考古科學(xué)發(fā)現(xiàn)
中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所王敏、周忠和、托馬斯報道了在中國發(fā)現(xiàn)的一早白堊世原始鳥類:迷惑巾幗鳥(Jinguofortis perplexus)。巾幗鳥的發(fā)現(xiàn)為討論鳥類的早期演化、生態(tài)分異提供了大量關(guān)鍵信息,表明發(fā)育的可塑性在鳥類演化早期扮演著非常重要的角色。研究論文發(fā)表于PNAS。巾幗鳥發(fā)現(xiàn)于河北省早白堊世的大北溝組,通過追溯這兩塊骨骼在四足動物主要類群中的發(fā)育情況,研究團隊提出愈合的肩胛烏喙骨是在孔子鳥目和巾幗鳥科中獨立發(fā)生的,而愈合的發(fā)生有可能源自這兩個類群個體發(fā)育中相對較快的成骨作用,對原始鳥類骨組織結(jié)構(gòu)的分析也支持這一假說。
疑惑巾幗鳥復(fù)原圖(張宗達繪制)(圖片來源于中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所)
疑惑巾幗鳥正型標本、頭骨LSF成像、骨組織結(jié)構(gòu)、原始鳥類的翼載—展弦比分布圖(王敏供圖)(圖片來源于中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所)
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員張海春牽頭研究團隊對位于陜西和新疆的兩個三疊紀昆蟲化石群開展了深入研究,不僅發(fā)現(xiàn)了一些現(xiàn)生昆蟲的最早化石記錄,也為同時期昆蟲群對比提供了時代參考,證實了全變態(tài)昆蟲和水生昆蟲在約2.37億年前的三疊紀中、晚期經(jīng)歷了快速輻射和多樣化。研究論文發(fā)表于Science Advances。這些發(fā)現(xiàn)證實了全變態(tài)和水生昆蟲在中三疊世晚期經(jīng)歷了一次大的輻射事件。與其他昆蟲相比,全變態(tài)昆蟲可能更能適應(yīng)早三疊世環(huán)境變化。而中三疊世植物快速發(fā)展,可能進一步促進了全變態(tài)和水生昆蟲的輻射。
中國科學(xué)院南海海洋研究所構(gòu)造與模擬研究團隊助理研究員李付成、研究員孫珍與香港中文大學(xué)教授楊宏峰合作,在南海全面追蹤到中生代古火山弧的位置,為揭示主動陸緣向被動陸緣轉(zhuǎn)換機制以及評估中生代盆地資源潛力提供了重要依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Geophysical Research:Solid Earth。研究重建了南海陸源中生代的山-弧-盆體系。發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今火山弧在南海東北部較為完整,而在西南部則零散分布在西南次海盆兩側(cè),揭示了新生代南海陸緣的破裂不僅具有穿時特征,還具有空間上的差異,南海東北部破裂作用發(fā)生在弧前,而西南部破裂則發(fā)生在火山弧上。
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所沙金庚研究員、饒馨博士等人根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)的喜冷和喜暖軟體動物雙殼類的地質(zhì)地理分布歷史,科學(xué)揭示了包括我國藏南在內(nèi)的印度板塊由南向北漂移的主要過程,主要研究成果發(fā)表于Journal of Asian Earth Sciences。早白堊世末阿爾布期印度板塊主體依然位于南緯30°以南,但晚白堊世初塞諾曼期進入南緯30°以北,坎潘期漂移至赤道附近甚至更北地帶。白堊紀晚期馬斯特里赫特期的印度板塊已全部進入赤道和近赤道地區(qū),馬斯特里赫特期末(白堊紀末),印度板塊與拉薩地塊/歐亞板塊已非常接近,甚至可能開始碰撞。
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王博研究員領(lǐng)導(dǎo)的現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化研究團隊,與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)劉星月團隊、臨沂大學(xué)鄭曉廷團隊合作,報道了27個麗蛉標本,并對麗蛉的傳粉行為、化學(xué)通訊行為及偽裝行為進行了詳細研究。研究結(jié)果發(fā)表于Nature Communications。伴隨著傳粉形式的多樣化,麗蛉也演化出了獨特的化學(xué)通訊和防御機制。緬甸雄性麗蛉的觸角為中生代昆蟲中罕見的櫛狀結(jié)構(gòu),而雌性為念珠狀或絲狀結(jié)構(gòu)。觸角的性二型和眼斑的存在表明麗蛉在中生代陸地生態(tài)系統(tǒng)中具有較強的適應(yīng)性和競爭力。麗蛉與取食植物之間的傳粉生態(tài)位分區(qū)進一步促進了麗蛉的多樣性。
緬甸琥珀中的麗蛉(圖片來源于中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所)
侏羅紀和白堊紀麗蛉的生態(tài)重建圖(楊定華繪圖)(圖片來源于中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所)
中國科學(xué)院昆明動物研究所東南亞野生動物多樣性研究組作為中國科學(xué)院東南亞生物多樣性研究中心的核心團隊之一,在陳小勇研究員的帶領(lǐng)下,于2014年至2017年間對采自邁立開江(Mali Kha River)上游和葡萄市場的中大型魚類標本進行研究,經(jīng)過系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)對比,證實這批標本是一個尚未被發(fā)現(xiàn)的新物種,命名為邁立開高鯪(Altigena malihkaia)。相關(guān)成果發(fā)表于Zootaxa。邁立開高鯪隸屬鯉形目、鯉科、高鯪屬,截至目前共記錄為9種,是分布于邁立開江干流的底棲性大中型魚類。該物種的發(fā)現(xiàn)將為高鯪屬家族新增一成員,并進一步證實了葡萄地區(qū)物種多樣性的豐富性與獨特性。
中國科學(xué)院植物研究所曲樂慶課題組與日本九州大學(xué)教授熊丸合作,從水稻突變體庫中篩選獲得了一個谷蛋白前體異常累積的突變體,發(fā)現(xiàn)了影響水稻谷蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)聚集的保守基序。研究論文發(fā)表于Journal of Experimental Botany。由于LVYIIQGRG基序在所有的谷蛋白中高度保守,任何一個氨基酸缺失均導(dǎo)致谷蛋白前體滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,其溶解特性發(fā)生顯著改變。進一步研究表明,該保守基序決定谷蛋白前體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊和三聚體的正確形成,繼而調(diào)控其由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運出。此外,分子內(nèi)二硫鍵雖然影響谷蛋白前體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的折疊,但不影響其三聚體的形成。
中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所尤海魯研究員課題組與云南省祿豐縣國土資源局地質(zhì)遺跡保護管理所王濤所長等合作,報道了云南祿豐基干蜥腳型類另一新屬種——孫氏彝州龍(Yizhousaurus sunae),其種名獻給中國古脊椎動物學(xué)家孫艾玲先生,紀念她為祿豐及中國古脊椎動物研究所做的杰出貢獻。研究成果發(fā)表于Scientific Reports。孫氏彝州龍的頭骨形態(tài)尤為特殊,如上頜開始出現(xiàn)唇側(cè)齒板,眶前孔和外下頜孔縮小,淚骨垂直等特征都與蜥腳類(Sauropoda)更為接近。新屬種的報道不僅提供了難得的較為完整而立體的頭骨形態(tài)學(xué)信息,也豐富了祿豐及中國基干蜥腳型類的多樣性。
地球數(shù)據(jù)
華中科技大學(xué)物理學(xué)院黎卿、中山大學(xué)天琴中心薛超等在羅俊院士領(lǐng)導(dǎo)下,測定了目前國際最高精度的萬有引力常數(shù)測量值,研究論文發(fā)表于Nature。萬有引力常數(shù)(G)是一個與理論物理、天體物理、地球物理、計量學(xué)等均密切相關(guān)的基本物理學(xué)常數(shù)。它的精確測量對于檢驗牛頓萬有引力定律和研究引力相互作用性質(zhì)等基本問題具有重要意義。研究團隊開始同時采用兩種完全不同的實驗方法——扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法進行G值的精確測量。在此過程中研發(fā)了一批高精端的儀器設(shè)備,且其中很多儀器已在地球重力場的測量、地質(zhì)勘探等方面發(fā)揮重要作用。
實驗裝置示意圖(圖片來源于華中科技大學(xué)物理學(xué)院)
相關(guān)儀器設(shè)備展示(圖片來源于華中科技大學(xué)物理學(xué)院)
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所巖石學(xué)學(xué)科組研究員王強、副研究員但衛(wèi)及其合作者對北羌塘地塊晚二疊系那益雄組的一套雙峰式火山巖進行了詳細的礦物學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)研究;研究成果發(fā)表于Journal of Geophysical Research:Solid Earth。北羌塘弧巖漿時空變化顯示二疊紀中期俯沖的古特提斯洋板片開始后撤,其引起的地幔對流可能導(dǎo)致輕的峨眉山地幔柱發(fā)生變形而向西流動。一些深部地幔流過程,導(dǎo)致了遠離俯沖帶的松潘甘孜地塊和北羌塘地塊東北緣出現(xiàn)了同期的板內(nèi)OIB型基性巖漿活動。北羌塘晚二疊世雙峰式火山巖可能是峨眉山地幔柱與古特提斯洋俯沖系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物。
中國科學(xué)院成都生物研究所研究員胡軍華、動物研究所研究員蔣志剛和綿陽師范學(xué)院教授游章強等研究團隊針對當前國際上已有研究過度依賴WPDA數(shù)據(jù)庫(World Database on Protected Areas,目前全球保護地最權(quán)威的數(shù)據(jù)庫)而對中國保護區(qū)的空間分布與保護水平認識不足和偏差問題,解析了中國428個國家級自然保護區(qū)(CNNR)的海拔梯度格局,發(fā)現(xiàn)保護區(qū)覆蓋率沿海拔梯度遞增。研究論文發(fā)表于PNAS。通過比較各等級保護區(qū)(地)的數(shù)量和面積差異,發(fā)現(xiàn)WPDA數(shù)據(jù)庫在中國保護區(qū)(地)數(shù)據(jù)上存在嚴重遺漏。論文更新了國際上對中國保護區(qū)體系的認識,明確了大數(shù)據(jù)應(yīng)用中存在的陷阱,提出了科學(xué)建議。
中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所特聘研究員蘇布達、副研究員陶輝團隊與國家氣候中心和南京信息工程大學(xué)等合作,以1984年—2015年縣域尺度上的致災(zāi)氣旋(給中國大陸造成直接經(jīng)濟損失的熱帶氣旋)災(zāi)害損失記錄,構(gòu)建致災(zāi)氣旋主要致災(zāi)因子(強風(fēng)、強降水)與災(zāi)害損失率之間的脆弱性模型,通過區(qū)域氣候模式CCLM模擬的氣象要素,在共享社會經(jīng)濟路徑(SSPs)下中國未來社會經(jīng)濟的預(yù)測基礎(chǔ)上,開展全球不同升溫目標下致災(zāi)氣旋災(zāi)害損失的風(fēng)險評估,研究論文發(fā)表于International Journal of Climatology。熱帶氣旋災(zāi)害的風(fēng)險評估對于災(zāi)害風(fēng)險管理和防災(zāi)減災(zāi)政策的制定以及社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院陳立輝教授課題組與日本海洋研究開發(fā)機構(gòu)(JAMSTEC)、德國馬普化學(xué)所和中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的研究人員合作,以鎂同位素示蹤技術(shù)為主要研究手段,在地幔地球化學(xué)領(lǐng)域取得重要進展,發(fā)現(xiàn)由起源于核幔邊界的地幔柱熔融產(chǎn)生的OIB中保留了古老地表碳酸鹽的化學(xué)“印記”。相關(guān)成果發(fā)表于PNAS。該團隊選擇來自南太平洋Pitcairn火山島的OIB樣品進行分析。發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)位于地球表層的沉積物可俯沖進入地球深部(核幔邊界)長期保存,并最終被地幔柱攜帶至淺部地幔熔融貢獻玄武巖漿的組成,實現(xiàn)地球深部與地球表層之間的物質(zhì)循環(huán)。
地球深部與地球表層之間的物質(zhì)循環(huán)(圖片來源于南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院)
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室大陸巖石圈演化動力學(xué)學(xué)科組陳凌等人基于密集流動地震臺陣的遠震波形記錄,應(yīng)用P波接收函數(shù)(P-RF)方法對青藏高原東緣—東北緣地殼結(jié)構(gòu)與性質(zhì)展開了研究,研究成果發(fā)表于Earth and Planetary Science Letters。研究團隊構(gòu)建了沿研究剖面的二維地殼結(jié)構(gòu)模型。相比于堅硬、穩(wěn)定的四川盆地,高原地殼發(fā)生了明顯增厚與變形。松潘-甘孜塊體下方可能存在中下地殼流,但在空間上具有很強的橫向不均勻性且受大型斷裂(帶)控制。研究結(jié)論指出,在高原東緣與東北緣,塊體內(nèi)部的垂向增厚及其邊界處塊體間強的相互作用共同主導(dǎo)了地殼的變形。
中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所副研究員蘇正安等在橫斷山地土壤可蝕性研究方面取得進展,相關(guān)論文發(fā)表于Earth Surface Processes and Landforms。K值(土壤可蝕性)大小表示土壤被侵蝕的難易程度,反映土壤對侵蝕外營力剝蝕和搬運的敏感性,是進行土壤侵蝕定量評價的重要參數(shù),是一種土壤的內(nèi)在屬性。不同近地表水文狀態(tài)下土壤細溝可蝕性會發(fā)生顯著變化,且均表現(xiàn)為:K滲流>K飽和>K排水。這表明,土壤在附加了垂直向上的水動力作用之后,細溝可蝕性會顯著增加。此外,土地利用類型變化和海拔變化也會顯著影響土壤細溝可蝕性。
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室古地磁與年代學(xué)課題組劉青松教授等,利用環(huán)境磁學(xué)、巖石磁學(xué),透射電鏡和光譜學(xué)等技術(shù)對北太平洋晚上新世以來的深海鉆孔沉積物開展了綜合研究,對于北太平洋沉積物磁性變化機制、風(fēng)塵顆粒微觀賦存形態(tài)以及風(fēng)塵新替代指標方面取得了進展,研究論文發(fā)表于Journal of Geophysical Research:Solid Earth。研究發(fā)現(xiàn),磁鐵礦等亞鐵磁性礦物以包體形式存在于宿主硅酸鹽礦物內(nèi)。利用光譜學(xué)技術(shù),提取了北太平洋沉積物中的反鐵磁性礦物的含量信息,評估了二者的相對含量變化,并提出新的風(fēng)塵替代指標。
生命科學(xué)
中山大學(xué)腫瘤防治中心張力教授團隊與廣東省中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院林麗珠等合作,將鼻咽癌研究相關(guān)成果發(fā)表于《柳葉刀·腫瘤》。以PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑為代表的免疫治療改變了目前腫瘤治療的局面,給患者帶來長期生存的希望。卡瑞利珠單抗是我國自主研發(fā)的PD-1單抗。研究團隊開展了兩項臨床研究,分別探索了卡瑞利珠單抗及卡瑞利珠單抗聯(lián)合吉西他濱+順鉑方案治療晚期或復(fù)發(fā)鼻咽癌的安全性及療效,發(fā)現(xiàn)PD-1單抗(卡瑞利珠單抗)單藥及聯(lián)合吉西他濱+順鉑方案對鼻咽癌具有良好的安全性及非常顯著的療效。論文介紹了鼻咽癌一線免疫聯(lián)合化療方案,特別是國產(chǎn)免疫治療藥物研究結(jié)果。
免疫治療示意圖(圖片來源于中山大學(xué)腫瘤防治中心)
部分實驗數(shù)據(jù)(圖片來源于中山大學(xué)腫瘤防治中心)
北京大學(xué)麥戈文腦研究所所長、生命科學(xué)學(xué)院教授饒毅實驗室、心理與認知科學(xué)學(xué)院教授方方實驗室合作,對近3400人的中國漢族大學(xué)生群體的知覺切換行為和大腦的主觀調(diào)控進行了系統(tǒng)研究,相關(guān)論文發(fā)表于Journal of Neuroscience。實驗室成員選取經(jīng)典的Necker立方體和基于紅藍立體眼鏡的雙眼競爭兩種視知覺競爭的實驗范式,探究了Necker立方體的知覺切換速率受大腦自上而下主觀調(diào)控的影響。通過分析這些被試的行為和基因組數(shù)據(jù),團隊發(fā)現(xiàn)個體的自發(fā)知覺切換速率具有約25%的遺傳力,為將知覺切換速率作為潛在的精神疾病生物標記奠定了遺傳基礎(chǔ)。
中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院肖仕教授課題組揭示自噬調(diào)控植物根分生組織活性的新機制,研究論文發(fā)表于Autophagy。植物根尖特異的組成型自噬通過ATG8蛋白與過氧化物酶體跨膜轉(zhuǎn)運蛋白ABCD1相互作用,調(diào)控過氧化物酶體的穩(wěn)態(tài)及其介導(dǎo)的細胞內(nèi)活性氧和生長素水平,參與應(yīng)答高濃度葡萄糖信號及抑制根分生組織活性。研究發(fā)現(xiàn)擬南芥根中組成型自噬位于葡萄糖受體HXK1和能量信號受體KIN10下游響應(yīng)葡萄糖信號,并通過與ABCD1互作調(diào)節(jié)過氧化物酶體的功能,同時影響根中活性氧平衡和生長素水平,進而維持葡萄糖對根分生組織活性的調(diào)控。
北京大學(xué)未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心(ICG)、生命科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心湯富酬教授研究組與北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰教授研究組合作,繪制人類腎臟發(fā)育單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜,研究論文發(fā)表于Cell Reports。該研究對來自人類胚胎期7周到25周腎臟的3000多個單細胞進行了高精度的單細胞轉(zhuǎn)錄組測序分析。圍繞腎臟發(fā)育過程中完整腎單位形成這一核心生物學(xué)事件,闡述了起始腎單位形成的前體細胞的異質(zhì)性,分析了由腎單位前體細胞逐步分化產(chǎn)生不同類型的腎小管上皮細胞過程中對應(yīng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控事件和信號通路調(diào)節(jié)機制。該研究還展現(xiàn)了目前已經(jīng)鑒定的先天性腎病的候選致病基因在胚胎期腎臟中的表達特點。
中國科學(xué)院微生物研究所真菌學(xué)國家重點實驗室王琳淇課題組揭示了隱球菌有性生殖的細胞調(diào)控機制,相關(guān)論文發(fā)表于eLife。在真菌有性生殖過程中,性結(jié)構(gòu)分化需要與減數(shù)分裂過程精密協(xié)調(diào),從而保證子裔的形成。論文報道了新生隱球菌(年死亡人數(shù)超過20萬,致死率20%~70%)性結(jié)構(gòu)發(fā)育與減數(shù)分裂過程在時空上高度偶聯(lián),而該偶聯(lián)作為一個核心命運決定機制激發(fā)了感染孢子的產(chǎn)生。論文從多個角度證實性結(jié)構(gòu)分化和減數(shù)分裂過程的時空偶聯(lián)可作為一個關(guān)鍵細胞命運決定機制參與性孢子的形成。此外,負責偶聯(lián)的調(diào)控環(huán)路在真菌中十分保守,暗示該環(huán)路控制的偶聯(lián)可能廣泛負責真菌性孢子的產(chǎn)生。
揭示隱球菌有性生殖細胞調(diào)控機制的相關(guān)研究(圖片來源于中國科學(xué)院微生物研究所)
上海交通大學(xué)Bio-X中心平勇實驗室揭示了一種電壓門控鉀離子通道Kv4在睡眠調(diào)節(jié)中的作用,相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于the Journal of Neuroscience。實驗選擇果蠅這一在睡眠研究上經(jīng)典的模式生物為研究對象,開始行為學(xué)研究。把果蠅神經(jīng)系統(tǒng)的Kv4敲除以后,觀察到果蠅的入睡時間顯著性地推遲。當使用GAL4/UAS系統(tǒng)對此區(qū)域神經(jīng)元內(nèi)的Kv4進行功能性敲除后,果蠅的入睡時間同樣發(fā)生了顯著的延遲現(xiàn)象。更多的實驗證明,Kv4對神經(jīng)元興奮性的調(diào)節(jié)過程,影響著PDF這一神經(jīng)肽的分泌,并因此影響著入睡的過程。Kv4在睡眠調(diào)節(jié)中起到重要作用。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所許操研究組和高彩霞研究組合作,選用天然耐鹽堿和抗細菌瘡痂病的野生醋栗番茄為基礎(chǔ)材料,運用基因編輯技術(shù)精準靶向多個產(chǎn)量和品質(zhì)性狀控制基因的編碼區(qū)及調(diào)控區(qū),在不犧牲其對鹽堿和瘡痂病天然抗性的前提下,將產(chǎn)量和品質(zhì)性狀精準地導(dǎo)入了野生番茄,加速了野生植物的人工馴化,研究論文發(fā)表于Nature Biotechnology。基因編輯消除了野生番茄開花的光周期敏感性,突破了栽種的地理范圍限制,實現(xiàn)了野生植物馴化的第一步。鹽處理和瘡痂病菌接種實驗表明,這種農(nóng)藝性狀的精準導(dǎo)入并沒有影響野生番茄的天然抗性。
四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院林云鋒教授團隊開發(fā)了一種具有可控構(gòu)象的非細胞毒性四面體DNA納米結(jié)構(gòu)作為反義寡核苷酸的遞送載體,研究論文發(fā)表于Nano Letters。在抗菌治療中,使用反義寡核苷酸作為抗菌治療劑的最大障礙之一是它們在沒有合適載體的情況下受到細菌細胞的有限攝取?,F(xiàn)有的載體也不盡理想。實驗將靶向特定基因的反義肽核酸通過TDNs有效轉(zhuǎn)運到耐甲氧西林金黃色葡萄球菌細胞中,并以反義肽核酸濃度依賴性方式抑制ftsZ的表達。遞送系統(tǒng)針對預(yù)期的基因具有靶向性。這種新型遞送系統(tǒng)為反義抗菌治療劑的開發(fā)以及用于多重耐藥性細菌感染的新型抗菌藥物的開發(fā)提供了基礎(chǔ)。