发布时间:2025-04-27
我国科研团队构建深海鱼类“生命进化树”
我国科学家开展联合研究,经过多次深海巡航,采集了来自深海不同区域的11种鱼类样本。通过对这些样本的基因组数据进行深入分析,研究团队构建了深海鱼类的“生命进化树”。研究成果不仅展示了深海鱼类如何适应极端环境的关键机制,也提供了深入理解脊椎动物如何突破高压生存禁区的宝贵视角,为未来生物学、生态学及深海保护研究开辟了新的前沿领域。
深海,尤其是位于海平面6000米以下的深渊区域,一直以来被认为是生命难以生存的禁区。联合研究团队的最新研究成果显示,少数类群的深海鱼类在1亿年前便开始适应深海环境,而大多数现存的深海鱼类则是在6500万年前的大灭绝事件后才进入深海区域。进一步研究发现,深海鱼类展现出较低的突变速率,同时对深海黑暗环境也发生了不同层次的适应性改变。
同时,研究团队进一步探讨了脊椎动物应对高压环境的分子机制。此前,能够在高压下稳定蛋白质结构的氧化三甲胺(TMAO)被认为是脊椎动物适应深海高压环境的“抗压神器”。团队通过测定不同深度鱼类肌肉组织中的TMAO含量,发现生存深度0~6000米的鱼类,TMAO含量随着深度增加而升高,但在6000米以下的深海鱼类则未出现这一趋势。这表明,TMAO并不能单独解释所有深海鱼类在高压下的适应机制,可能存在着更精妙的分子机制。
更为突破性的发现是,所有生存深度在3000米以下的深海鱼类均存在一种高度保守的RTF1基因突变,实验表明此突变影响了转录效率,揭示了这一基因在适应高压环境中的潜在作用。这一发现为揭示深海生物压力适应的分子机制开辟了新的研究方向。
全球首例量子纠缠涡旋光发射芯片研发成功
我国科研人员通过合作,成功实现了基于集成光量子芯片的涡旋光量子纠缠源,研发出全球首例量子纠缠涡旋光发射芯片,为高维量子通信、量子精密测量、片上离子与原子操控等领域开辟了新的应用途径。相关研究成果日前以《集成涡旋光量子纠缠源》为题发表于国际学术期刊《自然·光子学》杂志。
涡旋光场携带轨道角动量(OAM),是光场调控与光量子技术的重要资源。利用光子的轨道角动量进行量子信息编码,理论上具有无限维空间,且OAM编码的量子态能够在自由空间中稳定传播,为大容量、实用化量子通信提供了极具潜力的方案。这种OAM高容量量子通信方案已在我国、奥地利、丹麦等地广泛采用,并应用在百公里级城内量子密钥分发中。然而,如何在集成光量子芯片体系上实现涡旋光纠缠源,一直是全球科学家面临的重大难题。这不仅需要解决涡旋量子态的片上束缚、传输与控制问题,还需要克服量子纠缠所需的相位匹配难题。
联合研究团队针对现实技术瓶颈,创新性拓展了光量子芯片调控与片外光场整形技术,首次实现了能发射并调控量子纠缠涡旋光的量子芯片。研发的芯片不仅具备小型化(5毫米×10毫米)、高稳定性、可编程调控、即插即用的优势,还达到了微秒级的涡旋纠缠态操控,同时可进一步拓展纠缠维度与纠缠涡旋光数目。
此项工作填补了国际上芯片OAM纠缠的空白,进一步完善了集成量子纠缠光源库体系,也为今后多自由度光量子信息处理芯片研究提供了全面的技术支撑。
我国科研团队解锁太阳能电池“长寿密码”
钙钛矿太阳能电池因其高效、低成本、轻量化等特点,被视为未来光伏技术的重要方向。然而,这类电池存在一个关键问题——稳定性较差,难以长期使用。我国科学家成功破解了这一难题,相关成果已发表在国际顶级期刊《科学》上。
研究发现,钙钛矿材料在阳光照射下会像气球一样反复膨胀收缩,时间一长就会“内伤”破裂。科研人员想出了一个妙招——给材料穿“防弹衣”。他们用世界上最坚硬的材料之一石墨烯,加上特殊透明塑料,制成只有头发丝万分之一的超薄保护层。实验证明,这层“防护服”能让材料抗压能力翻倍,把膨胀幅度从0.31%降到0.08%,就像给易碎品加了抗震包装。
经过严格测试,装上这种保护层的太阳能电池创下新纪录:在模拟日常使用的强光高温环境下,持续工作3670小时(约153天)后,仍能保持97%的发电效率。这是目前同类电池中最长的稳定工作时间,意味着实际应用成为可能。
研究团队透露,相关技术已开始与企业合作试验。一旦量产,将带来革命性变化,为全球绿色能源转型提供“中国方案”。
我国首次完成青海大型真菌多样性调查
由国内20多名权威真菌分类专家启动的青海省大型真菌资源专项调查于近日完成。这是针对青海省的首次全面系统的大型真菌资源调查,填补了青海省许多区域大型真菌多样性调查研究的空白。
调查研究3年来,联合科考组采用样地、样方结合随机踏查方法,获得了大型真菌标本5653份,拍摄生境照片25632张。通过对大型真菌标本外部特征深度剖析、观察和数据分析,并结合真菌DNA条形码技术和分子系统发育研究,调查共鉴定大型真菌807种,其中子囊菌6目、21科、35属、57种,担子菌18目、81科、249属、750种。其中担子菌门伞菌目物种数量最多,共487种、占60.6%,其次是多孔菌目70种;科水平上,物种数量前三的为口蘑科75种、蘑菇科42种、多孔菌科35种。截至目前,已发表大型真菌新物种10个,同时,还有一批待描述的新种和中国地理新分布种,以及大量的青海省新记录种。通过对青海省大型真菌资源评价,筛选出可食用菌109种、药用菌77种、有毒菌76种,分离出具有经济价值的菌株55种258株,为后续开发利用大型真菌资源打下坚实的基础。
联合科考组通过对青海省大型真菌种类、分布及资源评价等方面的系统调查研究,首次全面揭示了青海省大型真菌资源本底情况,填补了高海拔区域菌物多样性认知的空白,极大丰富了青海省乃至青藏高原大型真菌物种资源多样性研究。
下一步,相关科研单位将持续开展大型真菌资源调查研究,充分利用多组学研究、环境DNA技术对青海省重点区域分布的大型真菌多样性深入调查研究和监测。根据调查筛选的食用菌目录,为今后培育发展食药用菌产业提供科学基础支撑,为我国构建多元化食物供给体系和青海特色经济种植产业发展贡献力量。
联合国教科文组织批准“数字可持续发展国际科学计划”
近日,“数字可持续发展国际科学计划”获得联合国教科文组织批准。此计划是在中国科学院郭华东院士牵头下,由可持续发展大数据国际研究中心(SDG中心)联合全球35个科研机构、大学与国际科技组织发起,旨在构建数字可持续发展科学新范式,用变革性数字技术驱动人与自然相互作用科学规律的系统性认知,推进2030年可持续发展议程的高水平发展。
作为可持续发展国际科学10年框架下为期10年的国际科学计划,“数字可持续发展国际科学计划”将整合可持续发展科学所涵盖的地球与环境科学、社会科学及数字科学领域的研究力量形成跨学科国际研究团队,建立全球可持续发展数智平台,提高可持续发展公共产品的透明度和复用性,提升全球在数字技术促进可持续发展实现中的研究能力,为联合国、政府、利益攸关方和科技界提供基于数据与科学循证的解决方案,实现数字变革可持续发展的科学愿景。
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