《自然-物理学》

受热流限制的无膜原始细胞

德国慕尼黑大学的Dieter Braun团队研究了受热流限制的无膜原始细胞。相关研究成果近日发表于《自然-物理学》。

细胞中复杂的生物分子混合物在膜内或跨膜进行组装。这种非平衡状态依赖精密的蛋白质机器维持。这些机器能够摄入营养物质、排出废物并协调细胞分裂。但如此复杂的细胞机制是如何起源并演化的，目前仍不清楚。

研究人员展示了一个细胞内的分子组分如何以协调的方式与非平衡热流耦合。在一个充满水的微孔中施加温度差后，研究人员成功组装出细胞核心成分，并实现了基因表达的激活。这一过程源于对流和热泳效应的共同作用，而这两种现象均由同一热源驱动。通过RNA从DNA合成蛋白质的细胞机制正是由细胞组分的局部富集触发的。同样的非平衡环境还能持续吸引邻近流体中的营养物质，同时将细胞分子限制在一个局部区域内，避免因扩散而流失，从而实现功能分子的稳定共存。

研究结果表明，一个简单的非平衡物理过程可以自发组装出细胞所需的多种不同分子，并启动其基本功能。该模型提供了一种无需生物膜的环境，有助于理解从以RNA为主的“原始世界”向基于蛋白质的类细胞代谢系统漫长演化过程的过渡。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-025-02935-4

《免疫学》

脂多糖决定肠道菌群特征

瑞士伯尔尼大学的Stephanie C. Ganal-Vonarburg团队探明了饮食中脂多糖（LPS）决定肠道分泌型抗体免疫球蛋白A（IgA）的诱导和菌群特征。相关研究成果近日发表于《免疫学》。

IgA的一个显著特征是其突变负荷，这种突变在整个生命过程中逐步积累。尽管这一现象通常被认为源于持续的微生物刺激，但这项研究发现，早期生活中的饮食成分可以在不依赖微生物暴露的情况下促进IgA产生、塑造其抗体库组成，并推动其突变多样性。

研究人员给无菌和定植小鼠模型喂不同配方的饮食，包括基于专有谷物加工制成的饲料，或以不同主要宏量营养素为热量来源的纯化化学饲料。结果发现，LPS的污染会激活Toll样受体4（TLR4）信号通路，并促进肠道免疫系统中生发中心的活性。只有当LPS被包裹在胶体脂质体中，而非以分散溶液形式存在时，才能在黏膜免疫诱导方面模拟其表型效应。

研究结果表明，饮食成分及其物理递送形式会对最终形成的IgA库产生持久影响，表明饮食不仅是能量来源，也在塑造宿主黏膜免疫系统中扮演了关键角色。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.05.024

《地质学》

微生物群落有助硫化铜矿化检测

加拿大英属哥伦比亚大学的Sean A. Crowe团队研究了硫化铜矿化附近微生物的检测。相关研究成果近日发表于《地质学》。

社会的快速电气化，使人们对关键矿物和金属的需求前所未有的增加，因此需要新的策略和技术寻找可能埋在土壤下的沉积物。

研究团队发现，土壤微生物群落在受控培养中对铜的修饰有反应。研究人员通过DNA扩增子测序和群落指纹图谱可以检测物种水平变化。

研究团队对已知斑岩型铜矿化的现场测试，揭示了埋藏在广泛第四纪覆盖层下的硫化铜矿化附近微生物群落组成的表面异常。

实验室和现场数据集确定的指示物种，成为一个与已知矿化程度一致的强表面信号，优于传统地球化学方法。这些发现表明，微生物群落指纹可以检测覆盖地形中的斑岩型铜矿化，为关键矿产勘探提供了一种新的基于DNA测序的工具。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1130/G53118.1

《自然-光子学》

新技术实现千瓦激光脉冲单次时空矢量场测量

英国牛津大学的Andreas D?觟pp团队开发了一种强超短激光脉冲的单次时空矢量场测量技术。相关研究成果近日发表于《自然-光子学》。

从量子光学到电信，对光各种自由度的控制是现代物理学和技术的基础。超强激光，即将光集中到极端强度，代表了这种控制的巅峰。在这种强度下，电子在单个光学周期内以相对论速度振荡。这些特殊的条件为探索光-物质相互作用和开发变革性应用提供了机会。然而，对强超短激光的精确表征已经落后于产生它们的能力，成为推进激光科学及其应用的瓶颈。

研究团队开发了一种强超短激光脉冲的单次矢量场测量技术。该技术利用激光脉冲的固有特性，将整个矢量场有效编码到二维探测器上，从而实现实时表征。

研究团队在从高重复率振荡器到拍瓦级激光器的系统上展示了该技术的效果，揭示了微妙的时空耦合和偏振效应。这一进步弥合了激光物理理论和实验之间的差距，并提供了关键模拟数据。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01698-x