《细胞》

超级增强子全面激活基因表达

英国牛津大学Mira Kassouf等人发现，包含经典增强子和促进因子在内的超级增强子可以全面激活基因表达。相关研究12月14日在线发表于《细胞》。

研究人员通过重建内源性多部分α-球蛋白超级增强子，表明它包含在生物信息学上等价，但在功能上不同的元件类型：经典增强子和促进因子。促进因子没有固有的增强子活性，但如果没有促进因子，经典增强子就无法完全上调其目标基因，且经典增强子的介导因子招募、RNA转录以及与启动子的相互作用都会减少。促进因子根据它们在多部分增强子中的位置显示功能层次，在提高经典增强子的活性和确保目标基因的稳健激活方面发挥着重要作用。

研究人员表示，超级增强子是控制关键细胞特征基因表达的复合调控元件。它们招募高水平的组织特异性转录因子和辅助激活因子，并高频率地接触目标基因启动子。大多数超级增强子包含多个组成调控元件，但这些元件在激活靶基因表达方面是否具有不同的作用尚不清楚。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.030

《自然-地球科学》

地质构造影响智利地震复发时间和震级

智利康塞普西翁大学Julve Joaqun等人研究了地质构造对智利地震复发时间和震级的影响。相关研究12月15日发表于《自然-地球科学》。

研究人员建立了对智利南部地震周期的准动态模拟，并借鉴了地质和地球物理方面的见解来解释近期、历史和古地震的复发时间，以及与Melinka和Valdivia地震相关的断层滑动和地壳变形的分布。研究发现，前弧的摩擦和流变特性决定了智利地震的震级和复发模式，而这些特性受到大地壳地质构造和流体分布的控制。

据研究人员介绍，1960年，有史以来最大的地震——Valdivia大地震冲击了智利的俯冲带，使整个发震带深度破裂并沿走向延伸了1000千米。自1960年以来，新的地震能量释放迹象首次出现在2017年的Melinka地震，仅影响了发震带最深处的部分。尽管认识到破裂特征和流变学随深度而变化，但科学家对这种地震大小变化背后的机械控制原理知之甚少。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-023-01327-8

《国家科学院院刊》

河流景观中的自相似性与消失扩散

美国普林斯顿大学Shashank Kumar Anand等人研究了河流景观中的自相似性与消失扩散。相关研究12月14日发表于美国《国家科学院院刊》。

研究表明，当土壤扩散的影响在景观尺度上小于河道侵蚀时，极简景观演化模型的解就会表现出不变性，从而产生与无量纲河道化指数相关的完全自相似性。在接近零极限时，土壤扩散会被限制在一个面积消失、凹度或凸度较大的区域，该区域与山脊和山谷网络的位置相对应。

研究人员利用一维解析和二维数值模拟来证明这些结果，并辅以实际地形观测。研究在景观自相似性和局部扩散方面的发现，类似于湍流的自相似性和黏性耗散的作用。扩散消失极限的地形奇异性与在非线性复杂系统中观察到的冲击波和奇异性相似。

据悉，当河流侵蚀在地貌演化过程中相比其他地貌过程占主导地位时，复杂地形就会表现出普遍特性。

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2302401120

驱动土壤铁还原模式的空间自组织

美国加州大学戴维斯分校Xiaoli Dong等人研究了时间动力学在驱动土壤铁还原模式的空间自组织中的首要作用。相关研究12月14日发表于美国《国家科学院院刊》。

研究人员通过比较多种替代机制，发现高原土壤中的规则铁带可以通过耦合两组尺度相关的反馈来解释。首先，黏土在铁氧化还原波动中的分散和凝固将土壤铁聚集和晶体生长放大到对根生长产生负面影响的水平。其次，这种对高结晶铁的负根反应的激活促进了规则铁带的形成。在形成铁带的过程中，环境变化起着关键作用。

环境的可变性改变了模式形成发生的可能性。预估的气候变化可以显著改变许多空间自组织系统，以及与它们所呈现的显著模式相关的生态功能。这种模式形成的时间维度值得在未来密切关注。

这项研究调查了在高原土壤中产生规则间隔的富铁带的机制。这些显著特征出现在世界各地的土壤中，但除了与氧化还原变化的普遍联系之外，它们的起源尚未得到解释。受降雨、地下水变化或灌溉的影响，高原土壤表现出显著的氧化还原波动。这种系统中的模式形成提供了一个研究空间自组织的时间方面的机会，然而这方面的研究迄今为止还不够。

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2313487120