AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約 |
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Science November 26 2021, Vol.374
森林は木が密集して入り組んでいることが多く、森林の中を飛翔する種にとっては多種多様な課題がある。Le Royたちは、アマゾンのモルフォ蝶の集団を観察し、下層植生に住む種と樹冠に住む種の間の形態学的および行動的視点の両方での差異を見出した。樹冠に住むように進化した種は、翼の形状と飛行行動の組み合わせのおかげで、滑空能力を向上させてきた。これらの特性の組み合わせは、この単一の属の中でさえ、種によって異なっていた。これは、森林のこの（樹冠）部分への居住につながった（進化）経路が１つではなかったことを示唆している。（Sk,kj,kh）
免疫系に影響する遺伝子の淘汰は、その地域の環境に適応するよう淘汰がなされるため、集団間で異なることがある。ヒトにおいては、祖先にあたる人々は、感染に対してさまざまな応答を身につけてきた。Randolphたちは、これらの観察についての分子的な決定因子を、欧州系とアフリカ系子孫の人々から得られ、生体外でインフルエンザ・ウイルスに曝露した免疫細胞に対して、単一細胞RNA塩基配列決定法を用いて調べた。この実験は、感染で引き起こされた遺伝子サインが、祖先と相関する細胞型特異的な様式で分かれることを、また、観察されたこれらの祖先と関係する違いが、転写と翻訳に関わる遺伝子調節と過程の変化によって引き起こされることを示した。（MY,ok,kj,nk,kh）
熱心な研究にもかかわらず、ローミング機構は多くの場合、古典的に扱われ、その動態はエルゴード的であると想定されてきた。Foleyたちは、遊離基生成の閾値近くでのホルムアルデヒドの光分解の、実験的および理論的研究の組み合わせを提供している。彼らの観察は、ローミングの程度が、励起された分子の回転状態に強く依存していることを明らかにした。このことは、量子軌道共鳴の重要な役割を示している。この研究は、従来の古典的な記述に適合しない、ローミング機構の典型例における予想外の非エルゴード的ローミング動態を示しており、他の系におけるさらなる研究を必要としている。（Sk,nk）
触媒の最適化は、合理的に行なうのが往々にして難しい。あるものがうまくいっても、どの特定機能がその性能の基盤となっているのかがはっきりしないかもしれない。その典型的な例が１価パラジウム二量体の安定化であり、この安定化は極めて数少ない種類のホスフィン配位子に依存してきた。Hueffelたちは機械学習を用いて、このすでに知られている種類の配位子の型を探索し、それによって、この二量体を同様に安定化する変種配位子の発見を導いた。著者たちは、これまで未報告の８つの二量体を合成することができた。（MY,kh）
極低温原子は、より複雑な量子系の動的実験モデルとして汎用的な技術基盤であることが証明されている。しかし、一旦系を設計してしまうとパラメータを調整することはできるもののモデル化されるハミルトニアンの種類を変えることは通常できない。Geierたちは、２つの励起リュードベリ状態にあるルビジウム-87原子を用いて、周期的駆動によりハミルトニアンの種類を変更することができる系を構築した。研究者たちは、最初にいわゆるハイゼンベルグのXXハミルトニアンで記述される系からスタートした。周期的なパルス列により、最初のハミルトニアンは狙いとする異なるハミルトニアンに変換され、これは系の挙動を観測することで確認された。（NK,nk）
低分子RNAの生合成において、Dicerファミリーのエンドヌクレアーゼが分子定規として機能し、基質RNAを定められた長さに切断する。Wangたちは、低分子干渉RNA前駆体（pre-siRNA）との複合体における植物の DICER LIKE PROTEIN 3（DCL3）の切断能力のある状態での構造を報告している。pre-siRNAの一方の末端部に対して、DCL3は正に帯電したポケットと芳香族キャップを用いて、ガイド鎖の5'-リン酸化アデノシンと相補鎖の3'オーバーハングをそれぞれ特異的に認識する。もう一方の末端部において、DCL3の対になったリボヌクレアーゼIIIドメインがRNAの両方の鎖を切断し、生成物の低分子RNAの正確な長さを決定する。（KU）
草食動物は、可燃性の可能性がある物質を消費することにより、山火事を制限する役割を果たすことが知られている。Karpたちは、草食動物と火事の相互作用が、過去に地球規模で火事に影響を与えたという証拠を提示している。彼らは、第四紀後期の大陸規模水準での巨大草食動物の絶滅のひどさを、草植物に由来する堆積木炭データから計算される古代の火事活動の変化と比較した。絶滅の程度は大陸によって異なっており、この変化の様式が火事活動の変化に反映されていた。火事の頻度は、巨大草食動物の絶滅が最も大きかった場所（南アメリカ）で最も増加し、絶滅がほとんど発生しなかった場所（アフリカ）で最低であった。第四紀における巨体の草食獣のこの喪失は、世界の火事の状況を劇的に変化させた。（Sk,ok,kj,kh）
神経科学の研究では、細胞内信号伝達から細胞間相互作用さらに脳領域間の接続性まで、さまざまな規模の脳を研究する。これらのミクロ規模からマクロ規模までを橋渡しして脳の神経回路網地図（コネクトーム）を理解するには、画像と機能データを処理し、可視化し、モデル化するための膨大な計算能力が必要となる。このような試みは、健康や病気における脳機能の理解を向上させるはずではあるが、計算能力としては相当大きな挑戦的課題が存在する。AmuntsとLippertは展望記事の中で、脳の接続性に関する理解の向上を目的としたビッグ・データ・プロジェクトの種類、これらの取り組みに求められる膨大な計算能力、それに、これらの課題に対処して公開かつ共同の研究を確実に進める革新的な方法、について議論している。（Wt,ok,kh）
過去数年における注目を浴びた警察の残忍行為の事例は、現代の警察活動の開始以来存在してきた権力乱用の傾向に目を向けさせている。警察改革に対しては沢山の要求が存在してきた。すなわち、そしてそれは、多数の国では警察の地域社会との関与の増加という形態をとっている。Blairたちは、南半球の６つの国にわたって、この取り組みの有効性をテストした大規模実験調査の結果を報告している（Tobonによる展望記事参照）。彼らは、このような地域社会への関与は警察の信頼を増加させておらず、また、犯罪を減少させていないことを見出した。警察と地域社会との間の関係改善には、地域社会への警察活動などの取り組みの前にあるいはそれに加えて、より深い組織改革が必要なのかもしれない。（Uc,ok,kj,nk,kh）
感染性重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）を扱う研究は、高レベルの生物学的密封施設を必要とするので、密封性のあまり厳しくない条件下でも使用することが可能な、より安全な分子的手段を開発することが重要である。レプリコンとして知られる自己複製RNAは、病原性RNAウイルスを研究するために以前から使用されてきたが、SARS-SoV-2を研究するためのレプリコンの開発は、そのゲノムが大きいために困難であった。Ricardo-Laxたちは酵母に基づいたシステムを用いて、SARS-CoV-2レプリコンを構築したが、そのレプリコンは、宿主細胞侵入に必要なスパイク・タンパク質が欠如しているため感染性ウイルスを組み立てることができないものである。スパイク・タンパク質を発現するプラスミドとレプリコンを別々に細胞に導入することによって、１サイクルの感染しかできないレプリコン送達粒子（RDP）が生成される。このレプリコンとRDPは、薬剤スクリーニングおよびウイルス分析のためのさまざまな状況で用いることができる。（KU,kj,nk,kh）
組織幹細胞は自身の周囲を感知し、そして、この知覚はその後の幹細胞の運命と機能に影響を及ぼす。Gonzalesたちは、幹細胞が多様な環境事象に関する後成的な記憶を蓄積することを観察した（Hosteによる展望記事参照）。皮膚を傷つけ、毛包幹細胞が動員されて傷ついた表皮の修復に関わる時間的段階を監視することにより、著者たちは、幹細胞が、その元の微小環境、遊走、炎症との遭遇、および新規の運命と課題への適応についての記憶を持っていることを見出した。恒常性維持中は、遊走性幹細胞は機能的および転写的に在来細胞に類似しているが、将来、攻撃を受けた際には、これらの幹細胞は個別の後成的記憶を解き放って、生理的応答を高め、組織の適合性に影響を与える。（MY,nk,kh）
脳の海馬の機能障害は、精神症状と認知障害の根底となることがある。いくつかの神経変性疾患のいずれかによって影響を受けた患者からの死後の脳試料を調べることで、Terreros-Roncalたちは、成人神経新生が破壊されているかどうかを研究した（Gageによる展望記事参照）。実際に、神経新生微小環境の機能が変化し、生成された神経細胞は形状と分化に異常であった。海馬に特徴的な神経可塑性は、海馬を神経変性疾患による破壊に特に影響を受けやすくする可能性がある。（KU,nk,kh）
非構造と考えられるタンパク質配列の高度な保存は、これらの領域が重要な生物学的機能を持っている可能性があることを示唆してきた。非構造領域は、タンパク質のシグナル伝達や局在化、安定性にとって重要であると広く見なされているが、他の多くの状況での役割は謎のままである。Cermakovaたちは、転写伸長機構でよく知られている構成要素が、転写伸長因子TFIIS N末端ドメイン（TND）と”TND相互作用モチーフ”（TIM）と呼ばれる保存された非構造配列を含む相互作用のネットワークを介して連結されていることを発見した。研究者たちは、このネットワークの中心にある組織化タンパク質での単一のTIMの変異が、重要なタンパク質相互作用を壊し、転写伸長動態に広範な欠陥を誘発することを見出した。（Sh）
グラフェンの単分子層をねじり合わせると、多くの異常な相関状態が発生した。この方法に触発されて、研究者たちは二次元（２D）磁石のねじれに挑戦したが、このような実験は難しいことがわかった。Songたちは、小さなねじれ角を有する、２D磁石である三ヨウ化クロムの層からなる構造体を作製した（Ladoによる展望記事参照）。著者たちは、ダイヤモンド窒素-空孔中心を磁力計として利用して、ねじれた単層構造中とねじれた３層構造中の磁区を画像化した。ねじれた３層構造では、磁性磁区と反強磁性磁区の周期的なパターンが存在することが明らかになった。（Wt,nk,kh）