Nature
　　
　　
“蝴蝶效应”与演化陷阱

　　Nature封面：蝴蝶效应。Nature杂志第7704期封面文章报道了同一蝴蝶种群如何演化产生对长叶车前的完全依赖。2005年美国内华达州某地停止养牛后，车前草在短暂的一段时期内被生长茂盛的杂草包围，周围微生境温度下降，该蝴蝶种群局部走向灭绝。2013—2014年，艾地堇蛱蝶重新在此繁衍生息，并回归它们的传统宿主，它们的食物再次回到起点。以上发现表明，人类活动可能在不经意间给自然种群带来具有潜在致命性的演化陷阱，而在规划人类改造的栖息地的保护措施时需要将这一点考虑在内。
　　

如何打造健康的实验室环境

　　Nature封面：如何打造健康的实验室。Nature杂志第7705期特刊报道了工作环境如何影响研究质量和研究人员士气，以及如何能够增强科研事业的发展。健康的科研环境对于产出优秀的科研成果而言至关重要，但是这一点却很少有人讨论。部分原因是实验室的“健康”是个复杂而又难以评估的概念——它是各种因素的综合产物，如包容性、沟通、期望和培训。在本期特刊中，Nature探讨了对3000多名研究人员展开的调查，获得了有关如何培养和提升科研文化的第一手经验，分析出影响实验室环境的负面因素与正面因素。
　　

以最小车队解决城市出行问题

　　Nature封面：模型显示了纽约市一分钟的出租车出行情况（点代表目的地，线条是行驶轨迹）。Nature杂志第7706期封面文章报道了可以在不造成乘客延误或要求他们共享出租车的情况下，部署更少的出租车。Mohammad Vazifeh及其同事采用了一种交通网络模型方法，模拟在整个交通网络中共享车辆（不是拼车）。他们根据纽约市一年内的数百万次出租车出行情况，对其模型方案进行检验。基于事先了解的行程，计算表明可以采用比实际少40％的车队提供相同的服务；根据实时信息调整并在实际中实施该方案，有可能使车队规模减少30％左右。
　　

关于蜥蜴的起源

　　Nature封面：艺术家对中三叠纪蜥蜴Megachirella wachtleri的印象。Nature杂志第7707期封面文章报道了蜥蜴的起源研究进展。这种生物的化石于2003年首次被发现于意大利的阿尔卑斯山脉。TiagoSim?es和他的同事们使用最新技术对这种化石进行了详细的分析。研究发现，M. wachtleri比其它已知最古老的鳞状化石年龄早7500万年，因此填补了部分化石记录的空白。他们的系统发育分析表明，在有鳞类动物的演化史上，壁虎早于蜥蜴出现，而且主要爬行动物系谱的分化最早发生在2.52亿年前，比二叠纪/三叠纪之交更早。
　　
　　
　　
　　
Science
　　
　　
遇到阻力

　　Science封面：增长的抗性。Science杂志第6390期封面及特刊报道了耐药性给自然、社会和经济系统带来的广泛附带损害及我们的对策。封面所示除草剂是用来杀死杂草的，但是一些植物已经对这些物质产生了抗药性。尽管公众对抗生素耐药性的认识正在增强，但人们对用于保护作物不受害虫、杂草和病原体侵害的化学品耐药性的惊人传播却不甚了解。我们必须利用进化的方法，找到更安全的方法来减少化学易感性的侵蚀。我们迫切需要重新审视我们对化学品的依赖，以确保我们未来的医疗和食品安全。
　　

可通过原子制造铯化钠分子的仪器

　　Science封面：单分子制造器。Science杂志第6391期封面文章报道了用两个单独的钠和铯原子组成一个NaCs分子的装置。哈佛大学的Kang-Kuen Ni等人发明了可通过原子制造铯化钠分子的仪器。这一化学反应发生在长达80毫米的玻璃真空腔中，通过显微物镜聚焦产生的激光能够捕捉到铯、钠单原子并对原子的行为进行操控。通过光镊子操控了两个原子的移动，使它们结合到一起并在光子的帮助下成功地进行了反应。当两种原子遇到时，激光脉冲就能触发该反应生成单分子。
　　

人类首次看到了胚胎发育的“高清”过程

　　Science封面：受精后不到1天，发育中的斑马鱼胚胎在单细胞分辨率下的Tiled共聚焦显微镜图像。Science杂志第6392期封面文章报道了为什么一个受精卵能创造整个身体。3篇重量级研究论文共同讲述史上最全面的脊椎动物胚胎发育内在基因活动快照。当胚胎发育成鱼类和两栖动物时，单细胞RNA测序可用于生成高分辨率的基因表达活动图谱。高通量单细胞RNA测序技术使人们有能力分析细胞发育过程中所有基因活性，追踪每个个体细胞的发育，绘制广泛分支的发育树，并将所有细胞映射到早期胚胎的空间起源。
　　

类人猿高分辨率基因组对比分析

　　Science封面：雄性婆罗洲红毛猩猩Pongo pygmaeus。Science杂志第6393期封面文章报道了类人猿高精度的比较基因组学分析。通过对人类、黑猩猩、猩猩以及大猩猩等全基因组序列的比较分析，对物种特有的、与类人猿共有的遗传变异进行了总结。研究人员发现了约17000个固定的人类特有的结构变异（fixed human-specific structural variants），并对这些进行注释。有趣的是，与黑猩猩大脑器官相比，这些变体在人类中下调的基因附近富集，特别是在类似于放射状神经胶质神经祖细胞的细胞中。
　　
　　
　　
　　
植物与植物生态
　　
　　

开发方法助力小麦等大基因组作物核心基因组低成本组装及新基因挖掘

　　中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所张一婧研究组与中科院遗传与发育生物学研究所童依平研究组合作，开发并优化实验与计算流程，实现低成本组装小麦等大基因组作物的核心基因组。研究论文发表于Nucleic Acids Research。植物高度的遗传多态性为分子育种提供了丰富的遗传资源，确定重要农艺性状的根本方法在于比较不同群体或比较栽培种和野生种间遗传多态性与表型的关联。开发不依赖参考基因组直接捕获基因及调控区序列的简化基因组测序方法对于研究多态性高的群体具有重要价值。该方法不依赖参考基因组序列，直接捕获基因及调控区序列，极大降低群体核心基因组拼接的成本，提高效率。
　　

树木春季物候沿海拔对气候变暖的响应机制

　　中国科学院华南植物园森林生态与模拟研究组研究员黄建国等通过分析温带5个优势树种的652000条春季物候数据，发现春季物候对海拔梯度的响应呈非线性趋势，相关论文发表于Global Change Biology。全球变化下了解树木物候在时空尺度对气候变暖的响应及其背后驱动机制对科学评估全球森林生态系统生产力、固碳潜力及森林可持续发展至关重要。由于不同海拔的温度变化差异较大，以及物种对这些变化响应的差异，不同海拔梯度的物候越来越趋于一致。该研究阐释了树木物候在海拔梯度上的差异以及内在机理，为精确预测树木物候对全球变暖的响应提供了依据。
　　

生态恢复中树种选择及种植周期对土壤质量的影响

　　中国科学院昆明植物研究所许建初研究组对昆阳磷矿恢复系统中主要的4个树种（桤木，黑荆木，松树及柏树）其年代序列（5-10年、20-25年）进行了土壤生物及非生物特性的研究，相关论文发表在Land degradation and development。金属和矿物的露天开采活动影响了地球表面的广大地区，并留下了高度干扰和退化的景观。退化的矿区废弃地植被恢复正逐渐成为生态恢复的热点问题。植被恢复的种植周期比植被树种组成对土壤的生物及非生物特性影响更为显著。而植被对于土壤的改善效应在20年后才开始显著显现，因此对矿区生态恢复的长期监控及逐步调整对于提高生态恢复效应非常重要。
　　

种子植物进化关系研究进展

　　中国科学院植物研究所汪小全研究组确立了种子植物的深层进化关系，为未来种子植物的形态和分子研究提供了一种进化框架，相关论文发表于Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences。现存种子植物包括苏铁类、银杏类、松柏类、倪藤类和被子植物五大支系，其中前四支为裸子植物。多种分析的结果高度一致，倪藤类是松科植物的姐妹群（倪藤—松假说，Gnepine hypothesis）。研究还发现倪藤类与被子植物的分子进化速率相似，远高于其他种子植物，表明倪藤类与被子植物可能经历了相同的选择压。倪藤类与被子植物间发生了分子趋同或同塑进化，导致了以往研究中倪藤类系统位置的巨大争议。
　　
　

　
　　　
植物与植物生态
　　
　　

植物miRNA合成调控领域研究进展

　　中国科学院青岛生物能源与过程研究所李胜军研究组与遗传发育所李云海研究组、内布拉斯加大学于彬实验室合作，利用生物化学、分子生物学和遗传学的手段，鉴定了SMA1调控miRNA合成的重要功能，研究成果发表于Nucleic Acids Research。SMA1在miRNA合成的多个层面发挥功能：（1）调控RNA聚合酶II介导的pri-miRNA转录；（2）与DCL1加工复合体互作影响pri-miRNA的加工；（3）调控DCL1pre-mRNA内含子的剪切，进而影响DCL1蛋白的表达水平。研究揭示了SMA1基因调控miRNA合成的新功能，也将为利用生物技术的手段改善农艺性状提供理论基础。
　　

极端干旱环境下胡杨克隆水分整合研究进展

　　中国科学院新疆生态与地理研究所“荒漠与绿洲生态国家重点实验室”陈亚宁研究员团队，发现应对极端干旱条件，胡杨也有“舐犊之情”，研究论文发表于Journal of Geophysical Research。胡杨母株与其克隆幼株间存在显著的以顶向传输为主的水分生理整合。通过水分整合，胡杨克隆幼株可以从母株获取远大于同一生长环境下实生胡杨幼株根系自身平均获取的水量，甚至能够获取与母株相似的深层土壤水，从而使得胡杨克隆幼株相比实生幼株保持有相对更高的叶片水分含量与叶水势；在极端干旱生境下的这种水分获取及利用策略使胡杨克隆幼株较实生幼株保持更高的生存优势。
　　

水稻品质与产量关系遗传研究进展

　　中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴跃进研究组与中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组合作，利用籼稻品种93-11和粳稻品种日本晴构建的重组自交系，通过高通量测序的方法绘制出一张产量与品质相关基因的高密度连锁图谱。研究论文发表于Journal of Genetics and Genomics。水稻是重要的粮食作物，提高产量和改善品质是育种家的追求。但是“高产不优质，优质不高产”是水稻育种的一个瓶颈问题。合作团队利用QTL（数量性状位点）分析鉴定出多个控制粒型和稻米品质的QTL位点，进一步的图位克隆鉴定到五个能正向或负向影响粒型及稻米品质的主效QTL。
　　

中国野生秋海棠属植物的多样性与保育情况

　　中国科学院上海辰山植物科学研究中心观赏植物资源及创新利用研究组对我国秋海棠属的物种分类、多样性、种类濒危状况、迁地保护等进行了全面论述，分析了当今物种保护面临的挑战，提出了科学有效的秋海棠属野生植物保护策略；研究论文发表于Plant Diversity。根据近几年的野外调查发现，中国秋海棠属物种数量估计有250～300种。中国秋海棠种类在生长环境、习性、植株大小、叶型叶色、花和果实等形态均极具多样性。由于该属的大多数物种狭域分布，且分布往往孤立或碎片化，很容易受气候变化和工农业活动的干扰。科学有效地保护中国秋海棠属植物，还有更多的工作要开展。
　　
　　
　

　　
古生物与古人类
　　
　　

新发现中国黄土高原212万年以来的上陈旧石器遗址

　　中国科学院广州地球化学研究所朱照宇研究员联合中科院古脊椎动物与古人类研究所黄慰文研究员等科学家，在历经13年（2004—2017年）的调查研究之后，在陕西省蓝田县发现了一处新的古人类活动遗址——上陈旧石器遗址，并且将目前所见的旧石器赋存的最老地层年代测定为距今约2.12Ma，研究进展发表于Nature。这一结果将蓝田地区古人类活动遗迹的年代再次向前推进了约50万年，从而使上陈旧石器遗址成为目前所知非洲以外最老的古人类遗迹点之一。这一年龄比目前公认的西亚格鲁吉亚德玛尼斯旧石器遗址年代（距今1.85Ma）还早27万年。
　　

宁夏恐龙化石新发现挑战传统蜥脚类恐龙演化观点

　　中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星团队报告了一种来自中国中侏罗世早期（1.74亿年前）的梁龙类新属种——神奇灵武龙（Lingwulong shenqi），这一发现挑战了关于梁龙类恐龙和其他新蜥脚类恐龙的起源和扩散的传统观点，研究论文发表于Nature Communications。梁龙类恐龙曾广泛分布在包括东亚在内的盘古大陆上，东亚在中晚侏罗世的动物群也许没有我们认为的那样独特，过去的认知很可能是由于化石采样的影响（即由于地质和人为因素，导致基于采集到的化石推测的生物群面貌和地质历史时期真实的生物群面貌出现差异）。
　　

湖南中泥盆世地层发现新型原始鳞木类石松植物

　　中国科学院南京地质古生物研究所徐洪河研究员等组成的工作团队在湖南长沙地区开展古生物学和地层学的研究工作时，在该区域中泥盆世跳马涧组发现了一种新型的原始鳞木类石松，研究论文发表于Review of Palaeobotany and Palynology。该植物茎干纤细，叶基呈椭圆形。叶片向近轴侧卷曲并分叉成3个裂片，有一个小的尖端向下；中间的裂片最长，3个裂片紧密平行排列，裂片基部具有一个细小的突起。孢子叶并未聚成孢子叶球，孢子囊呈椭圆形，见纵向开裂线，以垫片着生于孢子叶近轴侧。该植物被定名为傅氏跳马石松（Tiaomaphyton fui），属名的建立来自植物的产地跳马镇。
　　

气候变暖对历史植被影响方面研究进展

　　中国科学院植物研究所王宇飞研究组与英国爱丁堡植物园Stephen Blackmore教授团队合作，针对新仙女木事件对我国西南低纬地带植被动态的影响进行了研究，研究论文发表于Quaternary Science Reviews。该研究表明，未来的气候变暖及其导致的冰川消融可能通过改变水热组合的方式，触发横断山区域植物多样性的变化，导致对温度敏感的植物类群发生不同程度的海拔位移。该成果为全球变暖情景下我国西南地区山地生态系统生物多样性保护提供了科学数据和新的研究案例。该研究成果是中英双方近年来在横断山地区第四纪植被演替与气候变化方面取得的系列成果之一。
　　
　　
　　
　　
古生物与古人类
　　
　　

东亚家牛有三个不同的血统来源

　　西北农林科技大学姜雨教授团队、雷初朝教授团队与其他科研机构合作，在黄牛分类和遗传适应性研究领域取得进展，研究论文发表于Nature Communications。全世界家牛至少可以分为五个明显不同的类群，即为欧洲普通牛、欧亚普通牛、东亚普通牛、中国南方瘤牛和印度瘤牛，其五类父系祖先被对应命名为Y1、Y2a、Y2b、Y3a与Y3b。中国黄牛地方品种来源于其中的三个血统，分别为约4000年前就到达中国北方地区，目前以纯系仅在青藏高原和东北地区存在的东亚普通牛；可能在1000年前进入中国北方，以蒙古牛和哈萨克牛为代表的欧亚普通牛；以及与印度瘤牛早在四万年前就分离，具体来源和传播历史未知的中国南方瘤牛。
　　

甘肃庆阳大唇犀化石研究进展

　　中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邓涛研究员课题组根据产自甘肃庆阳的一件关联寰椎的成年头骨和一件成年下颌骨建立了大唇犀属的一个新种——桑氏大唇犀（Chilotherium licenti sp. nov.），并系统地讨论了大唇犀化石的分类和演化，相关成果发表于Vertebrata PalAsiatica。大唇犀类的祖先类型可能在中中新世生活于南亚的西瓦立克，然后迁徙到中国、中东和欧洲。晚中新世早期，无角犀族的大唇犀属开始出现，随后个体数量极度攀升，成为当时动物群中的优势类群，在中国不仅广泛分布于西北地区，在青藏高原也发现其踪影。随着中新世的结束，中国的犀科动物从兴盛走向衰退。
　　

加拿大西部三叠纪菊石多样性研究进展

　　中国科学院南京地质古生物研究所季承博士与瑞士合作者基于加拿大不列颠哥伦比亚地区中三叠纪菊石类新材料，以种群为研究对象开展系统学研究发现，在安尼期中—晚期该地区（古中纬度区）菊石多样性高于此前认识，研究论文发表于Papers in Palaeontology。在此地区首次识别出此前仅在美国内华达（古低纬度区）同期地层出现的6个属种，并建立1个新属和2个新种；基于单元组合法（Unitary Association），在不列颠哥伦比亚地区建立了3个可与内华达进行精细生物地层对比的新菊石带。不同纬度地区菊石的演化速率的差异并不是造成其多样性显著差异的根本原因。
　　

家蚕驯化和改良遗传机制研究进展

　　中国科学院上海植物生态研究所詹帅研究员、中国科学院昆明动物研究所王文研究员、江苏科技大学徐安英研究员等合作，发表“从野蚕到家蚕的进化之路”于Nature Ecology and Evolution。该研究从中国、欧洲、日本和印度收集了137种不同品种的家蚕进行分析，确定家蚕是在5000年前从中国野桑蚕祖先单一驯化而来，驯化后三眠品系是最先分化的一个组，然后家蚕在连接中国、南亚和欧洲的古丝绸之路沿路上曾出现过几次扩散，并随后在中国和日本形成了特有的优良品种。该研究为家蚕育种及功能基因组学研究提供了系统的数据资源和参考依据。