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SPHINCS+是一種後量子數位簽章算法，用於應對量子電腦帶來的潛在威脅，這種數位簽章演算法的獨特之處在於優異的抗量子攻擊能力，透過基於雜湊函數的簽章結構，確保長期安全性，無需依賴傳統的數論假設。SPHINCS+ 強調安全性優先於速度或簽章大小，特別適用於需要高度穩定、長期保障和高效能的應用。該演算法由國際研究團隊開發，並於2022年7月被選為後量子密碼學標準之一。本院資訊研究所倪儒本副研究員 (Ruben Niederhagen)為SPHINCS+團隊的一員，參與程式更新及修正工作。另外兩位主要成員荷蘭恩荷芬理工大學郎丹雅教授 (Tanja Lange) 及美國伊利諾大學芝加哥分校狄傑比教授 (Daniel J. Bernstein)皆爲本院資訊研究所的訪問教授。SPHINCS+於2024年8月13日獲選為美國國家標準與技術研究院(NIST)標準，成為後量子密碼學標準的重要里程碑，預期將在全球被廣泛採用。

科學家透過宇宙學及天文觀測理解到暗物質（dark matter）貢獻了目前宇宙中約四分之一的能量密度，並且支配了銀河系內的星體動力學。然而，物理學家對暗物質的本質仍完全不了解。因此，透過各種實驗及天文觀測方法搜尋暗物質與一般物質的交互作用，一直是近代粒子物理學研究的一個重要目標。本院物理研究所林彥勳博士後研究學者與吳孟儒副研究員預測了一種嶄新的、從宇宙間所有星系內的超新星爆炸事件所產生的瀰漫性加速暗物質（diffuse boosted dark matter）之存在。研究結果指出，透過分析瀰漫性加速暗物質與即將展開的頂級神岡探測器實驗（Hyper-Kamiokande）內一般物質的作用，能進一步探索過去暗物質搜尋相關研究未能觸及的暗物質與電子及微中子的散射截面範圍。此研究也揭示了利用對瞬變天文物理現象的理解來探測基本粒子物理的一種新可能性，為暗物質探測帶來進一步進展。研究成果已於2024年9月13日發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。

板塊聚合時會產生強大的擠壓力量，導致大陸地殼變形、隆起，最終形成高聳的山脈，稱為造山帶。地質學家發現歐洲阿爾卑斯山與庇里牛斯山脈、紐西蘭南阿爾卑斯山等造山帶的機制，可用造山楔的變形模式（Orogenic Wedge Deformation Model）來解釋。但此模型只形成單一山脈，而臺灣有兩道山脈（中央山脈與雪山山脈）的形成，以臺灣造山研究而言，造山楔模型無法重現臺灣複雜的地質構造。臺灣山脈上的變質岩，原本位於近20公里深的地底，又是如何能在600萬年內快速抬升至地表？本院地球科學研究所譚諤副研究員所帶領的團隊發展出新的臺灣造山模型，利用位於東側、材質堅硬且接觸面垂直的海岸山脈形成後阻體（backstop），推動西側地體的變形，並配合合理的地溫梯度，與岩性和坡度相關的侵蝕速率、岩石變形方式從脆性（brittle）到韌性（ductile）的轉變，以及底部滑脫斷層型態等因素，重現臺灣造山帶複雜的構造，如重大斷層的位置與發育時間、大尺度褶皺的形成、地層冷卻時間、岩層變形方向等。此新模型不僅描述了臺灣造山機制，提供架構以解釋地質資料，研究方法亦有助於研究全球其他造山楔的機制。研究成果已於2024年8月28日發表於《科學前緣》（Science Advances）。論文共同作者包括國立中正大學地球與環境科學系李元希教授、碩士張家彬與鄭名鈞，以及本院國際研究生學程（TIGP）博士生徐志煌等。

在生物學世界中，基因體結構就像是每個物種的獨特設計圖。本院生物多樣性研究中心駱乙君助研究員的研究團隊，開發「染色體重排指數」作為研究工具，深入探索23種環節動物的基因體變化，試圖揭開環節動物的染色體在歷經數億年演化後，如何發生意想不到的變化。「染色體重排指數」類似於高清晰度的放大鏡，可以協助研究人員一窺生物基因體的重新排列樣態。

全氟與多氟烷基化合物（Per-and Polyfluoroalkyl Substances, PFAS）是近年受到高度注目的新興關切汙染物，在環境中具有高度持久性，可能對海洋生態系統造成潛在影響，而攝食海鮮也是人類暴露於PFAS的主要途徑之一。本院環境變遷研究中心李承軒助研究員與國外研究團隊合作，取得來自紐約海灣（New York Bight, NYB）與巴哈馬群島海域（The Bahamas Archipelago）中多種鯊魚的肌肉組織樣本，建立精確分析方法以量測40種PFAS。鯊魚體內的各種PFAS主要來自於水與食物，研究發現紐約海灣沿岸的鯊魚體內有更多種類的PFAS化合物與其前驅物，PFAS平均總濃度比巴哈馬海域的樣本高出約5倍，化合物組成與異構物的比例也反映出兩處汙染物的來源不同。研究團隊還發現，PFAS雖然會富集於鯊魚體內，但其累積途徑會受到PFAS結構中碳鏈長短的影響，透過與穩定氮同位素與總汞等參數相互對比，發現PFAS的生物累積行為與傳統認知的汙染物截然不同。本研究與美國石溪大學（Stony Brook University）、非營利組織波浪之下（Beneath the Waves）、埃留特拉岬研究院（Cape Eleuthera Institute）團隊合作，研究結果顯示沿海人口密集的大都會地區，人為汙染物的輸出對近岸生態系有很高的影響，本研究提供的數據，將有助於制定與改善PFAS相關的海域汙染及食安規範。研究成果於今年7月12日發表於《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）。

在細菌的微觀世界中，細胞黏附分子(Cell adhesion molecules, CAMs)可作為工具控制細菌群體交互作用，但如何標定細菌膜蛋白的CAMs仍是挑戰。本院分子生物研究所陳詩允助研究員領導的研究團隊，建立出可有效找尋標的目標細菌膜蛋白的CAMs的篩選平台，研究團隊於帶有第四型分泌系統的細菌表面呈現目標膜蛋白，利用此分泌系統需細胞間穩定的直接接觸以傳遞標誌DNA的特性，於另一細菌族群表面表現出的合成CAMs資料庫中，以正回饋機制挑選出可穩固標定目標膜蛋白的CAMs。研究團隊已利用此平台篩選出三種辨識不同膜蛋白(TraN、OmpA、OmpC)的CAMs，並成功將其應用於特定細菌間交互作用的調控。

你聽過植物如何「吃掉」昆蟲嗎？食蟲植物毛氈苔（Drosera）用葉子上的腺毛來捕捉昆蟲，在它們的消化過程中，竟然還有真菌來幫忙！本院生物多樣性研究中心蔡怡陞研究員的團隊發現，嗜酸性真菌（Acrodontium crateriforme）是毛氈苔在消化過程中的重要夥伴。這種真菌在毛氈苔葉子的腺毛上茁壯成長，顯著提升了植物分解獵物的能力。令人驚奇的是，植物和真菌會透過調整它們的基因來產生特殊的酶，不僅加速消化，還能幫助吸收營養。這種奇妙的合作關係揭示了植物和微生物如何聯手共生和繁衍。本研究結果於2024年8月1日發表在《自然微生物學》（Nature Microbiology）。

在細胞內，生物分子的凝聚體（condensates）是很小的液滴，對調節體內的化學反應扮演著重要功能。若這些液滴的性質發生改變，可能會導致疾病。例如，會形成凝聚體的FUS蛋白，即被發現和漸凍症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）有關，因此了解細胞內的凝聚現象是一個重要議題。然而，目前缺乏有效的工具來研究或控制這些凝聚體。本院化學研究所黃人則研究員所帶領的團隊發明了一種新工具，能利用光來控制與漸凍症相關的蛋白質凝聚現象，為漸凍症研究帶來新方向。研究團隊創造了一種突破性的光控分子探針，除了探針本身能形成凝聚體，也可利用光照調控FUS蛋白凝聚體的流動性，讓研究人員能進一步觀察和控制這些蛋白質在細胞內的變化。結合光控探針與光學影像平台，團隊也發現，FUS蛋白凝聚體在細胞質中的流動性對神經細胞的存活至關重要。此發現為開發漸凍症與其他神經退化性疾病的治療方法，提供了全新的思路。研究成果已於2024年7月6日發表於《自然通訊》（Nature Communications）。論文第一作者莊皓宇為本院國際研究生「化學生物學與分子生物物理學」（TIGP-CBMB） 學程博士生，共同作者包括本院物理所黃英碩博士、化學所謝俊結博士等。

自閉症起因於大腦神經迴路的缺陷，導致社交行為低落。本院分子生物研究所薛一蘋研究團隊與資訊科學研究所王建堯助研究員跨領域合作，以小鼠為研究對象，並利用AI及高通量影像截取技術，打造出可觀察小鼠全腦神經細胞的高解析度螢光顯微影像定位與定量分析系統。杏仁核被視為大腦情緒控制的關鍵。研究團隊發現，當自閉症的致病基因TBR1表現量不足時，杏仁核的神經迴路會出現異常。研究團隊同步運用結合先進光學的遺傳神經細胞活化技術，成功驗證出活化杏仁核可重建神經迴路連結，改善小鼠的社交行為。此研究擴展了自閉症神經機制的解釋，為開發有效的治療策略開啟新的大門。此研究於本（7）月16日發表於《PLOS生物學》（PLOS Biology）期刊。

你有聽過木黴菌嗎？木黴菌是工農業應用最普遍的真菌之一，舉凡酵素生產、生質能源、食品製造、生物防治與生物肥料等，都可以發現木黴菌的相關應用。野生木黴菌具高度遺傳多樣性與強大環境適應能力，廣泛分佈於土壤、空氣、各種水域與植物殘骸枯枝落葉上。它和許多動植物致病性絲狀真菌的奇特共同點是「雄性或雌性不孕(male or female infertility)」，它們不易或無法進行有性交配與減數分裂。工業用瑞氏木黴菌則是少數能進行有性生殖的木黴菌菌種。本院分子生物研究所王廷方領導的研究團隊發現，瑞氏木黴菌的DNA甲基轉移酶在減數分裂中具多項功能，第一是負責啟動減數分裂，第二是促進親代雙方同源染色體間發生DNA重組，產生新遺傳變異。第三是以特殊表觀遺傳機制，將親代DNA上大量的胞嘧啶(cytosine) 甲基化，誘發點突變成胸腺嘧啶(thymine)，快速增加減數分裂產物（有性孢子）的基因體多樣性。

某些脊椎動物，像是斑馬魚和蠑螈，可以在短時間內修復大面積傷口。探究這些動物如何快速修復傷口將有助於再生醫學的發展。本院細胞與個體生物學研究所陳振輝副研究員的團隊與應用科學研究中心鄭郅言研究員的團隊合作，透過開發大尺度的活體影像平台，觀測斑馬魚體表約60,000顆表皮細胞的動態行為。研究發現，斑馬魚的魚鰭構造可以在受傷當下提供大量的表皮細胞，加速體表的傷口癒合，首次提出「脊椎動物的附肢也可以是儲存、提供修復細胞的器官」觀點。此研究成果於今（2024）年7月刊登於《當代生物學》(Current Biology) 。本研究的第一作者為本院細生所張春麗研究助理，研究團隊包括：黎馬可、高偉程、朱韋臣、阮筱彧、李耕琿、湯銘哲、鄭郅言、陳振輝。研究經費由本院細生所、院內前瞻計畫及國科會支持。

螢光細胞術是一種廣泛應用於鑑定細胞表現的方法。活體細胞相當複雜，其精準鑑定常常需要同時染色超過20種生物標誌物。然而，在傳統流式細胞儀中，由於波長的限制，這些通道數已達到其物理極限，這阻礙了對目標細胞的準確判斷和鑑定。本院原子與分子科學研究所林靖衛助研究員所帶領的研究團隊，開發並展示了一種擴展偵測範圍的光譜檢測技術，其波長最長可延長至 1,550 奈米。此技術最大的突破，是將光譜範圍擴展超過2.5倍，若搭配近年國內外合成材料化學專家開發的短波紅外螢光材料，例如單壁奈米碳管、砷化銦量子點、下轉換稀土奈米粒子、高分子點和小分子施體-受體-施體螢光團等材料，將可增加至超過50個光譜檢測通道數，大幅提高複雜活體細胞檢測鑑定之精準度。此工作的主要貢獻在於，以往科學家不確定在短波紅外範圍內，流式細胞儀可否達到如此的偵測極限。亦即，即使已有長波長的螢光材料，也不確定能否用於解決或減少光譜混合問題的複雜性。此研究帶來了正面結果，讓未來的研究人員有信心繼續在此方向精進。研究成果已於 2024 年 7 月 8 日發表在 《美國化學學會奈米期刊》（ACS Nano）。本研究由中研院和國家科學及技術委員會資助。