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.     

临床“有毒”中药数智融合研究新模式:中药循证毒理学的提出

<正>中医药在新型冠状病毒疫情防控中的贡献彰显了其在维护人民生命健康中不可或缺的地位."有毒"中药占常用中药材和饮片的13.47%,市场规模超过168亿元,临床一定范围内具有确切疗效及重要价值^[1,2].然而,随着中医药疗效在世界范围内被逐渐认可,中药不良反应事件的数量及关注度近年均有所上升,例如, 2017年Nature发表的"China rolls back regulations for traditional medicine despite safety concerns"指出,中药的安全隐患是其临床应用时需要解决的一个至关重要的问题^[1].同年, Science Translational Medicine发表的封面论文^[2]指出,马兜铃酸与肝癌的发生发展显著相关,     

全局性DNA去甲基化参与男性减数分裂重组调控

<正>精子发生是一个复杂的发育过程,基因突变或表观遗传变异对精子发生功能的破坏可导致男性不育^[1～3].在精子发生过程中,减数分裂是生殖细胞获得遗传多样性的关键,其中涉及一系列重要事件,包括前细线期精母细胞中DNA的复制、细线期中DNA双链断裂(DSBs)的形成、合子期及粗线期中发生的减数分裂重组,     

新疆柯坪地区前寒武系-寒武系界线处碳同位素组成异常及意义

前寒武系-寒武系界线是地质历史发展中最重要的一条界线,是各种地质学科重点关注的焦点之一,成为碳同位素地层学研究的重要对象.最近,我们在古生物地层学基础上,对新疆柯坪地区前寒武系-寒武系地层界线附近进行了稳定同位素地层学研究,发现了重要的碳同位素组成异常波动.     

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,     

选择全球界线层型剖面点(GSSP)的一个重要参考标准

几个地层界线全球层型剖面上生物地层与层序地层的关系研究表明,界线层型剖面点选择在层序的初始海泛面（ＦＦＳ）之上第１个广泛分布的化石带底界最为合理,提出层序的初始海泛面应是选择全球界线层型剖面点的一个重要参考标准。由于定义界线的首要标准类群化三氏界不会低于其所在层序的初始海泛面,因此初始海泛面可作为识别和对比年代地层界线的重要标志。     

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].     

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,     

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.     

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].     

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].     

MC-ICP-MS铀同位素的高精度法拉第杯静态分析

铀同位素是地球和环境等科学领域的重要研究工具,然而铀同位素极大的丰度差异一直是高精度测试分析的难题.近年来质谱分析仪器公司推出的10¹³Ω高阻信号放大器显著提高了信噪比,适用于测试低丰度的²³⁴U.组合使用10¹¹、10¹²和10¹³Ω的高阻信号放大器可实现多接收器电感耦合等离子体质谱（Multiple Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, MC-ICP-MS）的铀同位素静态分析,即用10¹³Ω高阻放大器的法拉第杯接收²³⁴U,10¹²Ω的法拉第杯接收²³³U和²³⁶U,以及10¹¹Ω的法拉第杯接收²³⁵U和²³⁸U. MC-ICP-MS静态测试²³⁴U/²³8U和²³⁸     

温室气体、气溶胶和太平洋年代际振荡对亚洲高山区降水变化的共同作用

<正>以青藏高原为主体的亚洲高山区孕育并滋养了亚洲多条重要的河流.亚洲高山区是气候变化的敏感区,同时也是生态环境的脆弱区.在全球增温背景下,亚洲高山区水循环发生了前所未有的变化,面临冰川退缩、积雪减少、多年冻土消融等问题.亚洲高山区陆地水储量的变化具有明显的空间异质性,这与过去几十年该地区降水的“双核型”变化有关^[1].多源观测资料分析表明, 20世纪70年代以来亚洲高山区北部降水增多,而包括喜马拉雅山脉在内的高原东南部地区降水则减少^[1,2].     

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].     

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].     

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.     

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,     

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].     

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.     

二叠纪末期海洋硫酸化环境灾变事件：煤山剖面岩石矿物证据

观察和研究了以中国煤山PTB（二叠系－三叠系界线）剖面第25层白黏土为代表的地球化学事件层及相关地层的岩石矿物记录，获得以下结果：白黏土下伏富针铁矿红色微层是PTB灾变事件的自然标志；碳酸盐岩沉积间断作为宏观地球化学标志指示了二叠纪末期灾为事件发生后的古海洋曾一度遭受严重酸化，海洋酸度达到pH＜4．0；典型硫酸盐矿物石膏的形成进一步示踪了古海洋的酸性来自硫酸水合物，进而推论，二叠纪末期全球短暂升温事件和海氏短暂缺氧事件可能是海洋硫酸化的派生事件；海洋硫酸化事件本身则很可能直接导致了二叠纪末期的海洋生物灭绝。