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作者：李 强 发布时间：2016-03-15
《科学》（Science）是美国科学促进会（AAAS）出版的一份国际著名的学术期刊，近五年的统计影响因子为35.263。《科学》刊登各个学科的原创论文和最新科学研究成果。同时，也刊登关于科学的新闻、科技政策、科学家感兴趣的话题和观点。目前，《科学》是全世界最权威的学术杂志之一，它的主要竞争对手是英国出版的《自然》杂志。
《科学》杂志在2015年岁末回顾了当年重大的科学突破、社会事件、年度图片，并对2016年热门事件和研究热点进行预测和分析，思考哪些话题将在新的一年里大发光彩，又有哪些事件将会有所冷却从而转移。这些话题包括“商业气象数据VS政府气象数据”，“温室气体排放：印度VS中国”，“病毒：Zika VS基孔肯雅热（CHIKV）”，“运载火箭：重复利用VS一次性”，“终结艾滋病VS治疗艾滋病感染者”，“基因编辑VS基因治疗”，“道德禁区VS违章行驶的科学”，“希格斯玻色子（Higgs partners）VS超对称”，“选择融合技术VS托卡马克核聚变”，“古老基因组VS古老线粒体DNA”，“欧盟挑战：Brexit（英国退出欧盟）与Grexit（希腊退出欧盟）”，“柔性电子时代VS传统电子产品”，“美国能源部国家实验室VS Hubs”，“志愿保护VS濒危物种入法保护”，“民主化海洋研究VS大型研究船”，“嵌合体研究VS基因编辑”，“钙钛矿太阳能电池VS染料敏化太阳能电池”，“气候监测VS气候承诺”等。
《科学中国人》继上期报道《自然》杂志的中国声音之后，本期将报道2015年大陆地区科学家在《科学》杂志正刊上以通讯作者发表的科研论文（Article），介绍他们最新的研究成果。他们研究内容涉及生命、医学、材料、化学、工程、考古等各个领域，特别中医药的相关研究，这说明中医被纳入具有现代科学研究价值的视野，正在运用先进的手段来验证这门传统医学。一些科学家，比如清华大学副校长施一公院士、清华大学医学院颜宁教授，他们的研究成果一年内多次被《科学》杂志收录和发表。
杨学明、张东辉、肖春雷、孙志刚
《Extremely short-lived reaction resonances in Cl plus HD (v=1) -> DCl plus H due to chemical bond softening》（Cl+HD→DCl+H反应中化学键软化所引起的超短寿命反应共振态）的通讯作者是中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室杨学明院士，张东辉研究员，肖春雷研究员和孙志刚研究员。该研究在分子反应动力学研究工作上获得突破性进展，表明了化学反应共振态在反应物振动激发态反应中很可能是一个普遍现象。
陈发虎、董广辉
《Agriculture facilitated permanent human occupation of the Tibetan Plateau after 3600 BP》（农业技术革新促使人类3600年前永久定居至青藏高原）的通讯作者是兰州大学西部环境与气候变化研究院陈发虎院士和董广辉教授。该研究说明史前人类在青藏高原上的活动从短期季节性游猎，到大规模永久定居，经历了漫长的适应过程，是在现代人（Modern Homo Sapiens）扩散、晚更新世和全新世气候频繁波动、粟作农业迅速发展传播、麦作农业传入东亚的史前食品全球化等大背景下发生的。
陈士林
《Herbal genomics:Examining the biology of traditional medicines》的通讯作者之一是中国中医科学院陈士林研究员。该研究报道了中药基因组学，检验传统中草药的生物性。陈士林研究员现任中国中医科学院中药研究所所长，世界卫生组织传统医学合中心主任；欧亚科学院院士；CGCM（中药全球化联盟）副主席。2015年诺贝尔生理学或医学奖得主之一的屠呦呦先生是中国中医科学院中药研究所的终身研究员。
果德安
《A holistic approach to the quality control of traditional Chinese medicines》的通讯作者是中国科学院上海药物研究所果德安研究员。文章报道了我国对传统中药质量控制的工作。果德安研究员现任中药标准化技术国家工程实验室主任、上海中药现代化研究中心主任。在中药化学与现代质量标准化、中药蛋白质组学等研究领域做出了重要成果。通过对中药复杂样品的组分分析，建立质量标准，推动我国中医的发展。
郑建斌
《A novel drug discovery strategy inspired by traditional medicine philosophies》的通讯作者之一是西北大学复杂体系分离分析与新药创制团队的郑建斌教授。该研究在深入理解中药配伍理论的基础上，围绕“君-使对药”体内效应物质研究，以中药等复杂体系为对象，建立了中药有效成分群色谱-质谱化学成分辨识、因果关系数理模型辨识和受体色谱活性辨识等系列辨识技术，从而建立了一种简便的基于传统中医药的创新药物开发新策略。
孟庆金、季强
《An arboreal docodont from the Jurassic and mammaliaform ecological diversification》和《Evolutionary development in basal mammaliaforms as revealed by a docodontan》由北京自然博物馆馆长孟庆金博士、中国地质科学院地质研究所季强研究员和美国芝加哥大学罗哲西教授等组成的研究团队合作完成。连载的这两篇文章宣布了两项对早期哺乳动物演化有重大意义的侏罗纪哺乳动物化石研究的重要发现。这两件化石分别命名为攀援灵巧柱齿兽和短指挖掘柱齿兽。该研究为早期哺乳动物总体上的分异演化和广泛的演化适应提供了新的化石证据。
李述汤、康振辉
《Metal-free efficient photocatalyst for stable visible water splitting via a two-electron pathway》的通讯作者有苏州大学李述汤院士和康振辉教授。该研究报道了一种新型光催化剂“碳纳米点-氮化碳纳米复合物”。该催化剂由碳和氮两种元素组成，具有价廉、资源丰富、无污染的优点，并且稳定性较高，催化活性200天保持不变。它可以利用太阳能实现高效的完全分解水。利用太阳能完全分解水同时制氢气和氧气是发展清洁、绿色能源的关键技术之一。
杜江峰
《Single-protein spin resonance spectroscopy under ambient conditions》的通讯作者是中国科学技术大学杜江峰教授。该研究利用钻石中的一种特殊结构做探针，首次在室内温度空气条件下获得单个蛋白质分子的磁共振谱。该成果使利用基于钻石的高分辨率纳米磁共振成像诊断成为可能。这一成果最直接的用途是在不影响蛋白质性质的前提下检测其结构和动力学性质，以及直接在细胞膜上或细胞内研究蛋白质分子。
肖龙、朱培民、方广有
《A young multilayered terrane of the northern Mare Imbrium revealed by Chang'E-3 mission》的通讯作者是中国地质大学(武汉) 地球科学学院肖龙教授、地球物理系朱培民教授，中国科学院电子学研究所副所长方广有研究员。利用嫦娥三号的探测数据，首次研究报道了雨海北部地区的地质特征及其浅表层的地质结构，对于探索月球的岩浆演化历史和后期改造作用具有非常重要的意义。这是我国嫦娥探月工程实施以来，首次在国际顶级学术期刊上发表的科学成果。
郭红卫
《Suppression of endogenous gene silencing by bidirectional cytoplasmic RNA decay in Arabidopsis》的通讯作者是北大-清华生命科学联合中心郭红卫研究员。该研究分析了植物内源基因，尤其是蛋白编码基因，如何避免遭受细胞内重要的免疫机制，即转录后基因沉默系统的攻击。揭示了植物内源基因具有潜在的发生转录后基因沉默的风险，并发现了抑制内源转录后基因沉默的双保险模块，即功能冗余的两条细胞质RNA降解途径。
张文彬
《Selective assemblies of giant tetrahedra via precisely controlled positional interactions》的通讯作者之一是北京大学化学与分子工程学院张文彬教授。该研究通过精确控制位点相互作用来组装形成大四面体结构。自组装行为通常发生在不同的分子片段通过共价键被强迫连在一起的时侯，如表面活性剂和嵌段共聚物。将四种组分有微小差异的纳米颗粒连接到同一个四面体结构的分子中心。由于纳米可以组成不同，这个大分子自组装形成有序排列的超分子结构。
马秀良
《Observation of a periodic array of flux-closure quadrants in strained ferroelectric PbTiO3 films》的通讯作者是中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室固体原子像研究部马秀良研究员。该研究在铁电材料中发现了通量全闭合畴结构，以及由顺时针和逆时针闭合结构交替排列构成的大尺度周期性阵列，并发现了闭合结构核心处存在巨大弯电效应，有望使铁电材料实现超高密度信息存储功能。
张纯喜、董红星
《A synthetic Mn4Ca-cluster mimicking the oxygen-evolving center of photosynthesis》的通讯作者有中国科学院化学研究所光化学院重点实验室张纯喜研究员和哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院董红星教授。该研究合成了一种锰-钙分子簇，这种分子簇无论结构还是作用方式都很像光合作用中的制氧中心。这种分子的金属中心可以很容易的进行四电子氧化还原，因此可以将水分解成氧气。这类分子的合成将为开发为人工光合作用的催化剂制备提供的新方向。
匡廷云
《Structural basis for energy transfer pathways in the plant PSI-LHCI supercomplex》的通讯作者之一是中国科学院植物研究所匡廷云院士。该研究报道了高等植物光系统I（PSI）光合膜蛋白超分子复合物2.8 的世界最高分辨率晶体结构，为揭示高等植物PSI高效吸能、传能和转能的机理奠定了结构基础；对于阐明光合作用机理具有重大的理论意义；为开辟太阳能利用、开发清洁能源、解决人类社会可持续发展所面临的能源、粮食和环境等问题都具有重大战略意义。
汤富酬、刘光慧
《A Werner syndrome stem cell model unveils heterochromatin alterations as a driver of human aging》的通讯作者有北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心汤富酬教授、中国科学院生物物理研究所刘光慧研究员。该研究结合多能干细胞定向分化技术、基因组靶向编辑技术、以及表观遗传组分析技术揭示了异染色质的高级结构失序(disorganization)是人类干细胞衰老的驱动力之一，为延缓衰老及研究和防治衰老相关疾病提供了新的潜在靶点和思路。
王俊、张国捷
《Genomic signatures of evolutionary transitions from solitary to group living》的通讯作者之一是华大基因研究院CEO王俊博士和华大基因研究院比较基因组研究中心负责人张国捷博士。该研究对代表三种生活方式的十种蜜蜂进行了研究，揭示了群居生活的遗传学特征，展示了与真社会性演化有关的一些显著改变。与独居蜜蜂相比，真社会性蜜蜂的转座元件减少，蛋白演化受到更大的约束。虽然起源不同的真社会性在总体基因组特征上是相似的，但涉及的具体基因并不相同。
曹鹏
《A parvalbumin-positive excitatory visual pathway to trigger fear responses in mice》的通讯作者是中国科学院生物物理研究所曹鹏研究员。该研究是针对过度或反复的“战斗-逃跑”反应引发一类称为创伤后压力应激障碍（post-traumatic stress disorder, PTSD）的疾病。“战斗-逃跑”反应是指人和动物在面临生存威胁时表现出的应激性生理反应，帮助个体更有力地战斗或逃跑，以增加生存概率。相关结果为进一步深入研究PTSD的发病机理奠定了重要基础。
魏辅文
《Exceptionally low daily energy expenditure in the bamboo-eating giant panda》的通讯作者中国科学院动物研究所副所长魏辅文研究员。该研究通过分析大熊猫每日能量消耗，发现了大熊猫如何通过吃竹子生存下来的原因，这为更好的了解大熊猫体内机制，以及濒危动物保护提供了新的资料。实验结果表明，大熊猫具有一系列能节能能量的特性，比如包括甲状腺功能低下，因此使得这种动物在大灭绝来临之际能退居深山竹林，只靠吃竹子存活下来。
颜宁
《Crystal structure of a mycobacterial Insig homolog provides insight into how these sensors monitor sterol levels》（分枝杆菌Insig同源蛋白晶体结构揭示Insig蛋白感受固醇的分子机制）的通讯作者是清华大学医学院颜宁教授。该研究报道了一类分支杆菌中Insig同源蛋白MvINS的高分辨率晶体结构，并通过大量生化分析揭示了人源Insig蛋白感受调控细胞内固醇类分子水平的生化机制。胆固醇是胆酸、维生素D以及一些类固醇激素的前体，参与重要的细胞信号转导。
施一公
《Structure of a yeast spliceosome at 3.6－angstrom resolution》（3.6埃的酵母剪接体结构）的通讯作者是清华大学施一公教授。该研究通过单颗粒冷冻电子显微技术（冷冻电镜）解析的酵母剪接体近原子分辨率的三维结构。在对传统的串联亲和层析法进行改良之后，提取了内源性表达的酵母剪接体复合物，利用冷冻电镜图像处理和三维重构，获得剪接体高分辨率的三维结构。该剪接体的外形轮廓十分不对称，各个蛋白相互缠绕，形成了分子量和体积巨大的复合物。
施一公
《Structural basis of pre-mRNA splicing》（前体信使RNA剪接的结构基础）的通讯作者是清华大学施一公教授。该研究在酵母剪接体近原子分辨率的三维结构基础上，阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理，搭建了前体信使RNA被剪切、连接的原子模型，阐述了剪接反应进行的分子机制。剪接体近原子分辨率结构的解析不仅初步解答了这一基础生命科学领域长期以来关注的问题，也为揭示与剪接体相关疾病的发病机理提供了结构基础和理论指导。
刘红荣、程凌鹏
《Cryo-EM shows the polymerase structures and a nonspooled genome within a dsRNA virus》（冷冻电镜揭示双链RNA病毒内部聚合酶和病毒基因组的非线轴结构）的通讯作者是湖南师范大学物理与信息科学学院量子效应及其应用协同创新中心刘红荣教授与清华大学生命科学学院程凌鹏副研究员。该研究对一种源自昆虫的双链RNA病毒内部的基因组及其RNA聚合酶的三维结构进行了解析，发现该病毒的内部结构呈现出“多层球状”，解析了相关构象变化和工作模型。
隋森芳、柴继杰
《Structural and biochemical basis for induced self-propagation of NLRC4》（NLRC4蛋白诱导自激活机制的结构和生化基础）的通讯作者是清华大学生命科学学院隋森芳院士和柴继杰教授。该研究报道了通过单颗粒冷冻电子显微技术（冷冻电镜）解析的小鼠PrgJ-NAIP2-NLRC4ΔCARD复合物（炎症小体）分辨率为6.6埃的三维结构，并通过大量的生化和结构研究揭示了NAIP-NLRC4炎症小体中NLRC4蛋白诱导自激活的分子机制。
林熙、王健、马旭村
《Quantum Griffiths singularity of superconductor-metal transition in Ga thin films》的通讯作者是北京大学林熙研究员，王健研究员和清华大学马旭村研究员。该研究在低维体系以及超导体系中发现和证实量子Griffiths奇异性，并且有可能是对超导-金属相变的具有普适性的物理解释。物质的物相和相变是物理学领域最重要的科学问题之一，这项工作不仅是发现了一种新的量子相变，而且对超导（包括高温超导）等量子材料体系中量子临界行为的理解提供了新的思路。
林森杰
《The Symbiodinium kawagutii genome illuminates dinoflagellate gene expression and coral symbiosis》（通过虫黄藻基因组解读甲藻基因表达和珊瑚共生的分子机制）的通讯作者是厦门大学林森杰教授。该研究以虫黄藻作为模式生物，通过基因组测序，在国际上首次系统完整地分析了甲藻基因组的结构特性，描绘了珊瑚虫和虫黄藻共生过程中相互作用的分子机制，为今后甲藻基因组学和珊瑚-虫黄藻共生生态系统的深入研究奠定了坚实的分子生物学基础。
贾伟
《The polypharmacokinetics of herbal medicines》的通讯作者是上海交通大学药学院副院长贾伟教授。该研究针对中草药的药代动力学开展了一系列工作。贾伟教授同时还任夏威夷大学终身教授、癌症研究中心副主任，上海交通大学附属第六人民医院转化医学中心主任，长期从事中药药物制剂学及天然药物等转化医学和代谢组学研究。药物进入体内后，经过吸收进入血液，并随血流透过生物膜进入靶组织与受体结合，从而产生药理作用，作用结束后，还需从体内消除。
李梢
《Mapping ancient remedies: Applying a network approach to traditional Chinese medicine》的通讯作者是清华大学信息科技国家实验室(筹)生物信息学部副主任李梢教授。该研究开展了针对中药的图谱网络工作。采用络药理学、生物信息学中的信息处理和复杂网络分析方法，基于生物网络研究疾病和药物的网络药理学，利用生物医学大数据，以信息与系统的观点，分析疾病的复杂生物网络及其调控规律，开展中医药作用机制的研究，发展了系统控制复杂疾病的新方法。
刘中秋
《The bioavailability barrier and personalized traditional Chinese medicine》的通讯作者之一是广州中医药大学国际中医药转化医学研究所所长刘中秋教授。该研究主要报道了影响中药药物生物利用度的生理屏障及机理，以及基于药物吸收与代谢原理的新型给药传递系统。血脑屏障位于血液与中枢神经系统的神经组织之间，是维持中枢神经系统内环境稳定的结构基础，其结构和功能的完整对维持神经系统的正常功能至关重要。
吴清
《Transdermal treatment with Chinese herbal medicine: Theory and clinical applications》的通讯作者是北京中医药大学中药学院吴清教授。该研究报道了中草药经皮给药的理论基础和临床应用。外用中药是指以外用为主，以局部涂搽、敷贴 、熏洗、点眼、吹喉、滴鼻为主要应用形式的一类中药。外用药具有解毒消肿、化腐排脓、生肌敛疮、杀虫止痒、止血止痛等功效，主要用于痈疽疮疖、疥癣、外伤、烧伤、虫蛇咬伤以及五官科疾患等治疗。
魏平
《Oscillatory stress stimulation uncovers an Achilles' heel of the yeast MAPK signaling network》的通讯作者之一是北京大学生命科学学院定量生物学中心魏平研究员。研究显示，MAPK通路的建立方式导致细胞将八分钟振荡解读为盐浓度的不断提高。结果酵母细胞的保护性应答过度激活，最终造成了细胞死亡。酵母总认为盐胁迫会越来越严重，这样的错觉成了它们的致命弱点。研究这些细胞的感知错误有助于诱导癌细胞自杀，这种策略能够避免影响附近的健康细胞。
颜宁
《Structure of the voltage-gated calcium channel Ca(v)1.1 complex》（电压门控钙离子通道复合物Cav1.1的三维结构）的通讯作者是清华大学医学院颜宁教授。该研究报道了真核生物电压门控钙离子通道的4.2埃分辨率的冷冻电镜结构，为理解其功能提供了重要的线索。钙离子（Ca2+）是生物体内重要的第二信使，在肌肉收缩、神经信号传递、腺体分泌、基因转录调控以及细胞凋亡等众多生命过程中扮演重要角色。
黄富强
《Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage》的通讯作者是中国科学院上海硅酸盐研究所黄富强研究员。实验人员合成了一种有序介孔少层碳的新型材料，碳sp2杂化程度高达98%，少于5个原子层，具有优异的三维微观导电性能，通过氮掺杂后电化学储能特性优异。超级电容器是重要的新型储能器件，具有功率密度高、循环寿命长和安全可靠等特点。超级电容器已应用于混合电动汽车、大功率输出等设备。
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