ABSTRACT To facilitate precise and convenient control of biological sample temperature, we developed a low-cost device that can be used independently or with any stereomicroscope. The purpose of the device is to control the thermal environment during experimental intervals in which a specimen must be manipulated outside of an incubator, e.g. for dissection or slide-mounting in preparation for imaging. Sample temperatures can be both cooled to below and heated to above room temperatures, and stably maintained at a precision of +/− 0.1°C. To demonstrate the utility of this device, we report improved characterization of the penetrance of a short-acting temperature-sensitive allele in C. elegans embryos, and identification of the upper temperature threshold for embryonic viability for six Caenorhabditis species. By controlling the temperature environment even as a specimen is manipulated, this device offers consistency and flexibility, reduces environmental noise, and enables precision timing in experiments requiring temperature shifts.

A unitary Fermi gas in an isotropic harmonic trap is predicted to show scale and conformal symmetry that have important consequences in its thermodynamic and dynamical properties. By experimentally realizing a unitary Fermi gas in an isotropic harmonic trap, we demonstrate its universal expansion dynamics along each direction and at different temperatures. We show that as a consequence of SO(2,1) symmetry, the measured release energy is equal to that of the trapping energy. We further observe the breathing mode with an oscillation frequency twice the trapping frequency and a small damping rate, providing the evidence of SO(2,1) symmetry. In addition, away from resonance when scale invariance is broken, we determine the effective exponent γ that relates the chemical potential and average density along the BEC-BCS crossover, which qualitatively agrees with the mean field predictions. This Letter opens the possibility of studying nonequilibrium dynamics in a conformal invariant system in the future.Received 14 November 2023Revised 6 April 2024Accepted 21 May 2024DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.243403© 2024 American Physical SocietyPhysics Subject Headings (PhySH)Research AreasFermi gasesPhysical SystemsUltracold gasesTechniquesFeshbach resonanceAtomic, Molecular & Optical

Health and longevity in all organisms are strongly influenced by the environment. To fully understand how environmental factors interact with genetic and stochastic factors to modulate the aging process, it is crucial to precisely control environmental conditions for long-term studies. In the commonly used model organism Caenorhabditis elegans , existing assays for healthspan and lifespan have inherent limitations, making it difficult to perform large-scale, longitudinal aging studies under precise environmental control. To address this constraint, we developed the Health and Lifespan Testing Hub (HeALTH), an automated, microfluidic-based system for robust, long-term, longitudinal behavioral monitoring. Our system provides spatiotemporal environmental control. We demonstrate health and lifespan studies under a variety of genetic and environmental perturbations while observing how individuality plays a role in the aging process. This system is generalizable beyond aging research for C. elegans , particularly for short- or long-term behavioral assays, and is also possible to be adapted for other model systems.

Responsiveness to external cues is a hallmark of biological systems. In complex environments, organisms must remain responsive to specific inputs even as other internal or external factors fluctuate. Here we show how Caenorhabditis elegans can discriminate between food levels to modulate lifespan despite temperature perturbations. While robustness of fixed outputs has been described, our findings uncover a more complex robustness process that maintains food- responsiveness. This end-to-end robustness from environment to physiology is mediated by food- sensing neurons that communicate via TGF-β and serotonin signals to form a multicellular gene network. Mechanistically, specific regulations in this network change with temperature to maintain similar food-responsiveness in the lifespan output. Together, our findings provide a basis for gene-environment interactions and unveil computations that integrate environmental cues to govern physiology.