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.     

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].     

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].     

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.     

岩浆岩的地球化学成分记录了全球性氧化事件

<正>众所周知,现在的大气中氧气含量占21%.但是在地球早期,大气中几乎没有氧气^[1].大气中的氧含量在地质历史时期经历了两次大规模的升高事件,分别是24～21亿年前的"大氧化事件(GreatOxidationEvent)"^[2,3]和7.5～6亿年前的"新元古代氧化事件"^[4,5].人们对这两次全球性氧     

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,     

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].     

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,     

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].     

一种胶状分散体体系下共价有机框架的合成方法

<正>自2005年Yaghi首次合成具有硼酸酯基的共价有机框架(COF-1和COF-5)以来^[1],合成具有可调控性和单晶结构的共价有机框架材料一直是高分子材料中极具挑战的课题.传统的合成方案主要有两步生长法^[2]和胶体晶核生长法^[3].两步生长法对于溶剂和反应物添加速度有着严格的要求,而且其反应时间较长,操作较为繁琐,难以合成三聚(自聚)的单晶材料.胶体晶核生长法可以合成具有胶体结构前驱液的单晶材料,但是对溶剂的要求较为严格;虽然对于二聚(苯二酚结构与苯硼酸结构)有着较好的作用^[3],但是一直没有实现三聚反应.     

积石山Ms 6.2级地震诱发的次生泥流灾害再现喇家遗址史前灾难场景

<正>喇家遗址位于青海省民和县官亭盆地黄河北岸的第二级阶地之上,是一处以大型的齐家文化(4200～3600 a BP)为主的聚落遗址^[1].在遗址区8处房址中发现了32具非正常死亡人骨遗骸和惨烈灾难场景,被称为“东方庞贝”,并出土了已知世界上最早的面条.凭借其罕见的史前灾难遗迹和诸多突破性的新发现,喇家遗址入选2001年度“全国十大考古新发现”^[1～4].近年来,对于造成喇家遗址齐家文化时期人群突然死亡和聚落毁灭废弃的灾难问题,学术界提出了各种观点和见解,引发了激烈的学术争议^[4～9].     

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,     

植物碳汇系统与中国碳中和之路

<正>1碳达峰与碳中和研究的紧迫性1975年,Broecker^[1]在Science上发表一篇文章“Climat change:Are we on the brink of a pronounced global warming?”使得大气中CO₂增加导致气候变暖的概念第一次走进人们的视野.大气CO₂增加主要是由于人类对化石能源的利用及人类活动导致的土地利用改变^[2].目前,大气CO₂浓度约为415 ppm(1 ppm=1μmol/mol,Global Carbon Budget 2020https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/index.htm)     

植物RNA聚合酶V的染色质滞留机制

<正>生命体遗传信息从DNA到RNA的传递需要由一类多亚基的RNA聚合酶来完成.在真核生物中,有3种保守的RNA聚合酶,即Pol Ⅰ (RNA Polymerase Ⅰ, RNA聚合酶I)、Pol Ⅱ和Pol Ⅲ,分别负责核糖体RNA、信使RNA以及转运RNA的合成^[1].近年来,人们在植物中发现了另外两种植物特有的RNA聚合酶, Pol Ⅳ和Pol Ⅴ,丰富并扩展了人们对RNA聚合酶的认知^[2,3].     

应激颗粒中G3BP的异常互作是介导不同亚型腓骨肌萎缩症的共性致病机制

<正>神经系统疾病是当前人类健康面临的一个严峻的挑战.腓骨肌萎缩症(Charcot-Marie-Tooth neuropathies, CMT)是一组临床上常见的周围神经遗传病,发病率约为1/2500.这种疾病会导致患者的周围神经受损,临床表现为肢体无力、感觉减退、肌肉萎缩等症状^[1,2].根据致病基因的不同, CMT可分为几十种不同的亚型^[3].在全国范围内, CMT患者总数非常庞大,然而具体到某些亚型的患者数量却非常稀少,因此CMT被收录到国家《第一批罕见病名录》中.     

执轨道转移力矩之笔,书写磁随机存储器新篇章

<正>磁随机存取存储器(magnetoresistive random access memory, MRAM)以其高能效和快速的数据存储能力在大数据时代备受关注^[1,2].在MRAM单元中,数据通过两个铁磁层磁化状态的平行和反平行排列以低电阻态和高电阻态形式存储在磁隧道结(magnetic tunnel junction, MTJ)中^[3,4].     

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]: