“接触引导”和重力场复合作用对L929细胞生长取向的影响

“接触引导”与外力场作用是影响细胞取向行为的两大因素. 本文通过软刻蚀技术在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)表面制作微米级沟槽图案, 研究了当重力场方向平行于材料表面且分别垂直或平行于沟槽方向时, 图案与重力的复合作用对L929细胞取向行为的影响. 研究表明, 当重力场方向和沟槽方向平行时, 由于“接触引导”效应, 大部分细胞(约90%)仍然沿沟槽(细胞轴向与沟槽夹角在0°~30°区间内)生长; 而当重力场垂直于沟槽方向时, 沿沟槽生长的细胞虽仍然占多数(约70%), 但比例显著下降. 该研究表明, 与重力因素相比, 虽然由沟槽图案所引起的“接触引导”效应对细胞的生长取向起主导作用, 但是当重力场与沟槽方向垂直时, 重力作用显著降低了“接触引导”的程度; 而当两种因素方向相一致时, 两者对“接触引导”的发生无明显的协同促进作用.     

嫦娥一号探测器发现月球正面 “玉兔&rdquo|火山

月面白天日照情况下, 高海拔、高反照率地区反射阳光产生的辐射状光线, 会对其周围海拔低、地形变化缓慢、反照率低的地区带来显著的“灯下黑”照明效应的影响, 甚至把这些地区的地貌从光学波段 “隐藏” 起来. 利用嫦娥-1绕月探测器激光测高得到的地形DEM模型, 对比重力探测的历史结果, 在月球正面风暴洋西部(中心位于(14°N, 308°E)处), 从“灯下黑”区域新认证了一个直径约300 km, 高度约2 km的火山——暂时称为“玉兔”山. 还修正了“玉兔”山以北300 km左右的“桂树”火山三维地形. 该发现对研究月球正面演化过程有重要的参考价值.     

发育重演律

个体的发育是由受精卵通过一系列细胞分化形成的,第一次细胞分化的结果是囊胚的形成。囊胚由外胚滋养层和内细胞团构成,外胚滋养层负责胚胎与外界的物质交换,以支持内细胞团的进一步分化。随后的细胞分化则导致一系列“类囊胚”的形成。“类囊胚”由外围的“类外胚滋养层”和内部的“类内细胞团”构成,“类内细胞团”为干细胞。每个“类囊胚”均由上一级“类囊胚”的“类内细胞团”形成,“类内细胞团”的分化潜能随 “类囊胚”的层级增多而逐次降低。最后一级“类囊胚”的“类内细胞团”不再形成“类囊胚”,只能形成特定的功能细胞。“类外胚滋养层”的主要作用是为其内的“类内细胞团”提供合适的微环境,以支持其发育。“类外胚滋养层”形成的组织一般为结缔组织或上皮组织。个体的发育实际上是“类囊胚”不断形成和演化的过程,该过程是生物发育普遍遵循的共同规律。     

“嫦娥一号”对环形山起伏非均匀月表层微波辐射观测的理论建模分析

中国“嫦娥一号”探月卫星在世界上首次采用多通道微波辐射计垂直测量月球表面的微波热辐射, 以期由多通道微波辐射亮度温度了解整个月球表面的微波辐射特征, 进而反演月壤层厚度, 估算月壤层富含的氦3含量. 在该科学目标和技术条件下, 讨论了月球表面微波辐射理论建模中月表粗糙面、温度廓线介质辐射、密集粒子散射等物理要素的影响. 按照月表面环形山数目与形态的统计特征, 数值构造环形山随机分布的月表面地形. 由规则三角形网格对“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率量级的月表面地形数值剖分, 来计算随机起伏粗糙月表面微波平均反射率与发射率. 数值结果表明在“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率的条件下, 环形山月表面可视为平表面建模. 由具有相干势的准晶体近似讨论了月壤层密集颗粒的散射与吸收特性, 及其月壤层有效介电常数的计算. 用分层辐射传输方程推导具有非均匀温度廓线分布的月尘、月壤、月岩层微波辐射亮度温度, 分析了各个物理参数对辐射亮度温度的影响. 从而分析了“嫦娥一号”对月表面微波辐射观测的三层结构理论建模与参数选取.     

评“矩阵的半张量积: 一个便捷的新工具”

“矩阵论”(或者说“线性代数”)与“微积分”被认为是自然科学研究中两个最基本的数学工具. 与微积分相比, 矩阵方法的历史远为悠久. 成书于两千年前的《九章算术》就把线性方程组系数排成方阵进行求解, 中文中“方程”之名就是从这里产生的. 而近代矩阵论的形成, 则主要是19 世纪的一些数学家的工作,包括: Gauss(高斯)、Cayley(凯莱)、Sylvester(谢尔沃斯特)等. 今天, 几乎在自然科学的每一个领域的研究中, 都可以找到矩阵的影子.     

•编者按•

非常荣幸能够参与《科学通报》专题“高速光电子”的出版工作. ......     

MIS 3 晚期阶段的现代人行为与“广谱革命”: 来自水洞沟遗址的证据

末次冰期阶段是早期现代人(即晚期智人)在亚洲扩散、演化的重要时期. 我国宁夏水洞沟遗址在年代上处于MIS 3 晚期, 出土的遗迹、遗物显示了典型的旧石器时代晚期文化特点: 石器类型呈现多样化和标准化、使用骨器、大量制作鸵鸟蛋皮串珠饰品、大规模使用火塘、居住面存在功能分区以及人类营生方式发生转变. 这些特征从文化的角度展示了MIS 3 晚期阶段的现代人行为, 为讨论中国早期现代人群的起源与演化提供了考古学视角. 同时, 营生方式的转变反映了“广谱革命”对本地古人类造成的影响. 本文从人类行为生态学的角度阐释了发生这种转变的动态机制.     

“世界屋脊”大地形坡面探测同化信息对下游天气的预警效应

采用WRF模式多时间层三维变分同化技术(3DVAR), 将青藏高原及其周边地区AWS自动气象站观测网多要素资料同化进数值模式的初始场, 对发生于2008年1月中国南方及长江中下游特大雪灾天气进行数值模拟试验. 由于青藏高原具有极其陡峭的大地形坡面, 且高耸于对流层中部, 故分布于高原大地形“坡面”不同高度的自动站网观测要素, 将与无线电探空探测获取的大气“廓线”信息存在着某种程度的关联性, 其不仅在观测点高度、梯度特征, 而且在观测时间频数、“定点”、“定高”及其同步性等方面均具有不同于平原自动站、常规探空的特殊功能优势. 高原大地形坡面自动站网信息同化场亦可提供高原东部下游天气系统高敏感区前兆性“强信号”, 并实现模式高原及周边区域初始场大气动力、热力三维结构客观化调整, 从而提升下游区域灾害天气系统模拟与预报能力. 研究表明, 青藏高原及其周边地区自动站的水汽、温度、气压等资料同化信息对于预报下游区域的降水预报至关重要.     

“城市干岛”对北京夏季高温闷热天气的影响

利用北京1940~2000 年的气候资料, 对北京夏季高温闷热天气的年代际变化进行了初步研究. 20 世纪40~70 年代, 北京夏季高温闷热天气日数逐年代减少; 70~90 年代, 高温闷热天气日数逐年代增多. 虽然上述年代高温闷热天气日数的变化趋势与气温的变化趋势一致, 但高温闷热天气日数在40 年代最多, 而不是在相对最热的90 年代(90 年代的平均气温比40 年代高1.0℃左右). 从形成北京地区夏季高温闷热天气的天气系统和北京地区高温闷热天气日数与副热带高压活动的相关性的分析来看, 90 年代的高温闷热天气日数应比40 年代多, 但事实并非如此. 为了解释这一看似矛盾的现象, 分析了80 年代以来北京地区“城市干岛”的演变趋势. 结果表明, 虽然80 年代以来北京地区的气温也和全球其他地方一样呈现出变暖的趋势, 夏季的“城市热岛”强度也呈现增强的趋势, 进而增加了北京夏季发生高温闷热天气的可能性, 但由于城市化发展带来的“城市干岛”效应使北京城区夏季的相对湿度减小, 加上高温时人体舒适度对相对湿度的变化更敏感, 从而对冲掉了部分由于气温变暖和城市热岛增强而增加北京发生高温闷热天气的可能性.     

风成沙波纹和沙丘的动力行为分析

通过对风成沙波纹和沙丘场形成和发展过程的三维定量模拟, 再现出沙波纹的自修复过程和沙丘的碰撞过程. 在此基础上, 揭示出沙波纹及其“Y”形接头的自修复行为以及沙丘碰撞后出现包括类“孤波”在内的不同现象的主要规律, 发现: 沙波纹自修复时间会随摩阻风速的增大而缩短, 而“Y”形接头的存在和粒径的增大都将延长沙波纹的自修复过程; 沙丘间发生碰撞的后果与发生碰撞的两个沙丘的相对尺度以及它们连心线与风向的夹角有关, 而类“孤波”现象的出现主要发生在相互碰撞的沙丘尺度比较接近且连心线与风向的夹角较小的情形.     

“人类基因组计划”回顾与展望：从基因组生物学到精准医学

“人类基因组计划”这个具有划时代意义的大科学计划已经完成10 年了。10 年来,基因组科学的发展形成了新的目标--精准医学。未来的生物医学基础和临床科学的发展就是要整合基因组生物学新前沿,运用新的概念和技术,不断积累临床资源,凝练大科学问题,规划和启动大科学项目,及时、有效地为全社会提供“从实验室到病床”、“从实验室到家庭和个人”的卫生与健康保障。     

中国商南发现4000多年前的“小巨人”

2006年3~6月, 考古人员在对陕西省商南县过风楼遗址(33°26′01″N, 110°47′39″E)发掘时发现了一处属于龙山时代晚期(距今约4400~4000年)的房址、窖穴等遗迹, 同时出土了大量的各类生产工具和日用陶器等遗物. 在一个龙山时代晚期窖穴中所出土的完整人骨遗骸显得粗壮, 据现场测量, 该人骨的身高(自足底至颅顶)为193 cm, 可排除因埋藏而导致骨骼变形等因素. “小巨人”被安葬在龙山时代聚落附近一个不规则形的窖穴中, 出土时头向东北俯身而葬, 既无葬具也无任何随葬物品(图1). 在“小巨人”遗骸附近发掘出龙山时期的三足鼎、双耳罐、和鬶等日用陶器, 根据发掘出的器物说明“小巨人”应当属于距今4000多年以前的龙山文化时期. 同时, 把“小巨人”部分骨骼样本[1]在西安加速器质谱中心进行了14C测年[2], 实验室编号为XA4248, 测年结果为4340~4200 a BP(经树轮校正), 属龙山时代晚期遗存......     

小虫春秋：果蝇的视觉学习记忆与认知

视觉认知是脑科学领域中的重要研究方向,是揭示 “脑是怎样工作的”,“物质的脑是如何产生精神的”的重要路径。近年来,科学家们以果蝇为模式生物,从基因脑行为认知相结合的角度,系统性地开创了果蝇的视觉“认知”研究,如学习与记忆、注意、跨模态记忆、特征提取和泛化、两难抉择、抉择的神经环路等。即使果蝇这样相对简单的脑,在很多方面都展示了令人惊奇的“理性”行为。看来,那种认为只有某些独特的唯一的脑机制才能实现人类的理性的想法是不成立的。我们期待,在探索“智与愚”的神经生物基础方面,果蝇会对我们继续有所帮助。     

科学播下希望的种子

新年的钟声刚刚响过,科学探索的新成果已经频频传来。受人瞩目的“嫦娥一号”探月卫星在顺利完成探月一期任务之后,将以一撞完成最后的使命为后续的探索搜集资料。对火星甲烷的新研究再次点燃了人类探索火星生命的激情。恐龙身上的原始羽毛、新型超导材料特性、“钙闪烁”引导细胞定向迁移,这些新发现是中国科学家对科学界的贡献,为未来的古生物、材料和医学的研究打开一个广阔的空间。“奶粉事件”后科学家开展了对三聚氰胺与人类泌尿系统结石的病理生理机制的研究,用科学为人类的食品安全保驾护航。     

编码和提取对项目+背景捆绑机制的影响

采用事件相关电位(ERP)技术考察了情景记忆编码和提取对语义表征和颜色背景“捆绑”神经机制的影响. 15名大学生被试参与实验, 以汉字为刺激材料, 采用学习-测验(背景回忆和背景再认任务)研究范式. 数据处理采用事件相关的EEG时频分析、相干分析和独立成分分析(ICA). 结果表明, 比较编码中项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于额区, 时程为600~800 ms; 独立成分分析得到的额区成分说明, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到前额、右顶和左顶-枕区电极的三角形相干结构, 2个条件的差异发生在800 ms. 比较提取过程的项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于中央顶区和顶枕区, 发生在400 ms; 独立成分分析得到顶枕部脑区成分, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到右半球前部和顶枕部脑区电极的相干成分, 2个条件的差异发生在1400 ms. 研究结果证实, 编码和提取对“捆绑”的影响不同, 这种影响体现在不同脑区参与认知神经活动的程度不同. 尤其证实了在提取过程中, 顶枕部脑区活动是“捆绑”的特异性活动; 额-顶枕部相干活动是情景记忆中“捆绑”过程普遍存在的大脑活动.     

普通小麦-大赖草染色体相互易位系T7DS•5LrL/ T5LrS•7DL的分子细胞遗传学研究

利用800R剂量⁶⁰Co-γ射线处理处于减数分裂期的普通小麦-大赖草二体异附加系DA5Lr的大孢子母细胞, 开花前去雄套袋, 授予普通小麦“中国春”的花粉. 对M1种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH分析, 得到1株含有2条分别涉及5Lr长臂和短臂的易位染色体植株. 将其与二体附加系DA5Lr测交, 对测交后代中含有1条5Lr和2条易位染色体植株的花粉母细胞减数分裂行为进行分析, 在双线期观察到2条易位染色体和1条5Lr及1条小麦染色体联会成“十”字形构型, 中期Ⅰ形成“Z”字形或环状四价体, 表明这2条易位染色体为相互易位染色体. 染色体C分带结果显示, 易位涉及的小麦染色体可能为A组或D组染色体, 用pSc119.2和pAs1专化探针分别与其进行染色体荧光原位杂交, 易位染色体中的小麦染色体片段上显现出较强的pAs1(对D染色体组专化)杂交信号, 根据pAs1标准染色体分子核型, 结合C分带结果, 易位涉及的小麦染色体为7D, 相互易位染色体为T7DS•5LrL/ T5LrS•7DL. 该相互易位杂合体的配子传递分析表明, 2条相互易位染色体常常一起传递, 通过雌、雄配子的传递率分别为59.4%和83.9%, 表现出花粉优先传递特征. 在相互易位杂合体自交后代中, 除分离鉴定出相互易位纯合系之外, 还获得纯合易位系T7DS•5LrL, 该易位系对赤霉病有较好抗性, 为小麦赤霉病抗性改良提供了一种新种质.     

定量评估气候变化影响经济产出的方法

将经济-气候模型(C-D-C), 推广成一个预测“气候变化影响量”的方法, 可以对未来气候变化对经济产出的影响给予定量的评估. 为了对该定量评估方法的可行性进行验证, 提出了一个从实际资料中提取实际的“气候变化影响量”的办法来进行历史回报检验. 用中国8 个农业区域1980~2000 年的不同粮食作物资料和粮食总量资料以及中国160 站点的1980~2000 年气象资料对该经济模型方法进行了历史回报检验, 结果表明该方法具有一定合理性、可靠性和较好的运用效果, 并得出了一些有意义的结论. 本文将经济学的成果引入全球气候变化研究, 希望能为进一步开展该领域研究提供参考.     

极端干旱荒漠的“荒漠化”

本文所研究的极端干旱荒漠(简称极干荒漠)的“荒漠化”是指, 由于全球变化和人类活动在内的种种因素造成的极端干旱荒漠的土地退化. 极干荒漠占中国干旱区总面积的36.9%左右, 包括部分沙漠、戈壁、高寒荒漠、盐渍化土地、“吐加依”和劣地等类型, 其中约50%左右的土地有一定的生产力, 而且往往是荒漠地区的生物地球化学循环系统的终端, 不仅有重要的科学研究价值和新发现的巨大潜势, 并且是国民经济发展的新前沿阵地, 在能源、矿产、水资源、生态、生物多样性、旅游和特色农业等方面具有重大意义. 在当今人口越来越多、耕地越来越少的全球化的世界, 面对这些大面积还具有生产潜力的“边缘”土地, 需要重新认识和评价. 由于极干荒漠地区自然条件十分严酷, 沙尘暴肆虐,土地退化极为严重, 面临全球变化和愈来愈严重的人类干扰的挑战, 发生了一系列生态和环境的重大事件. 如荒漠盆地生物地理结构与格局和生物地球化学循环过程遭到极大的改变和破坏; 荒漠中有价值的野生动植物种质资源和珍贵基因的丧失; 荒漠自然历史和文化遗产的破坏和丧失等. 极干荒漠的荒漠化的客观存在, 是对国民经济发展和人民生活的灾难, 在当前我国国民经济强大实力和需求下, 充分发挥科学的作用, 打造出由土地-水-荒漠化防治的高端技术, 建立极干荒漠的荒漠化新概念及其治理与保育的时机已成熟. 本文根据多年考查实验, 提出极干荒漠的荒漠化分类、特征、保育和重建技术措施等.     

中国科学家利用量子模拟证实“任意子”服从分数统计

1月23日出版的《物理评论快报》上发表了中国科技大学潘建伟教授和他的同事陈增兵、陆朝阳等的研究论文, 在国际上首次通过操纵多光子纠缠态和量子模拟方法, 证实了一种存在于两维空间的奇特粒子“任意子”服从分数统计. 这一研究独辟蹊径地利用量子信息技术来模拟凝聚态物理学里面的重要问题, 在原理上证实了“任意子”独特的分数统计现象和拓扑性质, 在量子计算的实际应用领域迈出了重要一步.........     

Chinese Science Bulletin 第二届“受关注论文”评选揭晓

近日, Chinese Science Bulletin 第二届“受关注论文”评选揭晓. 郑永飞教授、汪品先教授撰写的2 篇评述文章和吴福元研究员等3 个课题组的研究论文分别入选.