疫苗增强竞争实现肠道内合理细菌菌株替换

菌群的肠道定植先于一系列肠致病菌和机会致病菌的侵袭性感染。

研究表明，将口服疫苗与工程或特定筛选的生态位竞争菌株相结合，可清除小鼠肠道内的病原体并实现菌株替换。这种方法不仅能预防非伤寒沙门氏菌菌株的入侵，还可以治疗性替换已定植的大肠杆菌。

完整的适应性免疫和代谢生态位竞争对于有效的疫苗增强菌株竞争都是必要的。该研究结果表明，黏膜抗体已经进化到通过影响竞争结果在肠道微生物生态环境中起作用。这对消除致病性和抗生素耐药细菌，以及合理的微生物群工程开发具有重要意义。

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https://doi.org/10.1126/science.adp5011

毛细血管和细胞尺度的不透明器官成像

光片荧光显微镜通过三维可视化动态细胞过程极大推动了生物学研究。然而，厚组织中的光散射和荧光标记物的光漂白限制了这种方法在薄或半透明标本中的应用。

研究人员将非衍射超声光束与交叉振幅调制序列和非线性声学对比剂结合，以实现目标生物功能的快速和体积成像。他们报道了在立方厘米尺度上使用基因编码的气囊泡对肿瘤基因表达进行体积成像，以及使用血管内微泡造影剂实现脑毛细血管网络的定位成像。

与生物分子超声的最新技术相比，非线性声片显微镜的成像速度提高了64倍、成像体积增加了35倍、经典成像分辨率提高了4倍。

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https://doi.org/10.1126/science.ads1325

细菌进化和氧适应的地质时间尺度

微生物生命在地球历史上占据主导地位，但留下的化石记录很少，这极大阻碍了人们了解其进化历程。然而，细菌代谢在地球化学记录中留下了信号，最显著的就是大氧化事件（GOE），即约26亿年前，大气中游离氧含量突然增加的事件。

研究人员结合机器学习和系统发育协调来推断祖先细菌向有氧生活方式转变的历程，并将其与GOE联系起来，以校准细菌发育时间树。现存细菌门的多样性可追溯到太古宙和元古代，部分细菌科可追溯至显生宙之前。

研究人员推断，大多数细菌门的祖先是厌氧菌，在GOE之后采取了需氧的生活方式。然而，在蓝藻祖先中，有氧代谢可能早于GOE，这可能促进了含氧光合作用的演化。

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https://doi.org/10.1126/science.adp1853

应变诱导铷掺入宽带隙钙钛矿降低光电压损失

A位阳离子混合可以增强宽带隙（WBG）钙钛矿的光伏性能，但铷（Rb）阳离子混合通常形成非钙钛矿相。

研究发现，晶格应变将Rb离子锁定在三卤化物WBG钙钛矿晶格的α-相中，防止相偏析成非钙钛矿富铷-铯相。该过程与氯离子调节配合，促进了卤化物在整个薄膜体积上的均匀分布。该方法得到的1.67电子伏特WBG钙钛矿在1太阳当量照射下的光致发光量子产率超过14%，对应约1.34电子伏特的准费米能级分裂。研究人员制备的WBG钙钛矿太阳能电池开路电压为1.30伏。

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https://doi.org/10.1126/science.adt3417

（未玖编译）