COVER Illustration of the lead iodide perovskite crystal lattice with rays of sunlight falling onto the material, creating electron-hole pairs (electrons, blue; holes, black) as photons are absorbed. Upon later recombination of these charge pairs, photons are emitted and propagate within the crystal, regenerating charges when absorbed. This photon recycling process is crucial for obtaining high photovoltaic efficiencies and improving the performance of perovskite solar cells. See pages 1401 and 1430.
Illustration: C. Bickel/Science
大多数人的体内有对“抗HIV免疫原”敏感的B细胞
研究人员发现了一种相对强效的免疫原，它可被用来诱导针对HIV的免疫系统。最近，有证据表明，用可激发B细胞产生广谱中和抗体（bnAbs）的免疫原可能是一个可行的HIV疫苗策略。在过去的研究中，Joseph Jardine和同事通过用一种能与B细胞结合的免疫原证明了这种可能性；这些B细胞被设计成能表达VRC01类bnAbs（这是一类高度广谱且强力的bnAbs）以及其生殖细胞前体。但有关免疫原是否能与初始人类B细胞结合及是否有足够的初始B细胞存在于不同人中而使得这一策略可行等的问题仍然存在。通过分析一个免疫原库并比较各免疫原的强度，Jardine等人在此发现了一种免疫原——eOD-GT8，它展示了与初始B细胞结合的非凡亲和力，它的亲和力表现比他们先前发现的免疫原高出2100倍。接着，他们分析了来自15名HIV测试阴性者的数百万计的B细胞，旨在更好地了解能与eOD-GT8相互作用的B细胞的普遍性。他们的分析表明，大约96%的人有这样的B细胞，提示eOD-GT8是一种看好的未来候选疫苗。
文字说明: 研究人员发现了一种免疫原，它能激活某特定B细胞亚组而释放出针对HIV的广谱中和抗体。
资料来源: C. Bickel / Science (2016)
对每日温度变化的忍受程度与季节性温度变化的忍受程度的对比决定了物种是否适应于环境
尽管理论推测，那些能做出适应性变化而可忍受较大季节性气温波动的脊椎动物往往会有更大的海拔活动范围，但一项新的研究提示，这一模式在那些适应于每日气温大幅波动的物种中被逆转了。根据气候变异假说，那些能感受更大季节性气候波动的物种（广生性物种）可能更具生理上的灵活性，因此它们可能会出现于较广的海拔范围内，但人们对在海拔范围内的每日气温变化作用的关注则很少。因此，Wei-Ping Chan和同事使用了一个位于180个不同海拔点的有1万6592种脊椎动物的数据库，他们将数据输入到一个具有9种变量（包括每日温度变化）的模型中。虽然他们的分析证实，适应较大的季节性温度波动确实与更大的海拔活动范围相关，但在那些适应于每日气温有更大波动的物种中，他们则发现了相反的模式。有趣的是，就关于物种的海拔活动范围而言，年平均降雨量梯度而非纬度会对每日温度变化 vs 季节性温度变化的相对重要性产生影响。这些发现对理解因应气候变化的生物学反应具有意义——而这一预报对“温度狭生性物种”的长期预测不佳。在一则相关的《视角》文章中，Timothy M. Perez等人对温度狭生性物种可能面临的挑战进行了讨论；他们指出，季节性气温变化预计的长期增加加上因夜间 vs 白昼暖化变快所致的每天气温变化的减少会不利于对这些物种的选择。
兹卡病毒是在2013年中期来到美洲的，适逢前往美洲的航空旅客人数飙升之后
通过对少数来自巴西的兹卡病毒基因组进行测序，研究人员估计，该病毒只是一次性地进入美洲的，其时间可能在该病毒在巴西被报道的一年多前。他们说，这一时间与巴西文化活动日程表中的主要活动相对应，因为在这些活动中，来到该国的——特别是来自兹卡病毒（ZIKV）流行地区—的旅行者数目增加。尽管在本研究中用的是小样本（只有7个ZIKV序列），但鉴于到目前为止对这一新出现病毒的了解十分缺乏，因此它代表的是一个重要的结果。巴西正处于前所未有的兹卡病毒疫情中，该病毒是在2015年5月在该国首次被发现的。为了更好地了解巴西兹卡病毒的演化和其分子流行病学，Nuno Faria和同事在此对数个ZIKV基因组进行了取样，它们与巴西最近的疫情关联；这些样本有一个来自一位捐血者，一个来自一名死亡的成人，一个来自一罹患先天性畸形和小头畸形的新生儿；小头畸形是一种罕见疾病：患儿的头比预期的要小很多（Faria等人指出，该项旨在确立ZIKV是否是小头畸形致病因素的研究还在进行之中）。应用新世代测序方法，研究人员分析了7个巴西ZIKV基因组，他们发现这些基因组间的基因变异甚少。在对它们与已有ZIKV基因组间的比较分析之后，他们得出结论：ZIKV是一次性地被引入美洲的，其时间大约在2013年的5月至12月间，即在巴西发现该病毒的12多个月以前。航空公司的数据显示，这一时间不仅与从ZIKV流行地区前往巴西的航空旅客人数增加时间一致，而且还与在太平洋诸岛上报道的ZIKV爆发时间一致。作者们指出，这项研究的初步结果还没有阐明其与宝宝小头畸形之间的关联。
仅用维持独立生命所需的基因创建最基本的细胞
研究人员设计并合成了一个最小的细菌基因组，它只含有维持生命所需的基因，组成它的基因只有473个。这项工作推进了该团队在2010年所发表的开创性研究；在该研究中，他们构建并启动了第一个可自己复制的人造细菌细胞，它对基因组可用电脑设计、在实验室中以化学方法制备并被植入到一个受体细胞而产生一个仅由合成基因组控制的新型、可自我复制细胞的原则提供了证明。在此之后，这一由Craig Venter和Clyde Hutchison领导的团队着手于他们的终极目标（一个从1995年以来就在追求的目标），即合成一个以最简单形式存在的只含有维持生命基因的最基本细胞；这项努力可帮助科学家们了解细胞中每个必需基因的功能。
为了开展这一工作，Venter、Hutchison和同事再次使用了支原体——这是在任何自我复制细胞中拥有已知最小基因组的细菌。2010年，研究人员合成了丝状支原体基因组。在此，研究人员根据现有的文献设计了以8个不同分段存在的假设最小基因组，它们中的每一段都可接受测试以准确地将基因组分划分为必需基因或非必需基因。在这一设计-构建-测试过程中，研究人员还寻求发现准必须基因，即那些健壮生长所需但并非生命绝对需要的基因。在一系列的实验中，Venter、Hutchison和同事在众多基因中插入转座子（或外源基因序列）以干扰这些基因的功能，并以此确定哪些基因是细菌总体功能所必需的。他们对该合成、缩减的基因组进行削减，他们重复这样的实验直至再没有基因可被中断，而基因组也已小到尽可能的程度。重要的是，分析显示，某些最初被分类为“非必需”的基因实际上却是第二个发挥相同基本功能的基因；因此，它们是需要留在最小基因组中的成对基因中的一员。一个被称作JCVI-syn3.0的最终版本的基因组由473个基因组成，这是一个到目前为止在自然界发现的比任何能自我复制细胞的基因组都更小的基因组。研究人员设计的最小基因组缺乏所有修饰DNA和限制基因，而大多数基因所编码的是脂蛋白。相反，几乎所有的在基因组中参与读取及表达基因信息的基因以及涉及跨代保持基因信息的基因都被保留。有趣的是，JCVI-syn3.0基因中有约31%的基因的精确生物学功能仍未被发现。然而，这些基因中有若干基因的数个可能的同源物在其它生物体中被发现，提示它们编码的是功能还有待确定的通用蛋白。JCVI-syn3.0平台代表了一个用于探索生命核心功能的多功能工具。
（2016-03-25 来源：美国科学促进会）
