecies.Similarabsorptionfeaturesappearinthespectraofsomeasteroids,implyingacompositionallinkbetweenasteroids,comets,andtheparentinterstellarcloud.

医学Medicine

StructureofCD20incomplexwiththetherapeuticmonoclonalantibodyrituximab

CD20与治疗性单克隆抗体利妥昔单抗的复合物构造

▲作者：LionelRougé,NancyChiang,MicahSteffek,ChristineKugel,etal.

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1224

▲摘要：

CD20是B细胞的特异性标记物，是治疗恶性肿瘤和自身免疫杂乱的单克隆抗体的热点靶点，但其构造和功能尚不清楚。利妥昔单抗（RTX）在临床上已使用了20年，但我们对它是若何激活补体杀死B细胞的依然知之甚少。

我们获得了CD20与RTX的复合物构造，而且发现CD20呈现的是连系了2个RTX抗原连系片段（Fabs）的慎密二聚体构造，每个片段包含一个复合表位和一个普遍的同型Fab:Fab断片。

我们的数据表明，RTX将CD20交联到环形组件中，从而形成了补体增补的构造模型。我们的究竟进一步强调了同型Fab:Fab互相感化在靶向寡聚细胞外观标记物方面的潜在相关性。

▲Abstract

Clusterofdifferentiation20(CD20)isaBcellmembraneproteinthatistargetedbymonoclonalantibodiesforthetreatmentofmalignanciesandautoimmunedisordersbutwhosestructureandfunctionareunknown.Rituximab(RTX)hasbeeninclinicalusefortwodecades,buthowitactivatescomplementtokillBcellsremainspoorlyunderstood.WeobtainedastructureofCD20incomplexwithRTX,revealingCD20asacompactdouble-barreldimerboundbytwoRTXantigen-bindingfragments(Fabs),eachofwhichengagesacompositeepitopeandanextensivehomotypicFab:Fabinterface.OurdatasuggestthatRTXcross-linksCD20intocircularassembliesandleadtoastructuralmodelforcomplementrecruitment.OurresultsfurtherhighlightthepotentialrelevanceofhomotypicFab:Fabinteractionsintargetingoligomericcell-surfacemarkers.

Liquid-liquidphaseseparationdrivesskinbarrierformation

液液相星散驱动皮肤屏障的形成

▲作者：FelipeGarciaQuiroz,VincentF.Fiore,JohnLevorse,LisaPolak,etal.

▲链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6483/eaax9554

▲摘要：

在体表，皮肤的复层扁平上皮受到极端情况的挑战。皮肤外观由去细胞核的、扁平的体表鳞屑构成。它们起原于潜在的角质形成细胞，这些细胞显露含有丝状卵白的角化透亮卵白颗粒（KGs），其功能尚不清楚。

在这里，我们发现聚丝卵白经由液液相星散来组装KGs。相星散的动态支配着终末分化，并被人类皮肤屏障疾病相关突变所损坏。

我们使用荧光传感器来研究小鼠的内源性相位行为。表皮分层过程中的相变使细胞空间拥挤着液体状的KGs，其聚结受到角卵白丝束的束缚。

我们对接近皮肤外观的细胞进行了成像，发现情况调节的KG相动力学鞭策了鳞屑的形成。是以，表皮构造和功能是由相星散动力学驱动的。

▲Abstract

Atthebodysurface,skin’sstratifiedsquamousepitheliumischallengedbyenvironmentalextremes.Thesurfaceoftheskiniscomposedofenucleated,flattenedsurfacesquames.Theyderivefromunderlying,transcriptionallyactivekeratinocytesthatdisplayfilaggrin-containingkeratohyalingranules(KGs)whosefunctionisunclear.Here,wefoundthatfilaggrinassemblesKGsthroughliquid-liquidphaseseparation.Thedynamicsofphaseseparationgovernedterminaldifferentiationandweredisruptedbyhumanskinbarrierdisease–associatedmutations.Weusedfluorescentsensorstoinvestigateendogenousphasebehaviorinmice.Phasetransitionsduringepidermalstratificationcrowdedcellularspaceswithliquid-likeKGswhosecoalescencewasrestrictedbykeratinfilamentbundles.WeimagedcellsastheynearedtheskinsurfaceandfoundthatenvironmentallyregulatedKGphasedynamicsdrivesquameformation.Thus,epidermalstructureandfunctionaredrivenbyphase-separationdynamics.