次季节尺度上的“暖北极-冷欧亚”模态

<正>1979年以来北极地区增暖的速率约为全球平均的4倍^[1].从20世纪80年代末到21世纪10年代初,欧亚大陆冬季呈现变冷的趋势^[2,3].这种暖-冷对比也存在于年际和年代际尺度^[3～6],即“暖北极-冷欧亚”模态.这一模态被认为和中低纬的极端天气气候事件有关^[2～9],探索其成因及其在不同时间尺度的变化,已成为当前的研究热点.     

线粒体RNA m3C修饰酶METTL8的修饰机制和底物特异性

<正>tRNA是遗传信息传递的关键生物大分子之一.在核糖体中,tRNA的反密码子通过与mRNA的三联体密码子互补配对,从而将其携带的氨基酸掺入到新合成的肽链中,对遗传信息的精准传递具有重要作用^[1].tRNA上存在着大量的转录后核苷酸修饰^[2].目前已有120多种tRNA修饰被鉴定出来,它们存在于12%～20%的tRNA核苷酸碱基上^[3,4].tRNA上存在的这些修饰参与并调控一系列生命过程^[5].众多的修饰能够维持tRNA结构、提高tRNA稳定性、促进反密码子与密码子的精确配对等,在多种生命活动中发挥作用^[6,7].     

技术创新推动古海洋磷循环理论新突破

<正>技术创新是科学进步的重要推动力.纵观整个科学史,许多重大的科学发现和理论突破均以技术创新为驱动^[1].例如,光学显微镜的发明揭示了细胞结构,从而催生了细胞生物学这一全新学科;粒子加速器的建设揭示了基本粒子的组成和运动规律,进而推动了高能物理学的发展.地球科学的发展同样受益于技术创新^[2].举例来说,氧同位素温度计的开发为古温度的重建提供了可能,奠定了古气候研究的基础^[3];近年来非传统稳定同位素指标的开发及运用,为研究地球各圈层演化提供了新的思路^[2].近期,中国地球科学领域学者通过技术手段的创新^[4],在古海洋磷循环这一前沿科学问题上取得了重要突破^[5].该研究作为技术创新推动科学进步的又一案例,可为中国未来科研路径提供有益启示.     

新型抗噬菌体防御系统RADAR的组装、催化和调控机制研究

<正>宿主细胞依赖多种免疫应答机制来对抗病毒感染.其中,针对核酸分子的免疫识别和操作,是极为核心的抗病毒免疫策略,广泛存在于从细菌到哺乳动物等几乎所有宿主系统中^[1～7].相较于哺乳动物细胞稍显复杂的信号转导和调控^[1],细菌往往更为简单高效,其编码的多种抗病毒免疫系统可直接对核酸分子进行切割或修饰^[2,8～14].     

干细胞球聚体微针促进糖尿病创面愈合

<正>根据世界卫生组织统计,全球范围内有超过4亿人患有糖尿病^[1].由于其发病机制涉及神经病变、血管病变和免疫功能受损等多个因素,患者易出现皮肤感觉减退、血液供应不足及免疫功能下降等问题^[2].经统计,约15%～25%的糖尿病患者会并发难以愈合的皮肤溃疡,即糖尿病溃疡,好发于患者下肢、足部或其他容易受压的部位^[3].     

21世纪全球冰川将加速消融

<正>尽管全球冰川的体积(158×10³km³,不包括格陵兰和南极冰盖)不足陆地总冰量的1%^[1,2],但其对海平面上升(sea level rise,SLR)的贡献高达0.74±0.04 mm/a^[3],这与冰盖对SLR的贡献相当^[4].随着气候持续变暖,冰川对SLR的贡献将继续增大^[3,5],进而破坏沿海湿地生态系统平衡并威胁城市安全.此外,冰川消融会改变区域水资源的可利用性以及地表径流在季节和年际之间的分配比例^[6],还会影响冰湖溃决、冰缘滑坡和泥石流等地质灾害爆发的频率和规模^[7].     

Gabija细菌免疫系统的抗病毒机制

<正>为抵抗病毒的频繁入侵,原核生物进化出了许多精巧的防御策略,被统称为“原核免疫系统”^[1～3].原核生物与病毒之间的生存竞争是自然界最大规模的斗争,也是生物技术的重要来源.其中,限制-修饰系统^[4]和CRISPR-Cas系统^[5]是分布最为广泛的原核免疫系统,它们的机制解析分别带来了基因工程和基因编辑的技术革命,均被授予诺贝尔奖.微生物宏基因组分析表明,     

重复快速射电暴的偏振频率演化规律

<正>快速射电暴（fast radio burst, FRB）是一种来自宇宙深处的射电爆发现象,持续时间仅为几毫秒,释放的能量超过10³⁹erg. 2007年, Lorimer等人^[1]在分析澳大利亚Parkes望远镜巡天数据时首次发现了这种天文现象.该现象成为当前天体物理研究的前沿课题.观测发现一部分快速射电暴可以重复爆发,称为重复快速射电暴^[2].科学家已经发现了几百个快速射电暴,但它们的物理起源还是未解之谜^[3].     

地貌学领域自然科学基金项目申请资助、研究范式与启示

<正>地理科学研究关注地球表层系统的人-地关系及其相互作用机理,地理要素的配置规律、成因是重要基础^[1,2].地貌作为一种关键地理要素,是地表过程的基础承载,其形成过程和演化历史体现了地球表面与深部过程的相互作用^[3,4],而其时空变化特征又影响着地表过程发生的频率与幅度^[5,6].因此,     

时空解析免疫特征的蜕膜基质细胞介导妊娠早期子宫内膜微环境的建立和稳态维持

<正>哺乳动物中,完整的妊娠过程包括雌雄配子融合形成受精卵、经历多次卵裂、胚胎着床、子宫内膜蜕膜化、胎儿和胎盘发育最后成功生产^[1].妊娠初期,胚胎发育至成熟囊胚后发生着床的过程,是胚胎和母体的第一次接触.在着床的同时,母体子宫内膜细胞发生蜕膜化产生子宫内膜蜕膜细胞,与子宫内的免疫细胞、血管内皮细胞等一起组成子宫内膜蜕膜组织.该蜕膜组织为早期胚胎生长的物质交换、能量传递提供场所,同时也为胎盘发育建立基础^[2～5].研究表明,异常的子宫内膜蜕膜化与子宫内膜异位症、子痫、反复胚胎种植失败、复发性流产和早产等疾病密切相关^[6,7].因此,全面了解妊娠过程中子宫内膜中细胞的组成、分子动态变化和稳态建立对理解此类疾病发生发展至关重要.     

基于转角系统的可重构相干纳米激光阵列

<正>自1960年7月梅曼发明第一台激光器以来,追求高性能和微型化的激光从未停止,特别是半导体激光,已成为信息技术的核心器件之一^[1,2].微型化激光的相关研究始于20世纪90年代,研究人员发现,激光尺寸越小,其自发辐射速率越快且耦合因子越大,故调制速率更快且阈值更低^[3].因此,追求体积小、速度快、功耗低的微型激光一直是激光领域的研究热点之一. 21世纪初,研究人员陆续发明了纳米线激光、微盘激光和光子晶体缺陷态激光,这些微型化激光的特征尺寸约为一个真空波长^[4～6]; 2009年创造的等离激元纳米激光则又将其特征尺寸下降了一个数量级,仅为真空波长的1/10^[7].     

聚焦室内新污染物,关注下一代健康

<正>新污染物主要包括持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等4大类,对生态环境和人体健康构成重要威胁,已成为全球关注的重大公共卫生问题^[1].新污染物通常被称为蓝天、白云、绿水、净土背后的污染,因此室外环境新污染物成为关注与研究的焦点.实际上,新污染物在室内分布非常广泛^[2]:     

基于双光束写和双光束读的超分辨三维纳米光子存储器

<正>光存储技术(optical data storage, ODS)是一种很有前景的长寿命大数据存储解决方案^[1].但是传统的光盘有着比闪存设备和硬盘低得多的容量,如何在有限体积内有效增加存储密度成为光存储亟待解决的问题^[2].研究人员通过开发多维物理量复用的光存储^[3,4],写入多层的三维空间光存储^[5]等来提高光学存储介质的存储密度.但以上方法都没有突破光学衍射极限的限制.仅有极少研究讨论了光和材料相互作用之后,信息点被超分辨地写入随后被超分辨地读出,即超分辨率纳米光子存储技术.     

深古菌的分类与碳代谢演化

<正>深古菌(Bathyarchaeia)是地球生物圈含量最丰富的微生物之一,广泛分布于海洋沉积物及陆地湖泊土壤等自然环境^[1～6].因其具有分布广、数量高的特征和复杂多样的碳代谢潜能,深古菌被认为是全球碳循环中的重要推手之一^[2,7～12].然而,由于缺乏纯培养菌株,目前常用的深古菌物种分类是基于其16S r RNA基因系统发育关系提出的亚群系统,而与其代谢的相关研究大多数基于宏基因组学分析,所以其分类信息在不同研究中存在较大分歧^{[2,4,8,12,13]}.     

“锰疗法”重塑血脂健康

<正>动脉粥样硬化性心血管疾病(arteriosclerotic cardiovascular disease, ASCVD)是当今全球范围内的头号健康威胁,包括冠心病、心肌梗死和中风等多种疾病,其危害极为严重^[1].ASCVD的发病机制涉及动脉内脂质物质的异常沉积和炎症反应,导致斑块形成,最终引发血管狭窄、血栓形成乃至栓塞等并发症.在ASCVD的发展过程中,血脂异常起着举足轻重的作用^[2,3].胆固醇、甘油三酯等脂质在血液中的异常增高会导致其过度沉积于动脉内,形成斑块,     

硅酸盐、碳酸盐和硫化物共同风化促使CO2排放

<正>物理侵蚀和化学风化与地质时期地球气候的演化关系一直是热点科学问题^[1～3].硅酸盐矿物的化学风化作用是地球历史上碳循环的重要组成部分^[1,3～6].尽管地壳和地幔通过岩浆/变质作用向大气中排放了大量CO₂,但硅酸盐风化作用由于吸收/封存大气CO₂(产生碱度或HCO₃^–)而被认为是中和CO₂排放的一个关键机制,     

重新认识土壤有机质

<正>以腐殖质为主要成分的土壤有机质占土壤固相组成的2%～8%,是土壤中养分元素的承载者、微生物活动的驱动者以及矿质转化的调节者,对于土壤功能的发挥起着关键作用.早在19世纪初,德国土壤学者D?bereiner^[1]和Sprengel^[2]就提出“humic acids”概念.有学者利用碱提取和酸沉淀的方法将土壤有机质分成富里酸、胡敏酸以及高度缩合、惰性的胡敏素等不同组分^[3,4].随后,     

二氧化碳助催化环氧化合物水合反应

<正>乙二醇(CH₂OH)₂是一种重要的有机化工原料,可用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑油、增塑剂和非离子表面活性剂等^[1].据统计,近年来乙二醇全球产量已超过3000万吨.目前乙二醇最主要的生产路线是环氧乙烷直接水合法,在这一反应体系中,乙二醇不可避免地与未反应的环氧乙烷反应生成一缩二乙二醇、二缩三乙二醇等低聚物^[2].为提高乙二醇的选择性、抑制副产物缩乙二醇的生成,     

揭示锂硫电池中16电子硫还原反应网络

<正>锂硫电池因其高理论比容量(1672 mAh g^-1)和能量密度(2600 Wh kg^-1)、低成本且环保等特性,被认为是最具有应用潜力的电化学能源存储装置之一^[1,2].基于锂多硫化物的硫还原反应(sulfur reduction reaction, SRR)网络涉及复杂的从S₈分子到Li₂S的16电子多步转化过程,并伴随着可溶性锂多硫化物中间体(lithium polysulfide intermediates, LiPS)的生成和溶解.其中高阶多硫化物向不可溶Li₂S₂/Li₂S的转化最为困难,产生的LiPS在电解液中大量累积并在正/负极之间穿梭,导致硫活性材料的不可逆损失和容量迅速衰减^[3].     

机械工业应对“双碳”的机遇与挑战

<正>为应对全球气候变化,我国积极行动,逐步构建了碳达峰碳中和(简称“双碳”)的政策体系,对我国工业绿色低碳发展提出了更高要求^[1～6].机械工业是我国国民经济发展的基础性产业,为国民经济各行业提供技术装备,所提供技术装备的节能低碳化是各行业实现节能降碳目标的重要保障^[7,8].在“双碳”目标约束下,机械工业面临诸多机遇与挑战.